橋梁結構有限元分析 橋梁工程方嚮研究生教材 重慶交通大學 同濟大學 長安大學 浙江大學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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齣版社： 人民交通齣版社

ISBN：9787114145544

商品編碼：29224862180

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2018-05-01

頁數：339

字數：524000

橋梁結構有限元分析 研究生教材  本書重量626剋
	定價	62.00
	齣版社	人民交通齣版社
	版次	1
	齣版時間	2018年05月
	開本	16
	作者
	裝幀	平裝
	頁數	339
	字數	524000
	ISBN編碼	9787114145544

橋梁結構有限元分析 本書簡介 編著者： 重慶交通大學、同濟大學、長安大學、浙江大學 齣版信息： 橋梁工程方嚮研究生教材 內容概述： 本書旨在為橋梁工程方嚮的研究生提供一套全麵、深入的有限元分析理論與實踐教材。內容涵蓋瞭橋梁結構分析的經典理論、現代計算方法以及前沿研究方嚮，力求為讀者建立紮實的理論基礎，並掌握實際工程應用中的關鍵技術。全書結構清晰，邏輯嚴謹，圖文並茂，既強調理論的係統性，又注重方法的實用性，是橋梁工程領域研究生學習與研究的必備參考。 第一部分：有限元方法基礎與橋梁結構建模 本部分將帶領讀者從最基礎的有限元理論齣發，逐步深入到橋梁結構的具體建模。 第一章 有限元方法基本原理： 概念引入： 詳細闡述有限元法的基本思想，即“離散化”——將連續的物理體劃分為離散的、具有有限數量自由度的單元。講解變分原理（如虛功原理、瑞利-裏特法）在推導單元控製方程中的作用。 單元的類型與性質： 介紹在橋梁工程中常用的有限元單元類型，包括杆單元（用於模擬梁、柱、桁架等）、梁單元（考慮彎麯、剪切、扭轉等）、闆殼單元（用於模擬橋麵闆、擋土牆等）、實體單元（用於模擬墩颱、基礎等）以及更復雜的單元（如接觸單元、嵌入式單元）。深入分析各單元的自由度、位移-節點位移關係、應變-位移關係以及應力-應變關係，並推導其剛度矩陣。 插值函數（形函數）的選擇： 講解不同階次插值函數（如綫性、二次、三次形函數）對計算精度和穩定性的影響。分析多項式插值、樣條插值等常用方法的原理與適用性。 單元分析與組裝： 詳細介紹如何根據單元的局部坐標係推導齣其剛度矩陣、質量矩陣和阻尼矩陣。講解坐標變換，將單元矩陣變換到整體坐標係，然後通過“直接剛度法”或“能量疊加法”將所有單元的矩陣進行組裝，形成宏觀的整體剛度方程。 邊界條件的處理： 深入探討約束（位移約束、力約束）在整體方程中的體現方式。詳細介紹如何處理固定邊界、簡支邊界、彈性支座等實際工程中常見的邊界條件，以及在數值計算中的具體實現方法。 第二章 橋梁結構離散化建模技術： 橋梁結構的組成與抽象： 分析各類橋梁（如梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋）的結構組成，提煉齣其力學模型，為有限元建模奠定基礎。 模型建立的原則與步驟： 強調建模的“精確性”與“經濟性”的平衡，避免過度細化或過於粗糙。詳細闡述從結構設計圖紙到有限元模型的轉化流程，包括節點定義、單元選擇、材料屬性輸入、荷載施加等。 單元選擇策略： 結閤橋梁結構特點，指導讀者如何根據構件的功能（受力特徵）選擇閤適的單元類型。例如，對於主梁，可能需要梁單元；對於橋麵闆，闆殼單元是更優選擇；對於斜拉索或懸索，杆單元或特種單元更適閤。 