地鐵、地面交通振動(dòng)荷載作用下北京正陽門古建筑的動(dòng)力響應(yīng).pdf

1、古建筑經(jīng)過幾百年的朝代更迭和歲月風(fēng)雨的消磨，已變得破舊脆弱，而隨著城市交通建設(shè)的飛速發(fā)展，交通引起的環(huán)境振動(dòng)對(duì)古建筑危害無疑是雪上加霜。因此，交通振動(dòng)引起的古建筑的動(dòng)力響應(yīng)研究是當(dāng)下極其重要、迫切的古建筑保護(hù)課題，無論是理論研究成果還是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)分析經(jīng)驗(yàn)都將對(duì)古建筑保護(hù)和修繕起到指導(dǎo)與規(guī)范作用。
　　以國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)單位正陽門城樓及箭樓為振動(dòng)研究對(duì)象，通過理論研究計(jì)算得到了在正陽門地區(qū)地面交通車輛振動(dòng)和地下地鐵列車振動(dòng)影響下城樓及

2、箭樓的動(dòng)力響應(yīng)特性。
　　首先，對(duì)正陽門地區(qū)交通振源進(jìn)行實(shí)地調(diào)察分析。通過現(xiàn)場(chǎng)交通調(diào)查，對(duì)地面交通車流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，總結(jié)該地區(qū)地面各條交通線路中不同類型車輛的車流密度、相鄰車輛之間的時(shí)間間隔等車流特性，從而分析得到地面不同類型車輛振源的分布特性。
　　其次，基于交通調(diào)查得到的交通振源分布規(guī)律，對(duì)正陽門地區(qū)地面交通振動(dòng)和地鐵列車振動(dòng)特性進(jìn)行合理描述并推導(dǎo)其表達(dá)式。通過建立單一車輛動(dòng)力模型，分別研究不同類型車輛的振動(dòng)特性;結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)交

3、通調(diào)查得到的交通流量特性，總結(jié)每條交通線路上車輛的振動(dòng)表達(dá)式;考察在紅綠燈控制下的各條線路之間車輛的通行組合，從而得到地面交通振源的實(shí)際振動(dòng)表達(dá)式;并對(duì)地面車輛振動(dòng)的傳播、衰減規(guī)律進(jìn)行分析;基于正陽門地區(qū)交通調(diào)查的地面交通振源特性研究為古建筑的動(dòng)力響應(yīng)分析提供振源依據(jù)，是本文的創(chuàng)新性工作內(nèi)容之一?？紤]正陽門地區(qū)地層特性和地鐵2號(hào)線位置特性，結(jié)合現(xiàn)有的地鐵列車振動(dòng)研究成果，分析地鐵列車振源的傳播、衰減特性。
　　第三，對(duì)正陽門地區(qū)地

4、上、地下的交通振動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行合理的疊加，為地上、地下交通振動(dòng)對(duì)古建的共同影響提供振源依據(jù)。由于地面交通車輛振動(dòng)與地鐵列車振動(dòng)的傳播特性不同，以及與正陽門古建筑的空間位置的不同，兩個(gè)振動(dòng)場(chǎng)的疊加考慮了振動(dòng)的傳播方式、傳播方向、衰減規(guī)律及引起古建筑的振動(dòng)方向四個(gè)因素，得到了交通振動(dòng)影響下地面任意一點(diǎn)的振動(dòng)表達(dá)式，這也是本文的創(chuàng)新性工作內(nèi)容之一。
　　第四，基于上述正陽門地區(qū)地上、地下交通振源的研究成果，通過建立古建筑動(dòng)力分析模型，合理修正

5、模型的計(jì)算剛度系數(shù)，理論計(jì)算得到城樓及箭樓在不同類型交通振源影響下動(dòng)力特性:(1)正陽門古建筑在交通振動(dòng)影響下，建筑的振動(dòng)位移、振動(dòng)速度隨建筑高度增高而變大;(2)地面交通振動(dòng)引起的古建筑的水平方向振動(dòng)明顯，城樓頂層水平方向振動(dòng)位移最大值為0.32mm，振動(dòng)速度最大值為4.5mm/s，箭樓頂層水平方向振動(dòng)位移最大值為0.28mm，振動(dòng)速度最大值為3.8mm/s;(3)交通振動(dòng)影響下當(dāng)古建筑的振動(dòng)頻率在1.7～2.3Hz之間時(shí)振動(dòng)位移、速