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环境振动对古建筑的影响研究

作　者: 袁程
导　师: 任珉
学　校: 广州大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 古建筑 振动测试 时程分析 振动评估 有限元
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


我国是一个有着几千年文明史的古国，人类在历史发展过程中遗留了各类古物、古建筑和遗址，它们已有数千年历史。但是，长期以来，在自然及人为等因素作用下，历史文物经受了地震和其它自然灾害的严重侵袭，轨道交通的使用，也对古建筑和遗址的安全产生不良影响，有数千年历史的古建筑和古遗址，目前发生局部破损或倒塌的事例已频繁出现，文物保护势在必行。本文以有两千多年历史的洛阳汉函谷关关楼受火车运行影响产生开裂破坏的实例为研究对象，进行实测和理论研究，为古建筑保护提供参考和借鉴。本文研究包括：振动现场实测与分析，古建筑振动仿真分析，地震反应分析。目前我国对古建筑的评定还没有制定标准，文中提供的方法和结论，可供古建筑保护工作者参考借鉴。主要工作如下：1.对函谷关振害进行定性分析，给出了关楼的裂缝现状和开裂原因定性分析。2.以洛阳汉函谷关城楼为研究对象，针对陇海铁路线诱发振动，对函谷关关楼地面及顶部进行振动测试，分析列车引起振动的传播规律及频率分布特点，并结合相应的振动控制标准对场地振动进行评价；3.应用有限元分析软件ANSYS，用SOLID45单元模拟外部砖结构与夯土部分，砖与主体结构采用接触，模型边界条件采用Combin14弹簧组合单元，建立关楼的三维有限元分析模型；4.关楼结构模态分析，获取关楼模型的前七阶频率、周期与振型；5.通过对关楼结构模型输入El-Centro波、天津波进行时程响应分析，评测关楼的抗震性能。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
CONTENTS  9-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 研究背景及意义  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-17
    1.2.1 环境振动的传播与衰减  13-15
    1.2.2 环境振动对古建筑的影响  15-17
  1.3 本文研究内容  17-19
第二章 函谷关概况与裂缝现状  19-25
  2.1 函谷关概况  19-20
  2.2 函谷关裂缝现状  20-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章 函谷关列车诱发振动测试结果与分析  25-43
  3.1 振源及分析  25-26
    3.1.1 场地土条件  25
    3.1.2 振源情况  25-26
    3.1.3 测试依据  26
    3.1.4 测试研究的目的  26
  3.2 测试方案  26-30
    3.2.1 测试参数  26-27
    3.2.2 测试仪器  27-28
    3.2.3 测点布置  28-29
    3.2.4 振动的评价  29-30
  3.3 测试结果及分析  30-40
    3.3.1 列车诱发振动对关楼城门洞口底部的影响  30-34
    3.3.2 铁路振动对关楼和城墙顶部的影响  34-40
    3.3.3 测试结论  40
    3.3.4 关楼振害定性分析  40
  3.4 本章小结  40-43
第四章 汉函谷关城楼的动力特性有限元分析  43-57
  4.1 有限元分析基础理论  43-44
  4.2 有限元法的特点  44-45
  4.3 本文主要使用单元介绍  45-47
    4.3.1 实体单元 SOLID45  45
    4.3.2 半刚性弹簧单元 TARGE170  45-46
    4.3.3 接触单元 CONTA173  46-47
  4.4 关楼 ANSYS 模型建立  47-51
    4.4.1 土体模型  47-48
    4.4.2 边界条件  48-49
    4.4.3 计算模型尺寸  49
    4.4.4 单元尺寸大小  49-50
    4.4.5 计算的积分步长  50
    4.4.6 关楼模型  50-51
  4.5 函谷关城楼的模态分析  51-56
    4.5.1 模态分析理论  51-52
    4.5.2 ANSYS 模态分析的设置  52
    4.5.3 计算结果分析  52-56
  4.6 本章小结  56-57
第五章 函谷关城楼的地震响应分析  57-67
  5.1 地震响应分析理论  57-58
  5.2 地震波的选取与调整  58-60
  5.3 计算结果分析  60-65
    5.3.1 输入天津波  60-62
    5.3.2 输入 El-Centro 波  62-65
  5.4 本章小结  65-67
第六章 结论与展望  67-69
  6.1 本文的结论  67
  6.2 本文的展望  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表论文  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 结构理论、计算 > 结构力学 > 结构动力学
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