材料本構模型的選擇： 介紹綫彈性、彈塑性、損傷力學、黏彈性等材料本構模型在橋梁分析中的應用。分析鋼材、混凝土、高強鋼絞綫等不同材料在不同工況下的力學行為，並指導讀者如何將其轉化為有限元模型中的參數。 節點與單元的連接： 探討不同單元之間的連接方式，如剛接、鉸接、滑動連接等，以及如何在有限元模型中精確模擬這些連接。 常見建模錯誤與修正： 總結橋梁結構建模中易齣現的錯誤，如自由度遺漏、單元類型誤選、材料參數不當、邊界條件設置錯誤等，並提供相應的排查與修正方法。 第二部分：靜力分析與荷載效應計算 本部分將重點講解有限元方法在橋梁結構靜力分析中的應用，包括各種荷載的計算與效應分析。 第三章 橋梁結構靜力分析： 整體剛度方程與求解： 迴顧整體剛度方程 $K mathbf{u} = mathbf{f}$，深入分析求解大型稀疏方程組的數值方法，如Cholesky分解、LU分解、迭代法（共軛梯度法等）。 位移與內力計算： 講解在獲得節點位移後，如何通過單元的應變-位移關係和應力-應變關係計算單元內部的應力和應變。進一步介紹如何由單元內力計算杆件的軸力、剪力、彎矩、扭矩等。 荷載類型與轉換： 詳細分類介紹橋梁結構所承受的各種荷載，包括恒載（自重、鋪裝層、欄杆等）、活載（車輛荷載、人群荷載）、風荷載、地震荷載、溫度變化荷載、收縮徐變荷載等。重點講解如何將這些實際荷載轉化為有限元模型中的節點力、麵力或體積力。 車輛荷載模型與移動荷載分析： 介紹經典的車輛荷載模型（如GB/T 700-2009、AASHTO HL-93等），並講解如何在有限元模型中模擬車輛在橋梁上的移動，進行影響綫分析與最不利荷載組閤分析。 溫度效應與收縮徐變分析： 講解溫度變化引起的結構變形和應力，以及混凝土在長期荷載作用下的收縮與徐變現象對其力學行為的影響。 第四章 橋梁結構內力與應力分析： 截麵內力計算與分布： 詳細介紹如何根據單元節點反力與位移，計算梁、闆、柱等構件的軸力、剪力、彎矩、扭矩。分析內力在結構中的分布規律，並繪製內力圖。 應力分析與應力集中： 講解單元內的應力計算，包括正應力、剪應力。重點分析結構中的應力集中現象，特彆是在截麵突變處、開孔處、連接部位等，以及這些應力集中對結構安全性的影響。 應力/應變恢復方法： 介紹精確恢復單元應力的方法，如基於節點位移的高階插值應力恢復，以及避免應力突變的平滑處理技術。 應力/應變奇異性與注意事項： 講解在尖角、裂縫等幾何奇異點處，有限元法計算齣的應力/應變可能存在奇異性，並指導讀者如何正確解釋這些結果。 關鍵部位應力分析： 針對橋梁結構的關鍵部位（如支座、墩颱連接、斜拉索錨固區、懸索錨碇等），進行詳細的應力分析，評估其承載能力。 第三部分：動力分析與抗震設計 本部分將深入探討橋梁結構在動荷載作用下的響應，特彆是抗震性能分析。 第五章 橋梁結構動力學基本理論： 自由振動分析（模態分析）： 講解自由振動方程（廣義特徵值問題），並詳細介紹求解振動模態（振型）和固有頻率的方法（如Lanczos算法、QR算法）。分析振型與固有頻率在橋梁結構動力響應中的重要性。 阻尼的模擬與效應： 介紹瑞利阻尼、庫侖阻尼等不同阻尼模型，以及阻尼在消散結構振動能量中的作用。 強迫振動與響應譜分析： 講解在外力作用下的強迫振動問題，以及響應譜分析在地震工程中的應用，即通過反應譜估算結構的最大反應。 第六章 橋梁結構抗震分析與設計： 地震動輸入與模擬： 介紹地震動記錄（加速度時程）、反應譜等地震動輸入方式。講解如何將地震動轉化為有限元模型中的地麵運動，包括多點激勵和單點激勵。 動力時程分析： 詳細介紹如何采用Newmark方法、Wilson-θ方法等積分算法求解動力時程方程，模擬結構在地震作用下的動力響應，包括位移、速度、加速度、內力等隨時間的變化。 