【摘 要】
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我国拥有悠久的历史,而古建筑则是宝贵的文化遗产,其中砖石古塔占有极为重要的地位。据不完全统计,我国现存古塔约逾3000座,其作为中华传统文化的代表,具有极高的文化价值。但由于年代久远,古塔会受到不同程度的损伤,这会导致其结构强度和耐久性下降,更易受到外界环境振动的危害。加之近些年地铁的迅速发展,地铁运行所造成的振动影响也日渐凸显出来,特别是当地铁线路周边存在古建筑时,这个问题更为严重。由于古建筑具
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我国拥有悠久的历史,而古建筑则是宝贵的文化遗产,其中砖石古塔占有极为重要的地位。据不完全统计,我国现存古塔约逾3000座,其作为中华传统文化的代表,具有极高的文化价值。但由于年代久远,古塔会受到不同程度的损伤,这会导致其结构强度和耐久性下降,更易受到外界环境振动的危害。加之近些年地铁的迅速发展,地铁运行所造成的振动影响也日渐凸显出来,特别是当地铁线路周边存在古建筑时,这个问题更为严重。由于古建筑具有脆弱性和不可复生性,故针对古建筑防振的研究尤为重要。针对以上问题,本文以洪山宝塔作为研究对象,利用有限元数值计算方法建立模型,以实测数据校核模型准确性,研究分析了砖石古建筑在地铁列车荷载作用下的动力响应规律,并从材料疲劳的角度来评价地铁列车荷载下砖石古塔的安全性,估算古塔的振动疲劳寿命。主要研究内容如下:（1）根据现场勘测值和相关资料,建立不同精细程度的砖石古塔有限元模型以研究古塔内部结构对振动特性的影响。对古塔进行动力特性分析,通过模态分析后得到古塔模型的自振频率和相应振型,并将计算结果与实测结果进行了对比,校核模型准确性,选出最符合古塔古建筑特性的模型。（2）最优模型中使用了Winkler地基模型以模拟考虑土-结构相互作用,基于该模型计算了不同振源距离条件下古塔的动力响应情况。对计算结果进行分析,归纳总结了古塔各层最高处竖向和水平向振动规律,并参照《古建筑防工业振动技术规范》中的振动安全限值（0.36 mm/s）,对不同工况下古塔的安全性进行了分析评估。（3）通过动力计算得到古塔在重力荷载和地铁荷载共同作用下的应力分布,分析得到古塔在的疲劳热点。编写雨流计数法程序,对疲劳热点应力时程进行处理,使用Goodman直线对平均应力进行修正,编制危险点的载荷谱。由上述载荷谱并结合古砖材料S-N曲线和Miner累积损伤准则,估算了选定工况下的砖石古塔的疲劳寿命。本文基于古建筑的结构动力计算结果,对古建筑进行振动疲劳分析,为古建筑安全评估工作提供了一种新的思路和方法,可为轨道交通荷载作用下古建筑的保护提供科学依据。
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