開(kāi)封繁塔動(dòng)力特性研究.pdf

1、開(kāi)封繁（讀音Pó）塔是一座六角形磚塔，是我國(guó)磚石古塔由四角實(shí)心塔向八角空心塔過(guò)渡的典型代表，擁有十分獨(dú)特的建筑結(jié)構(gòu)。它始建于公元974年，歷經(jīng)了千年風(fēng)雨、六十余次大大小小的地震，依然矗立在開(kāi)封這座八朝古都之上，保存現(xiàn)狀較好。在繁塔北部，距離它250m處是隴海鐵路，每天來(lái)往的列車頻繁，對(duì)繁塔產(chǎn)生振動(dòng)影響。目前，有關(guān)繁塔動(dòng)力特性的研究較少，所以對(duì)其動(dòng)力特性進(jìn)行深入研究具有十分重要的意義。
　　本文的目的是對(duì)繁塔的動(dòng)力特性，包括其自振特

2、性、抗震性能、列車對(duì)其產(chǎn)生的振動(dòng)影響進(jìn)行研究，為以后繁塔的保護(hù)工作提供參考。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)并查閱相關(guān)資料，確定了塔的各種參數(shù)，然后用數(shù)值模擬方法對(duì)塔進(jìn)行了模態(tài)分析、反應(yīng)譜分析、時(shí)程分析。本文的主要內(nèi)容如下：
　　（1）靜力分析與模態(tài)分析
　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與資料記載的數(shù)據(jù)對(duì)比，確定了繁塔的結(jié)構(gòu)尺寸，運(yùn)用ANSYS軟件建立了繁塔的有限元分析模型，并對(duì)其進(jìn)行靜力分析，模態(tài)分析，獲得其自振周期和振型。
　?。?）反應(yīng)譜分析

3、>　　分析了繁塔在7度多遇、設(shè)防、罕遇地震下的內(nèi)力和位移響應(yīng)，分析了輸入X向（東西方向）、Z向（南北方向）和Y向（豎向）反應(yīng)譜后塔的地震響應(yīng)。
　?。?）時(shí)程分析
　　分別計(jì)算了小震、中震、大震三種情況下，輸入X向（東西方向）、Z向（南北方向）的El-centro波、Taft波、上海人工波，這18種工況下繁塔的地震響應(yīng)；又計(jì)算了大震下輸入Y向（豎向）的三種地震波時(shí)的塔的地震響應(yīng)。
　　對(duì)比了同一種波作用下小震、中震、大

4、震時(shí)塔的地震響應(yīng)；對(duì)比了設(shè)防烈度下，三種不同波作用下塔的地震響應(yīng)；對(duì)比了反應(yīng)譜分析和時(shí)程分析的結(jié)果。
　?。?）分析了隴海鐵路過(guò)往的列車對(duì)繁塔產(chǎn)生的振動(dòng)影響。
　　本文的主要結(jié)論如下：
　?。?）兩個(gè)水平方向地震作用下繁塔的地震響應(yīng)相差不大，說(shuō)明塔的剛度在水平方向上分布較均勻；結(jié)構(gòu)的位移隨高度的增加而增大，塔尖和門洞處位移較大；繁塔二層和塔尖為薄弱層，因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量和剛度沿塔的高度上都有明顯的減?。辉诖笳鹎闆r下，&nb

5、sp;相比于豎向地震波，水平向地震波使繁塔產(chǎn)生的損傷更為嚴(yán)重；
　?。?）在小震情況下，繁塔的損傷主要是第一層底部的受拉損傷；在中震情況下，繁塔第一層的墻面有受拉損傷，第二層墻面局部也有受拉損傷，門洞處會(huì)發(fā)生受拉或受壓損傷；大震情況下，第一層和第二層墻面會(huì)產(chǎn)生受拉損傷，第一層的塔檐和塔尖與第三層的交接處也會(huì)產(chǎn)生受拉損傷，塔尖的損傷最為嚴(yán)重，洞口處次之；不同地震波引起的繁塔的地震響應(yīng)各不相同，地震波的卓越周期越接近塔的自振周期，地震