反應譜分析方法： 講解如何利用反應譜進行地震作用下的設計，包括振型分解反應譜方法（SRSS）、二次組閤方法（CQC）等。 抗震性能指標與評估： 介紹用於評估橋梁抗震性能的指標，如最大位移、最大層間位移角、屈服狀態、塑性轉動等。 隔震與減震技術： 探討橋梁抗震設計中的隔震（如鉛芯橡膠支座、摩擦擺支座）和減震（如阻尼器）技術，以及如何在有限元模型中模擬這些裝置，並評估其減震效果。 第四部分：高級分析與應用 本部分將拓展至橋梁結構分析的一些高級主題和實際應用。 第七章 非綫性分析在橋梁結構中的應用： 材料非綫性分析： 深入探討混凝土開裂、鋼材屈服、鋼絞綫斷裂等材料非綫性行為對橋梁結構承載能力和變形的影響。講解迭代求解方法（如牛頓-拉夫遜法）在處理材料非綫性問題中的應用。 幾何非綫性分析： 講解大變形引起的幾何剛度變化，特彆是對柔性結構（如斜拉橋、懸索橋）的影響。分析幾何非綫性在穩定性分析中的作用。 接觸非綫性分析： 重點分析橋梁結構中可能齣現的接觸問題，如支座與橋麵之間的接觸、預應力腱與孔道之間的接觸、鋼橋麵與混凝土闆之間的接觸等。講解接觸單元的建立與求解。 損傷力學與斷裂力學： 介紹損傷力學模型用於描述材料性能退化，以及斷裂力學方法用於分析裂紋擴展，在橋梁結構疲勞壽命評估和剩餘壽命預測中的應用。 第八章 橋梁結構施工過程模擬： 施工階段分析的必要性： 強調施工過程對橋梁結構應力、變形的影響，以及某些設計（如懸臂澆築）必須進行施工模擬。 施工順序與階段劃分： 指導讀者如何根據實際施工方案，將施工過程劃分為若乾個階段，並對每個階段進行分析。 預應力施加模擬： 詳細介紹張拉預應力鋼筋/鋼絞綫對結構産生的內力和變形的模擬方法。 節段拼裝與吊裝模擬： 講解如何模擬預製節段的拼裝過程，以及大型構件（如主梁、橋塔）的吊裝對結構産生的瞬時應力與變形。 施工變形與控製： 分析施工過程中可能齣現的變形，並探討如何通過優化施工順序和采取措施來控製變形，確保結構的幾何精度。 第九章 橋梁結構的特殊分析問題： 疲勞分析： 講解橋梁結構在反復荷載作用下的疲勞損傷纍積機理，介紹疲勞壽命評估的常用方法（如Miner法則），以及有限元分析在疲勞裂紋萌生和擴展預測中的作用。 振動與舒適度分析： 針對行人橋、車輛橋，分析其在人群、車輛荷載作用下的動力響應，進行振動舒適度評估，並提齣優化設計建議。 風緻振動分析： 探討橋梁結構在大風作用下的顫振、渦激振動等現象，介紹空氣動力學模型與結構動力學模型的耦閤分析方法。 橋梁健康監測與損傷識彆： 介紹如何利用傳感器數據，結閤有限元模型，對橋梁結構的健康狀況進行監測，並進行損傷識彆和診斷。 本書特色： 理論與實踐並重： 既深入講解有限元法的理論基礎，又緊密結閤橋梁工程實際，提供豐富的工程案例和算例。 內容全麵深入： 涵蓋瞭橋梁結構分析的各個方麵，從基礎理論到前沿技術，滿足研究生學習的深度需求。 多校聯閤編寫： 匯聚瞭國內頂尖橋梁工程研究機構的智慧，保證瞭內容的權威性和前沿性。 注重計算方法： 詳細介紹各種計算方法的原理和實現細節，便於讀者掌握和應用。 圖文並茂： 配備瞭大量的示意圖、計算結果圖和工程實例圖，幫助讀者更直觀地理解抽象概念。 學習建議： 建議讀者在學習本書之前，應具備一定的結構力學、材料力學、高等數學和數值分析基礎。在學習過程中，鼓勵讀者結閤具體的工程項目，利用成熟的有限元分析軟件（如ANSYS, ABAQUS, MIDAS Civil等）進行模擬和驗證，將理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。 本書的齣版，將為廣大橋梁工程領域的研究生提供一套高質量的學習資源，推動橋梁結構分析技術的進步與發展。

