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土楼夯土墙风雨撞击荷载研究

作　者: 张丽
导　师: 彭兴黔
学　校: 华侨大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 土楼夯土墙雷诺数
分类号: TU361
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

福建土楼拥有悠久的历史价值及人文价值，使其成为世界文化遗产。在建筑方面，鉴于其特色的建造工艺及环保理念，使得土楼的研究全面展开。由于福建土楼位于我国东南沿海地区，其特殊的地理位置，使得土楼经常受到台风携带强降雨等极端天气的袭击，台风登陆时，随之而来的暴风雨击打着土楼的夯土墙体，雨滴撞击夯土墙体产生较大的撞击荷载，使得土楼的夯土墙体冲蚀剥落，减小了墙体有效承载部分，从而降低夯土墙的承载能力和耐久性。作为世界文化遗产，福建土楼的保护势在必行。本文通过理论分析及模型试验相结合的方法，对夯土墙所受风驱雨撞击荷载进行了较系统研究，为福建土楼的风雨侵蚀损伤奠定了良好基础。本文的研究工作主要包括以下几个方面：（1）对土楼夯土墙风驱雨撞击荷载进行理论推导，首先从单雨滴受风驱动撞击土楼夯土墙表面入手，根据一系列的假设推导出单雨滴受风驱动撞击土楼夯土墙表面时的总的撞击荷载及其法向、切向分量，并分析相关的影响因素；再根据降雨的相关特性，推导出土楼夯土墙风驱雨撞击荷载及其法向、切向分荷载，并分析相关影响因素。（2）对土楼夯土墙风驱雨撞击荷载进行试验研究，利用相关的风洞及降雨设备，通过激光位移计测定出特定工况下风雨共同作用对悬臂梁撞击产生的挠度反推出风雨共同作用撞击的正向等效均布荷载，并根据纯风作用下产生的正向等效均布荷载值推导出相应工况下，雨滴撞击模型产生的正向等效均布荷载值，并分析其相关影响因素。（3）根据风洞试验中所测得的雨滴撞击模型时与水平面所成的夹角及雨滴撞击模型产生的正向等效均布荷载值推导出其所具有的总的等效均布荷载值与切向等效均布荷载值，并分析其相关的影响因素。（4）把相同工况下的理论推导结果与试验结果进行对比，分析试验及理论推导结果的可行性。为土楼的保护提供科学依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 研究背景  9-12
    1.1.1 风雨灾害回顾  9-10
    1.1.2 土楼简介  10-11
    1.1.3 课题提出  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 风驱雨特性研究现状  12-14
    1.2.2 夯土墙研究现状  14-16
  1.3 本文研究的主要内容  16-19
第2章土楼夯土墙风驱雨撞击荷载分析研究  19-37
  2.1 引言  19-20
  2.2 受风驱动作用下单雨滴降落运动分析  20-22
    2.2.1 单雨滴降落的运动方程  20-21
    2.2.2 单雨滴的撞击荷载  21-22
    2.2.3 单雨滴撞击荷载沿墙面的分解  22
  2.3 风驱动作用下单雨滴撞击荷载的相关影响分析  22-26
    2.3.1 雨滴直径对单雨滴撞击荷载的影响  22-24
    2.3.2 风速对单雨滴撞击荷载的影响  24-26
  2.4 风驱雨作用下降雨的撞击平均荷载  26-35
    2.4.1 降雨特征  26-31
    2.4.2 雨滴打击分布荷载  31
    2.4.3 雨滴打击分布荷载影响分析  31-35
  2.5 本章小结  35-37
第3章土楼夯土墙风雨撞击荷载试验研究  37-55
  3.1 引言  37
  3.2 风雨试验环境  37-39
  3.3 风雨撞击荷载试验  39-45
    3.3.1 试验目的  39
    3.3.2 试验原理  39-41
    3.3.3 试验方案  41-42
    3.3.4 试验参数的设定  42
    3.3.5 试验工况安排  42
    3.3.6 试验前准备工作  42-43
    3.3.7 试验步骤  43-45
  3.4 有机玻璃板弹性模量的测定  45-49
    3.4.1 试验目的  45
    3.4.2 试验原理  45-46
    3.4.3 试验装置  46-47
    3.4.4 试验注意事项  47
    3.4.5 试验过程及步骤  47-48
    3.4.6 试验数据整理及分析  48-49
  3.5 撞击荷载试验数据处理及结果分析  49-53
    3.5.1 风雨共同作用下撞击荷载  49-51
    3.5.2 风驱雨作用下雨产生的正向等效撞击荷载  51
    3.5.3 风驱雨作用下雨产生的正向等效撞击荷载影响因素分析  51-53
  3.6 本章小结  53-55
第4章土楼夯土墙风雨撞击荷载试验与理论对比分析  55-65
  4.1 引言  55
  4.2 试验中单纯降雨产生的等效撞击荷载及切向等效撞击荷载  55-60
    4.2.1 撞击角度的测量  55-58
    4.2.2 风驱雨作用下雨撞击模型产生的等效均布荷载值  58-59
    4.2.3 风驱雨作用下雨撞击模型产生的切向等效分荷载值  59-60
  4.3 试验结果与理论推导之间的对比分析  60-64
    4.3.1 试验结果与理论推导之间的对比  60-64
    4.3.2 误差分析  64
  4.4 本章小结  64-65
第5章总结与展望  65-67
  5.1 本文工作总结  65-66
  5.2 进一步工作展望  66-67
参考文献  67-71
致谢  71-73
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  73

土楼夯土墙风雨撞击荷载研究

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