桥梁振动 教学大纲.docxVIP

第 PAGE \* Arabic 1 页/ 共 NUMPAGES \* Arabic 3 页 桥梁振动 一、课程说明 课程编号：120112Z10 课程名称：桥梁振动/ Bridge Vibration 课程类别：专业课 学时/学分：32/2 先修课程：《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《桥梁工程》等课程 适用专业：土木工程、铁道工程、工程力学 教材： （1）结构动力学讲义，曾庆元, ,文颖编著，人民交通出版社,2015. （2）桥梁抗震（第二版），叶爱君、管仲国编著，人民交通出版社，2011. （3）工程结构的风致振动、稳定与控制，陈政清编著，科学出版社, 2013. 教学参考书： （1）结构振动与稳定，胡兆同编著，人民交通出版社,2008. （2）列车脱轨分析理论与应用，曾庆元,向俊, , 著，中南大学出版社,2005. （3）列车-轨道-桥梁动力相互作用理论与工程应用，翟婉明,夏禾著，科学出版社,2011. 二、课程设置的目的意义 桥梁振动是现代桥梁发展的一个重要研究课题，重点关注桥梁结构在动力荷载作用下的基本规律与振动控制措施。因此，桥梁振动是桥梁工程专业本科生一门重要的选修课程，同时也是现代桥梁设计与施工人员的重要理论工具。 通过本课程的学习，学生可以掌握结构动力学的基本理论，认识结构振动的基本规律，了解桥梁抗风、桥梁抗震以及桥梁车振等基本知识，为毕业后从事桥梁工程施工、设计及养护等工作奠定初步的动力学基础。 三、课程的基本要求 知识：理解结构动力学的基本概念，掌握建立结构振动方程的基本原理，熟悉单自由度系统与多自由度系统动力响应的计算方法，了解桥梁抗风、桥梁抗震以及桥梁车振分析的基本理论，掌握桥梁结构动力设计的相关方法以及常见振动控制措施。 能力：能够建立一般系统振动方程，计算系统振动响应并对系统振动特性进行评估。对常见的结构动力行为具有一定的分析与理解能力。能运用桥梁振动基本理论与方法进行桥梁动力设计。培养学生的结构动力设计理念，提高学生分析与解决实际问题的能力， 素质：培养学生严谨求实的科学态度和开拓进取精神，增强学生工程创新意识和创新思维，培养学生“安全、适用、耐久、经济、美观、绿色”的工程建造理念。 四、教学内容、重点难点及教学设计 章节 教学内容 总学时 学时分配 教学重点 教学难点 教学方案设计（含教学方法、教学手段） 讲课 (含研讨) 实践 第1章 1 结构动力学引论 桥梁振动概述（1h） 2.2 结构动力学的基本概念（约束、广义坐标、广义力，自由度等）（1h） 2 2 0 1）结构动力学的基本概念 1）广义坐标与广义力的概念 1）理论讲解 2）工程视频 第2章 2 结构振动方程的建立方法 2.1 直接平衡法（0.5h） 2.2 虚位移原理（0.5h） 2.3 弹性系统动力学总势能不变值原理与形成系统矩阵的“对号入座”法则（3h） 4 4 0 1）弹性系统动力学总势能不变值原理 2）形成系统矩阵的“对号入座”法则 1）弹性系统动力学总势能不变值原理的数学物理本质 1）理论讲解 2）作业 第3章 3 单自由度振动响应分析 3.1 自由振动分析（2h） 3.2 特殊荷载作用下的强迫振动分析（2h） 4 4 0 1）正弦荷载作用下的动力响应规律 2）典型冲击荷载作用下的动力响应分析 1）系统减振原理 2）杜哈密积分方法 1）理论讲解 2）作业 第4章 4多自由度振动响应分析 4.1 自振特性分析（振型与频率计算，振型的正交性）（2h） 4.2 一般荷载作用下的动力响应计算（振型叠加法与逐步积分法）（4h） 6 6 0 1）自振特性计算方法 2）动力响应的计算方法 1）振型叠加法的要领与适用条件 2）逐步积分法解的精度与稳定性 1）理论讲解 2）作业 第5章 5连续（分布参数）体系的振动分析 5.1连续（分布参数）体系振动方程（1h） 5.2连续（分布参数）体系自由振动分析及振型正交性（1h） 5.3连续（分布参数）体系强迫振动分析（2h） 4 4 0 1）振动微分方程的建立 2）结构自振特性计算及动力响应分析 1）振型关于刚度与质量的正交性 2）有阻尼体系的方程解耦 1）理论讲解 2）作业 第6章 6 车桥振动 6.1 车桥振动问题的起源（0.5h） 6.2 车桥振动的影响因素（0.5h） 6.3 车桥振动主要研究内容（1h） 6.4 车桥振动分析理论简介（1h） 6.5 铁路桥梁横向刚度（1h） 4 4 0 1）车桥振动的研究内容 2）车桥振动的影响因素及工程措施 1）车桥振动分析理论 2）铁路桥梁横向刚度限值 1）理论讲解 2）试验视频 3）提问与 讨论 4）作业 第7章 7 桥梁风致振动 7.1 桥梁风工程概述（0.5h） 7.2大气边界层风特性（0.