評分☆☆☆☆☆

作為一名研究生，我希望《橋梁結構有限元分析》能夠引領我進入更深入的研究領域，而不僅僅停留在基本操作層麵。因此，我對教材在高級有限元分析技術方麵的介紹抱有很大的期待。這可能包括對動力分析、屈麯分析、斷裂力學分析、損傷力學分析等內容的講解。例如，在橋梁的抗震設計中，動力有限元分析是必不可少的，如何建立橋梁的動力模型，如何進行模態分析、響應譜分析、以及非綫性時程分析，都是我希望學習的內容。此外，對於一些特殊情況，例如橋梁的疲勞壽命評估、結構的可靠性分析、以及如何利用有限元方法進行結構的優化設計，如果教材能夠有所涉獵，那將極大地拓寬我的研究視野。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對理論深度有較高追求的學生，我期望《橋梁結構有限元分析》能夠提供紮實和嚴謹的理論基礎。有限元方法本身就是基於離散化思想，將連續的物理模型轉化為離散的代數方程組，從而利用計算機進行求解。因此，書中對變分原理、虛功原理、伽遼金法等核心理論的闡述是否清晰、透徹，直接關係到讀者對方法本質的理解。我希望教材能夠從最基本的杆單元、梁單元開始，逐步深入到更復雜的平麵應力單元、三維實體單元，以及針對橋梁結構特點而設計的特種單元，例如闆殼單元、索單元、預應力單元等。對這些單元的推導過程，以及它們在不同應用場景下的適用性和局限性的講解，是我非常期待的部分。此外，關於單元剛度矩陣的組裝、求解綫性方程組的各種數值算法（如直接法和迭代法）及其優劣的比較，也希望能夠有所涉及，這對於我們理解軟件的內部工作原理至關重要。

評分☆☆☆☆☆

作為一名跨學科學習者，我希望《橋梁結構有限元分析》能夠提供足夠的背景知識，幫助我更好地理解有限元分析方法在橋梁工程領域的應用。例如，在介紹動力分析時，如果能夠簡單迴顧一下橋梁工程中常見的動力學理論，如振動理論、彈性動力學等，將有助於我更好地理解模型建立的依據。同樣，在講解材料的非綫性行為時，如果能簡要介紹一下混凝土和鋼材在力學性能方麵的特點，將有助於我更準確地選擇材料模型。我希望教材能夠成為一座橋梁，連接理論學習與工程實踐，為我打下堅實的專業基礎。

評分☆☆☆☆☆

對於橋梁結構這種受力復雜、形式多樣的工程對象，其有限元建模的技巧和策略是決定分析精度和效率的關鍵。《橋梁結構有限元分析》中能否提供關於如何對橋梁進行閤理離散化，如何選擇閤適的單元類型和網格密度，如何精確地模擬各種連接（如支座、錨固、接縫）以及材料的非綫性行為（如混凝土的開裂、鋼材的屈服），是我非常關注的重點。我希望書中能提供一些通用的建模原則和方法，並針對不同類型的橋梁結構（如連續梁橋、斜拉橋的索塔體係、懸索橋的主纜和吊杆）給齣具體的建模建議。例如，斜拉橋中索力的施加和傳遞、懸索橋中主纜的預張力效應、以及大跨度橋梁中材料的非綫性問題，都是非常值得深入探討的話題。

評分☆☆☆☆☆

我對《橋梁結構有限元分析》是否能夠激發我的創新思維和解決復雜問題的能力充滿期待。有限元分析不僅僅是一種計算工具，更是一種分析問題的思維方式。我希望教材能夠引導我學會如何將復雜的橋梁工程問題分解成更小的、可處理的單元，如何建立閤適的數學模型，以及如何批判性地評估計算結果。例如，在麵對一個前所未有的橋梁設計挑戰時，我希望能夠運用書中所學的知識，靈活運用有限元方法，探索不同的設計方案，並對各種方案進行科學的評估。我期待這本書能夠成為我學術探索道路上的重要裏程碑。

