交通隨機(jī)荷載作用下西安城墻結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文交通隨機(jī)荷載作用下西安城墻結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)工程碩士生：梁志闖梁志闖指導(dǎo)教師：胡衛(wèi)兵教授胡衛(wèi)兵教授摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，道路交通顯著體現(xiàn)為車速加快、車輛增多，載重量增大等現(xiàn)狀。車輛振動(dòng)荷載屬于一種隨機(jī)荷載，隨之產(chǎn)生的地面振動(dòng)也具有隨機(jī)性。車輛荷載長(zhǎng)期作用誘發(fā)的地面振動(dòng)，將使其鄰近的建筑物產(chǎn)生動(dòng)力反應(yīng)、出現(xiàn)墻體結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、松動(dòng)、地基下沉、損傷積累、強(qiáng)度的降低等現(xiàn)象。西安城墻是目前全國(guó)保存下來(lái)

2、最大和最完整的古城墻。它不僅是西安城市的標(biāo)志，而且也是中國(guó)古建筑中最具代表性的建筑類型之一。雖然歷經(jīng)滄桑，但在日漸增強(qiáng)的地面交通長(zhǎng)期振動(dòng)作用下，由于動(dòng)力疲勞和地基下沉等將會(huì)導(dǎo)致古城墻的破壞或壽命縮短，其安全性受到嚴(yán)重的威脅。本文的主要研究對(duì)象為西安南門古城墻，在對(duì)其進(jìn)行地面交通振動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，就地面交通振動(dòng)對(duì)城墻的動(dòng)力響應(yīng)及其影響進(jìn)行了分析研究。同時(shí)，建立城墻地基土的三維有限元模型進(jìn)行模擬分析對(duì)比，為古城墻的保護(hù)提供理論基礎(chǔ)。主要

3、研究?jī)?nèi)容如下：（1）振動(dòng)信號(hào)的處理：首次對(duì)西安城墻進(jìn)行連續(xù)24小時(shí)的試驗(yàn)監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)測(cè)得了地面交通振動(dòng)反應(yīng)（加速度和位移)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行去直流、平滑和消除趨勢(shì)項(xiàng)等預(yù)處理，排除了外界噪音的干擾，使數(shù)據(jù)更切實(shí)際，從而對(duì)地面交通振動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行分析研究打下基礎(chǔ)。（2）振動(dòng)反應(yīng)分析：選取典型時(shí)段，確定加速度幅值作為振動(dòng)評(píng)價(jià)量，并對(duì)振動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析。在參數(shù)識(shí)別方面，直接利用實(shí)測(cè)的地面交通振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)，借助于隨機(jī)減量法得到其自由衰減響

4、應(yīng)，然后以此為輸入，用MATLAB軟件編制相應(yīng)的計(jì)算程序，利用ITD法完成對(duì)南門城墻結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別。（3）數(shù)值模擬與數(shù)據(jù)分析：查閱古城墻和隨機(jī)荷載相關(guān)資料，運(yùn)用ANSYS建立城墻地基土的三維有限元模型。通過(guò)模態(tài)分析，得到了古城墻的自振頻率和相應(yīng)周期；選用經(jīng)典的車輛模型，通過(guò)施加車輛隨機(jī)荷載進(jìn)行模擬，得到了車輛在不同車速，單雙線行駛時(shí)引起的地面交通振動(dòng)對(duì)城墻的動(dòng)力反應(yīng)，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析，得出了地面交通振動(dòng)對(duì)城墻的振動(dòng)影響和衰減規(guī)律。同