交通激励作用下聊城光岳楼动力特性及动力响应分析

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文交通激励作用下聊城光岳楼动力特性及动力响应分析专业：建筑与土木工程研究生：乔冠东指导教师：胡卫兵教授摘要交通激励作用引起的振动是长期、反复的，当其诱发的动应力达到较高水平时，会引起古建筑的疲劳损伤，导致结构强度降低，产生裂缝，影响结构安全。目前交通激励已成为古建筑最严重的威胁之一，正确评估交通激励对古建筑的影响尤为重要。本文对国家重点文物保护单位——聊城光岳楼进行振动测试，采用3种模态识别方法对测试数据进行分析，并对交通激励作用下光岳楼的动力响应进行了数值模拟，分析其动力特性和动力响应，分别依据测试数据及数值模拟结果对光岳楼进行安全评估。主要研究内容如下：(1)首

2、次对光岳楼在交通激励作用下的动力响应进行了测试；对采集数据进行平滑、消除趋势项及数字滤波的处理，在此基础上分析了光岳楼高台基和上部木结构各层柱顶的振动情况。(2)利用自然激励技术法得到测点响应之间的互相关函数，分别通过ITD法和STD法对光岳楼的模态参数进行识别；基于模态分析软件，采用Op.polylscf算法对光岳楼的动力特性进行分析；采用上述3种方法所得的光岳楼自振频率非常接近。(3)采用等效弹性模量的方法建立维修加固后的光岳楼木结构动力分析模型，并通过测试数据的分析结果验证其正确性，在此基础上建立了光岳楼木结构—高台基—环形地基的三维有限元模型；考虑到车辆荷载的随机性，提出了环形车道车

3、辆荷载的加载方式，模拟车辆荷载的最不利情况，据此分析车辆以不同速度行驶时的光岳楼动力响应；依据国家标准(GB/T50452)对光岳楼的木材顺纹弹性波速进行测试，得出光岳楼顶层柱顶水平振动速度的容许值；分别对测试所得动力响应以及数值模拟结果进行安全评估，两种结果均未超过规范规定的容许值，表明光岳楼在目前的交通激励作用下处于安全状态。西安建筑科技大学硕士学位论文关键词：光岳楼；交通激励；动力特性；动力响应；安全评估论文类型：应用基础研究基金项目：国家自然科学基金项目（51378245）国家自然科学基金项目（51248003）陕西省科学技术研究发展计划项目（2013K13-02-08）西安建筑科技

4、大学硕士学位论文AnalysisofDynamicCharacteristicsandDynamicResponseofLiaochengGuangyueTowerunderTrafficExcitationMajor:ArchitectureandCivilEngineeringMaster:QiaoGuandongInstructor:Prof.HuWeibingAbstractThevibrationcausedbytrafficexcitationislong-termandrepeated.Whenthedynamicstressinducedbyvibrationreacheda

5、highlevel,itwillcausethefatiguedamageofancientbuildings,reducingstructuralstrength,appearingcrackandharmingthestructuresafety.Thecurrenttrafficexcitationhasbecomeoneofthemostseriousthreatstoancientbuildings,thecorrectevaluationoftheinfluenceoftrafficexcitationonancientbuildingsisparticularlyimporta

6、nt.LiaochengGuangyuetoweristhenationalkeyculturalrelicsprotectionunit.Thevibrationforitwasperformedinthispaper,and3kindsofmodalidentificationmethodwasusedtoanalyzethetestdata.ThedynamicresponseofGuangyuetowerundertrafficexcitationwassimulatednumerically,whichwasanalyzedaswithdynamiccharacteristics.

7、Thensafetyevaluationwasperformedbasedonthetestdataandtheresultsofnumericalsimulation.Themainresearchcontentsareasfollows:(1)ThevibrationtestofdynamicresponseundertrafficexcitationforGuangyuetowerwasconducte