论文部分内容阅读
应县木塔是我国现存年代最久、体量最宏大的木结构楼阁式建筑。应县木塔历经千年沧桑,经受过多次强烈地震影响和人为的破坏,其结构残损破坏状态严重。木塔的主要建造材料为木材,受物理、化学、生物等的侵蚀及外力作用下的损坏,造成木材本身继续承载的能力削弱。应县地处山西大同盆地地震带是地震多发区域,未来地震会对已经局部残损的木塔结构的产生什么影响是本文的研究内容之一。在前人测试的木塔模态参数基础上,利用振型叠加法对木塔进行了地震反应分析,计算了木塔在不同强度等级,不同频率特性的地震波作用下的地震反应。分析结果表明结构的自振频率和阻尼比对结构的抗震能力有很大的影响。由于应县木塔的一阶自振频率比较低(0.62Hz) ,阻尼比比较高(8%),在与应县木塔具有相同场地类别(II类)的Northridge波和El Centro波的作用下塔顶加速度放大系数分别为0.82和0.88,响应峰值比输入峰值小,相反在属于松软的IV类场地的Mexico波作用下塔顶加速度放大系数为1.72,放大作用明显。究其原因是Northridge波和El Centro波卓越频率比较高,远离应县木塔的自振频率,Mexico波的卓越频率比较低,与应县木塔的自振频率接近,容易和木塔产生共振现象。木塔对最有可能的II类场地的Northridge波和El Centro波输入不敏感,表明木塔具有较强的抗震能力。为了研究未来地震对应县木塔的影响,设计了应县木塔地震监测方案。监测系统可以量测自由场地、塔体水平和垂直、塔体扭转振动。由于利用了大动态范围的力平衡传感器和数字记录器,可实时监测记录天然地震、常时脉动、风动力响应及蹬塔游客引起的响应。由于应县木塔具有特别重要的意义,本文提出了应县木塔健康监测的新方法。健康监测系统主要包括BJQN-4型桥梁挠度检测仪、SW-3型拉线位移计、QY型倾角仪、高分辨率数码相机、FBA-3HG高增益微振动传感器等先进设备,监测系统可以监测木塔的整体和局部变形、构件残损发展变化情况,特别是可以对新出现的残损险情的不间断科学监测与分析。