地面交通激勵下古建筑影響及古木結(jié)構(gòu)損傷識別研究.pdf

1、古建筑在幾百年甚至上千年使用過程中，環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)等因素共同作用下不可避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減。隨著城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，地面交通車輛密度越來越大，對古建筑的安全產(chǎn)生了重要影響，因此有必要定量評價交通激勵下對古建筑的影響，并利用環(huán)境激勵的結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)數(shù)據(jù)對古建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測和安全評估。西安鐘樓和西安城墻是國家重點(diǎn)文物保護(hù)單位，本文就地面交通車輛行駛產(chǎn)生的微幅振動對西安鐘樓和城墻的影響進(jìn)行數(shù)值分析和

2、安全評估，研究環(huán)境激勵下基于小波包能量譜的古木結(jié)構(gòu)的損傷識別指標(biāo)，將其應(yīng)用到西安鐘樓上部木框架的損傷識別中。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以西安鐘樓和城墻為研究對象，采用數(shù)值分析方法建立了鐘樓上部木框架-高臺基-圓柱形地基和城墻-地基的三維有限元模型，對地面車輛在鐘樓環(huán)道行駛和從城墻門洞下行駛產(chǎn)生的微幅振動對鐘樓和城墻的影響和安全評估進(jìn)行研究。⑵對隨機(jī)環(huán)境激勵下的古木框架結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行有限元模擬，采用小波包能量譜建立古木結(jié)構(gòu)的損傷識

3、別指標(biāo)，并進(jìn)行小波函數(shù)的選擇、小波包分解層次的選擇、損傷識別指標(biāo)的損傷敏感性和噪聲的影響分析。⑶對隨機(jī)環(huán)境激勵下的古木框架結(jié)構(gòu)梁上各節(jié)點(diǎn)的加速度響應(yīng)信號進(jìn)行小波包分解，提出小波包能量曲率差損傷識別指標(biāo)對古木結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷定位，建立損傷指標(biāo)與損傷程度的關(guān)系式并進(jìn)行古木結(jié)構(gòu)損傷程度的判斷，并驗(yàn)算適用性。⑷以西安鐘樓為研究對象，對鐘樓上部木框架結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行有限元模擬，就地面車輛在鐘樓環(huán)道行駛產(chǎn)生的微幅振動對鐘樓結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行損傷識別研究，采用

4、小波包能量譜建立了鐘樓木框架結(jié)構(gòu)的損傷識別指標(biāo)，從小波函數(shù)的選擇、小波包分解層次的選擇、損傷敏感性和噪聲的影響進(jìn)行了研究。⑸以西安鐘樓為研究對象，就地面車輛在鐘樓環(huán)道行駛產(chǎn)生的微幅振動對鐘樓結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了損傷識別研究，提出了小波包能量曲率差損傷指標(biāo)對鐘樓上部木框架進(jìn)行損傷定位，并進(jìn)行損傷敏感性和噪聲的影響分析，建立損傷指標(biāo)與損傷程度的關(guān)系并進(jìn)行鐘樓木框架結(jié)構(gòu)損傷程度的判斷。⑹對西安鐘樓在地面交通微幅振動下的實(shí)測加速度響應(yīng)信號進(jìn)行小波包