地鐵、地面交通振動荷載作用下北京正陽門古建筑的動力響應(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)境振動對古建筑危害無疑是雪上加霜。因此，交通振動引起的古建筑的動力響應(yīng)研究是當下極其重要、迫切的古建筑保護課題，無論是理論研究成果還是現(xiàn)場實測分析經(jīng)驗都將對古建筑保護和修繕起到指導(dǎo)與規(guī)范作用。
　　以國家重點文物保護單位正陽門城樓及箭樓為振動研究對象，通過理論研究計算得到了在正陽門地區(qū)地面交通車輛振動和地下地鐵列車振動影響下城樓及

2、箭樓的動力響應(yīng)特性。
　　首先，對正陽門地區(qū)交通振源進行實地調(diào)察分析。通過現(xiàn)場交通調(diào)查，對地面交通車流進行統(tǒng)計，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，對正陽門地區(qū)地面交通振動和地鐵列車振動特性進行合理描述并推導(dǎo)其表達式。通過建立單一車輛動力模型，分別研究不同類型車輛的振動特性;結(jié)合現(xiàn)場交

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表達式;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際振動表達式;并對地面車輛振動的傳播、衰減規(guī)律進行分析;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號線位置特性，結(jié)合現(xiàn)有的地鐵列車振動研究成果，分析地鐵列車振源的傳播、衰減特性。
　　第三，對正陽門地區(qū)地

4、上、地下的交通振動場進行合理的疊加，為地上、地下交通振動對古建的共同影響提供振源依據(jù)。由于地面交通車輛振動與地鐵列車振動的傳播特性不同，以及與正陽門古建筑的空間位置的不同，兩個振動場的疊加考慮了振動的傳播方式、傳播方向、衰減規(guī)律及引起古建筑的振動方向四個因素，得到了交通振動影響下地面任意一點的振動表達式，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，通過建立古建筑動力分析模型，合理修正

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