• ISSN 0258-2724
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四川省某砖石古塔隔震加固方案研究

潘毅 王子超 尚枫 葛庆子 袁双

潘毅, 王子超, 尚枫, 葛庆子, 袁双. 四川省某砖石古塔隔震加固方案研究[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(3): 540-547. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.015
引用本文: 潘毅, 王子超, 尚枫, 葛庆子, 袁双. 四川省某砖石古塔隔震加固方案研究[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(3): 540-547. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.015
PAN Yi, WANG Zichao, SHANG Feng, GE Qingzi, YUAN Shuang. Study on Isolated Reinforcement Scheme of Ancient Masonry Pagoda in Sichuan Province[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(3): 540-547. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.015
Citation: PAN Yi, WANG Zichao, SHANG Feng, GE Qingzi, YUAN Shuang. Study on Isolated Reinforcement Scheme of Ancient Masonry Pagoda in Sichuan Province[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(3): 540-547. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.015

四川省某砖石古塔隔震加固方案研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.015
基金项目: 

中国工程院咨询研究项目 2010-ZD-4

四川省科技支撑计划资助项目 2014SZ0110

详细信息
    作者简介:

    潘毅(1977-), 男, 副教授, 博士生导师, 研究方向为建筑结构抗震与隔震, E-mail:panyi@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TU365

Study on Isolated Reinforcement Scheme of Ancient Masonry Pagoda in Sichuan Province

  • 摘要: 为了更好的保护砖石古塔,最大限度的保留古塔原有建筑和历史风貌,以彭州镇国寺白塔为实例,通过布置不同的隔震方案,分析不同方案下古塔的隔震性能,对比了罕遇地震作用下古塔隔震前后的顶点最大加速度、层间位移和剪力,并进行了隔震后古塔的抗风和抗倾覆验算.研究结果表明:古塔隔震方案宜采用选取尺寸较大的隔震支座,并将其沿隔震层外缘均匀布置;隔震后古塔在罕遇地震作用下的响应显著降低,其中顶点最大加速度下降了80%,层间剪力下降了70%,有效提高了古塔的抗震安全性.

     

  • 图 1  镇国寺白塔外观

    Figure 1.  Appearance of the White Pagoda

    图 2  白塔剖面

    Figure 2.  Section view of the White Pagoda

    图 3  白塔的前3阶振型

    Figure 3.  First three vibration models of the White Pagoda

    图 4  三维实体模型

    Figure 4.  Three dimensional solid model

    图 5  计算模型的前3阶振型

    Figure 5.  First three vibration models of numerical model

    图 6  隔震支座布置方案1

    Figure 6.  First layout scheme of isolation bearings

    图 7  隔震支座布置方案2

    Figure 7.  Second layout scheme of isolation bearings

    图 8  隔震支座布置方案3

    Figure 8.  Third layout scheme of isolation bearings

    图 9  加速度时程曲线

    Figure 9.  Time-history curve of seismic-wave acceleration

    图 10  地震影响系数曲线

    Figure 10.  Seismic influence coefficient curve

    图 11  白塔各层最大层间位移角

    Figure 11.  Maximum story drift ratio of the White Pagoda for each layer

    图 12  白塔各层水平剪力最大值

    Figure 12.  Maximum horizontal shear force of the White Pagoda for each layer

    表  1  白塔的几何尺寸

    Table  1.   Physical dimensions of the White Pagoda

    mm
    层数 层高 边长 墙厚 心室长 心室宽
    1 6 030 6 740 950 2 200 1 940
    2 6 120 6 300 930 1 220 1 330
    3 5 670 6 380 920 1 220 1 150
    4 5 740 6 320 920 1 220 1 110
    5 5 720 5 690 640 2 000 1 500
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    表  2  白塔砌体的力学参数

    Table  2.   Mechanical parameters of the White Pagoda

    层数 密度/(kg·m-3) 泊松比 抗压强度/MPa 抗剪强度/MPa 弹性模量/MPa
    1~4层 1 800 0.15 1.13 0.062 1 245.20
    5层 1 800 0.15 0.94 0.051 592.20
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    表  3  白塔模型的局部简化

