土遗址病害结构体动力特性研究——以锁阳城为例

来源 :中国地震局兰州地震研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:u20051026
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土遗址作为重点保护文物,其承载着悠久的历史和灿烂的文化。在我国的西北地区,由于其干旱的自然条件,使得大量的土遗址保存下来。然而由于经历战火、地震、风雨侵蚀等环境因素和人为破坏、不合理保护等人为因素的影响,大部分土遗址处于濒危之中,因此对土遗址的保护工作刻不容缓。针对土遗址中存在着侵蚀和裂隙等病害多采用加固保护措施,但是其在地震作用下动力响应和病害作用机制问题亟待解决,土遗址的动力特性还需要进行深入研究。本文针对上述关键问题,通过实地考察、室内试验、现场振动测试、理论推导、数值计算和模型试验相结合,将实验模态参数、理论模态参数和数值模态参数进行对比和验证,分析了土遗址形貌特征、材料特征和结构特征对其动力特性的影响,探索性地开展了如下研究工作并取得了相应的研究成果:(1)结合文献资料、现场调查和结构力学相关理论,对土遗址病害结构进行定义并分类,厘清了夯筑墙体遗址的结构稳定性、结构动力特征与病害的关联关系,分析了不同病害结构体对结构动力特性的影响,同时对墙体样本开展室内实验,分析了遗址土的特性。(2)以锁阳城夯土墙体为对象开展振动测试,获取了反映结构振动特性参数(位移、速度和加速度)的测试模态,确定了夯筑和砌筑遗址结构系统的特性(固有频率、振型和阻尼比),得到了土遗址病害结构体对其结构动力特征参数的影响规律。同时开展损伤实验墙测试,结合数值模拟和仿真计算理论分析方法,给出了基于掏蚀和裂隙病害特征在自重作用下的土遗址结构模态参数。(3)通过现场测试得到土遗址的试验模态参数,使用相关理论公式推导得到理论模态参数,结合有限元模型并使用有限元软件获得数值模态参数,将三种模态参数进行对比、分析和验证,以研究不同病害土遗址结构体在材料特征、形貌特征和结构特征上的动力特性规律。通过将数值计算和理论公式推导相结合得到了掏蚀和裂隙病害特征对结构整体稳定性的影响规律,厘定了地震作用下动力响应与病害的作用机制,给出了基于动力特性参数的土遗址地震稳定性初判方法。本论文基于国家重点研发计划重点专项课题(静动荷载作用下土遗址结构失稳机制与控制技术研究)。研究成果将为不同病害土遗址的抗震加固保护提供初判依据,并为西北土遗址抗震减灾和加固防护提供科学依据。
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