茶胶寺单体结构稳定性研究与修复加固技术初探

论文摘要

柬埔寨茶胶寺属世界文化遗产,是吴哥古迹高棉建筑的杰出代表。茶胶寺主体基本完好,局部破坏严重。主要表现为:二层台座四角部全部破坏,角楼结构角部石块大面积坍落,部分塔门侧室严重歪散,长厅拱顶坍落。本文在充分认识茶胶寺建筑材料、单体结构形式、砌筑工艺的基础上,对各单体结构在重力荷载和不均匀沉降作用下的受力、变形机理进行了研究,并进行了可能沉降条件下的倒塌模拟,利用数值计算得出的各单体结构的临界沉降值对各单体在既有沉降条件下的稳定性进行了评估,所做的工作如下:(1)在阅读国内外关于吴哥古迹各方面研究成果的基础上,总结归纳出了吴哥古迹建筑的基本材料特性、基本结构形式、布局特性以及既有破坏致损因素等相关情况,这是进行吴哥古迹建筑研究与保护工作的必要前提。(2)从建筑结构形式、传力路径等方面对各类单体结构形式进行结构力学剖析。建立合理描述吴哥古迹建筑特殊干砌方式的接触摩擦滑移模型,为其他砖石结构建筑数值模拟提供参考。(3)建立与柬埔寨茶胶寺的实际尺寸、构造和现有损伤状况相符的单体结构模型,分析其在重力荷载与不均匀沉降作用下的稳定性,运用计算结果对某些既有损伤进行解读,并研究各单体结构的潜在危险性。(4)对各单体结构可能出现的沉降条件进行分类及数值计算,得出了各单体结构各沉降条件下的临界值。应用本文提出的茶胶寺单体结构稳定性评估方法—基于临界沉降值对各单体既有沉降条件下的安全稳定性进行了量化。(5)依据数值分析结果,对各单体建筑结构破坏提出了针对性的修复加固方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 砖石结构古建筑的特点
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 相关课题的研究现状
• 1.3.1 砖石结构的材料性质
• 1.3.2 数值模拟在砖石结构古建筑中的应用
• 1.3.3 砖石结构的无损检测与修复加固技术
• 1.4 进行本课题研究的必要性分析
• 1.5 本文的研究内容、方法及研究成果
• 1.5.1 研究内容和方法
• 1.5.2 研究成果
• 第2章 柬埔寨吴哥古迹建筑结构特性及茶胶寺单体结构基础调查
• 2.1 引言
• 2.2 吴哥古迹建筑的基本建筑材料特性
• 2.3 吴哥古迹建筑的基本结构形式及其特征
• 2.4 吴哥古迹建筑的破坏特征
• 2.4.1 结构性破坏
• 2.4.2 材料性破坏
• 2.5 茶胶寺单体结构形式、平面布局及损伤调查
• 2.5.1 平面布局
• 2.5.2 损伤现状
• 2.6 本章小结
• 第3章 茶胶寺单体结构稳定性研究
• 3.1 引言
• 3.2 有限元模型
• 3.2.1 分析流程
• 3.2.2 几何模型
• 3.2.3 石材本构模型
• 3.2.4 石材接触与滑移处理
• 3.2.5 荷载工况与边界条件
• 3.2.6 单元选取与网格划分
• 3.3 高棉拱及高棉空间拱顶结构特性
• 3.3.1 高棉结构在重力作用下的受力机理
• 3.3.2 高棉拱结构在不均匀沉降作用下的受力机理
• 3.4 各单体稳定性分析
• 3.4.1 各类单体结构形式结构力学解析
• 3.4.2 各单体结构应力水平
• 3.4.3 单体结构破坏现状解读
• 3.4.4 潜在危险性分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 茶胶寺单体建筑整体倒塌研究及既有条件下稳定性评估
• 4.1 引言
• 4.2 茶胶寺单体结构倒塌模拟
• 4.2.1 整体倒塌模拟分析的特点及技术要点
• 4.2.2 单体沉降边界
• 4.2.3 单体结构倒塌全过程模拟
• 4.3 茶胶寺各单体结构既有沉降条件下稳定性评估
• 4.3.1 单体结构安全稳定性沉降临界值
• 4.3.2 单体结构安全稳定性评估
• 4.4 本章小结
• 第5章 茶胶寺修复加固技术探究
• 5.1 引言
• 5.2 修复加固的基本思路
• 5.3 茶胶寺局部加固措施
• 5.3.1 构件破坏类型
• 5.3.2 构件破坏修复加固技术
• 5.4 茶胶寺各单体建筑结构修复技术
• 5.4.1 台座结构处理
• 5.4.2 角楼结构修复
• 5.4.3 塔门结构修复
• 5.4.4 长厅结构修复
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附图：茶胶寺各单体修复后效果图
• 附录 A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 附录 B （攻读学位期间所参加的项目目录）
• 致谢