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砖石古塔的抗震性能评估及地震破坏机理研究

2020-12-06阅读(796)

砖石古塔的抗震性能评估及地震破坏机理研究

论文摘要

本文首先介绍了香积寺塔的修复与加固工程,然后应用大型有限元分析软件ANSYS,建立了香积寺塔的三维实体有限元分析模型,对该塔进行了模态分析和地震响应分析,最后对其抵抗未来强震的能力做出评估,并探讨了砖石古塔在历史地震中的破坏机理。全文主要内容及结论如下:1分析了砖石古塔的破坏因素,介绍了香积寺塔的修复与加固工程;2建立香积寺塔的三维实体有限元分析模型,并对该塔进行了模态分析,发现砂浆标号的确定对塔体动力性能的分析结果具有重大影响;3采用“对比类似古塔的动力性能实测结果判断”和“对比经验公式判断”两种方法,判断出本文的有限元计算模型是可信的;4确定采用“以极限位移评估整体结构为主,以极限承载力评估细部构造为辅”的方法,对香积寺塔的抗震性能进行评估;5确定了“根据弹性层间位移角判断砖石古塔破坏状态”的位移判断准则,以及“根据砌体单元的主拉应力判断砖石古塔破坏状态”的应力判断准则;6选择并输入调整后的EL-Centro波、Taft波和兰州人工波,运用动力时程分析法对香积寺塔进行了地震响应分析,并应用以上评估方法和判断准则对香积寺塔做出了全面的抗震性能评估。结果表明:（1）8度小震作用下,香积寺塔的主体结构处于弹性状态,基本不发生破坏,但塔身的薄弱部位会出现轻微裂缝;（2）8度中震作用下,香积寺塔的主体结构将遭受严重的破坏,且其破坏状态与古塔实际的破坏状态吻合很好;（3）本文推断出:香积寺塔正是遭受了相当于8度中震的南北向地震作用,才形成了后来的破坏状态。（4）第8层和第9层为香积寺塔的薄弱层;塔身南立面中轴线处、底层塔身的四个拱券项部以及塔身外立面与地面接触的部位为结构的薄弱部位。7考查了阻尼对结构地震反应的影响,发现:在EL-Centro波作用下,结构的响应没有在Taft波作用下对阻尼的变化敏感;阻尼变小后,结构的响应增大,最大响应出现的时间推迟;8总结得出砖石古塔的地震破坏机理,从理论上对砖石古塔的地震破坏现象作出了解释。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 地震灾害概述
  • 1.2 本课题的现实意义
  • 1.3 工程结构地震反应分析理论发展概述
  • 1.4 砖石古塔抗震性能的研究现状
  • 1.4.1 砖石古塔的分析模型
  • 1.4.2 砌体结构的有限元建模方法
  • 1.4.3 砌体结构的均质化技术
  • 1.5 本文的主要研究内容及研究思路
  • 参考文献
  • 2 砖石古塔的结构构造与破坏因素分析
  • 2.1 砖石古塔的结构构造
  • 2.2 砖石古塔的破坏因素分析
  • 2.3 本章小结
  • 参考文献
  • 3 香积寺塔的修复与加固工程
  • 3.1 香积寺塔的结构特点
  • 3.2 香积寺塔整修前残损状况调查及测绘
  • 3.3 香积寺塔的修复与加固
  • 参考文献
  • 4 香积寺塔有限元模型的建立与模态分析
  • 4.1 香积寺塔的有限元计算分析流程
  • 4.2 香积寺塔有限元计算模型的建立
  • 4.2.1 塔体材料性能的确定
  • 4.2.2 单元类型的定义
  • 4.2.3 香积寺塔几何模型的建立
  • 4.2.4 划分单元生成网格模型
  • 4.3 香积寺塔的模态分析
  • 4.3.1 对模型施加边界条件
  • 4.3.2 香积寺塔的模态分析结果
  • 4.3.3 砂浆强度的确定对动力性能的影响
  • 4.4 香积寺塔有限元计算模型可信性的判断
  • 4.4.1 对比其他类似古塔的动力性能实测结果判断
  • 4.4.2 对比砖石古塔自振周期的经验公式判断
  • 4.4.3 判别分析结果
  • 4.5 本章小结
  • 参考文献
  • 5 香积寺塔的抗震性能评估
  • 5.1 香积寺塔的抗震评估流程与评估分析准则
  • 5.1.1 香积寺塔的抗震性能评估分析流程
  • 5.1.2 砌块墙体的破坏形态
  • 5.1.3 香积寺塔的抗震评估方法和判断准则
  • 5.2 结构阻尼的取值
  • 5.2.1 阻尼类型的选择
  • 5.2.2 阻尼比、质量阻尼和刚度阻尼的确定
  • 5.3 地震波的选择与调整
  • 5.3.1 合理选择地震波的重要性
  • 5.3.2 本文地震波的选择
  • 5.3.3 地震波的调整方法
  • 5.3.4 本文调整后的地震波
  • 5.4 香积寺塔的抗震性能评估
  • 5.4.1 地震波作用下香积塔的位移反应
  • 5.4.2 地震波作用下香积塔的加速度反应
  • 5.4.3 地震波作用下香积塔的应力反应
  • 5.4.4 对香积寺塔抗震性能的评估
  • 5.5 阻尼对结构地震响应的影响
  • 5.5.1 位移反应对比
  • 5.5.2 加速度反应对比
  • 5.5.3 应力反应对比
  • 5.5.4 结果分析
  • 5.6 本章小结
  • 参考文献
  • 6 砖石古塔的地震破坏机理分析
  • 6.1 砖石古塔抗震性能的优势和劣势
  • 6.1.1 砖石古塔抗震性能的优势
  • 6.1.2 砖石古塔抗震性能的劣势
  • 6.2 塔身裂缝产生机理
  • 6.3 塔顶、塔刹破坏原因分析
  • 6.4 塔身错位原因分析
  • 6.5 塔檐震损原因分析
  • 6.6 古塔塔身倾斜原因分析
  • 参考文献
  • 7 结论与展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 展望
  • 附录
  • 致谢

    • 相关论文文献

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    • [5].砖石古塔动力特性研究[J]. 工程抗震与加固改造 2008(05)
    • [6].砖石古塔地震破坏机理研究[J]. 地产 2019(12)
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