開封繁塔動力特性研究.pdf

1、開封繁（讀音Pó）塔是一座六角形磚塔，是我國磚石古塔由四角實心塔向八角空心塔過渡的典型代表，擁有十分獨特的建筑結(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，每天來往的列車頻繁，對繁塔產(chǎn)生振動影響。目前，有關(guān)繁塔動力特性的研究較少，所以對其動力特性進(jìn)行深入研究具有十分重要的意義。
　　本文的目的是對繁塔的動力特性，包括其自振特

2、性、抗震性能、列車對其產(chǎn)生的振動影響進(jìn)行研究，為以后繁塔的保護(hù)工作提供參考。通過現(xiàn)場勘測并查閱相關(guān)資料，確定了塔的各種參數(shù)，然后用數(shù)值模擬方法對塔進(jìn)行了模態(tài)分析、反應(yīng)譜分析、時程分析。本文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）靜力分析與模態(tài)分析
　　通過現(xiàn)場實測與資料記載的數(shù)據(jù)對比，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)。
　?。?）時程分析
　　分別計算了小震、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)；又計算了大震下輸入Y向（豎向）的三種地震波時的塔的地震響應(yīng)。
　　對比了同一種波作用下小震、中震、大

4、震時塔的地震響應(yīng)；對比了設(shè)防烈度下，三種不同波作用下塔的地震響應(yīng)；對比了反應(yīng)譜分析和時程分析的結(jié)果。
　　（4）分析了隴海鐵路過往的列車對繁塔產(chǎn)生的振動影響。
　　本文的主要結(jié)論如下：
　?。?）兩個水平方向地震作用下繁塔的地震響應(yīng)相差不大，說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，因為它們的質(zhì)量和剛度沿塔的高度上都有明顯的減??；在大震情況下，&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