    Table  3.   Local simplified model of the White Pagoda

    部位 简化前 简化后
    蹬道
    塔檐
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    表  4  白塔自振频率的计算值与实测值对比

    Table  4.   Comparison of measured and simulated the White Pagoda frequencies

    阶数 南北向 东西向
    实测值/Hz 计算值/Hz 误差/% 实测值/Hz 计算值/Hz 误差/%
    第1阶 1.07 1.03 3.63 1.07 1.06 0.96
    第2阶 4.59 5.05 9.97 4.59 4.97 8.25
    第3阶 8.40 11.02 31.22 8.70 10.61 21.98
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    表  5  隔震支座参数

    Table  5.   Parameters of isolation bearings

    型号 有效直径/mm 总厚度/mm 竖向刚度/(kN·mm-1) 水平屈服力/kN 100%水平剪切应变时刚度/(kN·mm-1) 100%剪切应变水平等效刚度/(kN·mm-1)
    屈服前 屈服后
    LRB800 800 175 3 753 160.30 14.73 1.13 2.05
    LRB900 900 198 4 013 202.90 16.48 1.27 2.29
    LNR800 800 175 3 358 1.11
    LNR900 900 198 3 559 1.24
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    表  6  隔震支座在重力荷载代表值作用下压应力

    Table  6.   Press stress of isolation bearings under gravity load

    MPa
    支座编号 方案1 方案2 方案3
    (1) 1.93 2.52 3.16
    (2) 3.55 4.30 4.32
    (3) 3.54 2.53 3.18
    (4) 1.95 4.51 4.56
    (5) 3.66 5.53 5.54
    (6) 3.59 4.44 4.46
    (7) 5.39 2.80 3.52
    (8) 3.81 3.44 3.45
    (9) 3.74 2.91 3.66
    (10) 2.21
    (11) 3.04
    (12) 3.03
    (13) 2.34
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    表  7  隔震支座的最大拉应力

    Table  7.   Stress of isolation bearings

    MPa
    支座编号 方案1 方案2 方案3
    (1) 0.12 -0.12 -0.04
    (2) -2.21 -2.81 -2.94
    (3) -0.25 0.94 0.95
    (4) 0.98 -0.61 -0.47
    (5) -0.37 -3.72 -3.84
    (6) 0.99 1.04 0.87
    (7) -3.45 -0.36 -0.38
    (8) -0.51 -2.36 -2.44
    (9) 0.95 0.80 0.78
    (10) -0.14
    (11) -1.78
    (12) -0.50
    (13) 0.86
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    表  8  隔震前后的白塔前3阶周期对比

    Table  8.   Comparison of the White Pagoda periods before and after isolation

    s
    阶数 隔震前 隔震后
    第1阶 0.97 1.50
    第2阶 0.94 1.47
    第3阶 0.24 0.75
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    表  9  顶点最大水平加速度

    Table  9.   Maximum horizontal acceleration of top layer

    m/s2
    地震波 051AXT TAI01082 ACC
    隔震前 18.60 12.14 14.74
    隔震后 3.27 2.75 2.79
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    表  10  风荷载作用下各层剪力

    Table  10.   Shear force of each layer under wind load

    层数 第5层 第4层 第3层 第2层 第1层
    剪力值/kN 179.49 136.77 87.83 47.50 18.15
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    表  11  隔震支座所承受最大拉应力

    Table  11.   Maximum tensile stress of isolation bearings

    MPa
    支座编号 支座型号 051AXT TAI01082 ACC
    (1) LRB800 -0.35 1.10 -0.04
    (2) LNR900 -3.77 -3.22 -2.94
    (3) LRB800 -0.50 -2.76 0.95
    (4) LNR900 -0.87 1.00 -0.47
    (5) LNR900 -4.81 -4.14 -3.84
    (6) LNR900 -0.96 -3.86 0.87
    (7) LRB800 -0.67 0.78 -0.38
    (8) LNR900 -2.99 -2.60 -2.44
    (9) LRB800 -0.80 -3.17 0.78
    注:表中正值表示受拉, 负值表示受压.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-20
  • 刊出日期:  2018-06-25

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