評分☆☆☆☆☆

在學習方法上，我偏嚮於理論與實踐相結閤，因此，《橋梁結構有限元分析》中是否包含豐富的工程案例和實例分析，對我來說至關重要。理論知識的掌握固然重要，但如何將其應用於實際的橋梁工程問題纔是最終的目的。我希望教材能夠選取一些代錶性的橋梁工程項目，通過有限元軟件（如ANSYS、ABAQUS、MIDAS等）進行建模和分析，並詳細展示分析過程、結果解讀以及如何根據分析結果指導設計。這包括對橋梁在靜載、活載、風載、地震載等不同荷載作用下的響應進行分析，評估結構的應力、應變、位移、撓度等關鍵參數，並與規範要求進行對比，最終判斷結構的安全性與適用性。對一些復雜的工程問題，例如施工過程中的結構變形、溫度效應對橋梁的影響、疲勞分析等，如果書中能夠有所涉及，那將極大地提升教材的實用價值。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的教材不僅在於內容的深度和廣度，還在於其邏輯性和條理性。《橋梁結構有限元分析》是否能夠將繁雜的有限元理論和橋梁工程應用有機地結閤起來，構建清晰的學習脈絡，是我能否高效學習的關鍵。我希望教材的章節安排能夠循序漸進，從基礎理論到具體應用，再到高級專題，層層遞進，讓讀者能夠逐步建立起對有限元分析方法的全麵認識。同時，術語的統一和概念的清晰界定也非常重要，避免因理解上的偏差而影響學習效果。我期待教材在講解每個概念時，都能提供清晰的定義和必要的數學推導，並輔以圖示和錶格，幫助讀者更好地理解抽象的理論。

評分☆☆☆☆☆

我一直對橋梁工程領域有著濃厚的興趣，尤其是在學習過程中，對結構力學和數值分析的方法産生瞭深入的探究欲望。當我瞭解到《橋梁結構有限元分析》這本教材時，我便被它所吸引，期待它能夠在我專業學習的道路上成為一座堅實的知識橋梁。這本書由國內多所頂尖的橋梁工程高校聯閤編寫，包括重慶交通大學、同濟大學、長安大學和浙江大學，這本身就足以說明其內容的權威性和前沿性。我深知，有限元分析方法是現代橋梁設計和分析不可或缺的重要工具，能夠幫助工程師們理解復雜的應力分布、變形規律以及結構的安全性。因此，我非常希望能通過這本書，係統地學習和掌握有限元分析的基本原理、建模方法、求解技術以及在橋梁結構具體應用中的技巧。我特彆關注教材中是否能夠深入淺齣地講解各種有限元單元的選取、網格劃分的原則、邊界條件的施加、以及荷載的定義等關鍵環節。同時，我也希望教材能夠涵蓋不同類型橋梁結構，例如梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等，在有限元模型中的具體處理方式和分析結果的解讀。

評分☆☆☆☆☆

我非常看重教材在指導實際工程應用方麵的能力。《橋梁結構有限元分析》是否能夠將有限元分析方法與現行的橋梁設計規範相結閤，是我能否將所學知識轉化為實際設計能力的重要衡量標準。例如，當進行橋梁的內力分析時，我希望教材能夠指導如何根據規範中的荷載組閤、荷載係數等來確定有限元模型中的荷載施加方式。在結果解讀方麵，我也希望教材能夠給齣如何將有限元計算得到的應力、位移等結果與規範中的允許值進行比較，從而判斷橋梁是否滿足設計要求。對一些特殊的橋梁類型，如預應力混凝土橋、組閤結構橋梁等，其在有限元分析中的特殊考慮，我同樣希望能有所瞭解。

評分☆☆☆☆☆

我深知，有限元分析的結果高度依賴於輸入的參數和模型的準確性。《橋梁結構有限元分析》是否能就如何閤理地選擇材料參數、如何準確地定義邊界條件和荷載，以及如何對有限元模型的計算結果進行有效性和閤理性檢驗，提供深入的指導，是我非常看重的一點。材料參數的選取，例如混凝土的彈性模量、泊鬆比、抗壓強度，鋼材的屈服強度、彈性模量等，都需要有可靠的依據。邊界條件的施加，如支座的約束類型、自由度的約束情況，也直接影響計算結果。我希望教材能強調驗證分析的重要性，例如通過與理論解、模型試驗、或已建成橋梁的實測數據進行對比，來評估有限元模型的可靠性。