基于长期监测数据的西藏古建木结构温度效应研究
发布时间：2020-12-02 15:31
木结构古建筑受到材料老化、环境作用、人群荷载、突发灾害等因素的影响,存在不同程度残损与结构性能退化,通过结构健康监测技术可以实时掌握结构状态,从而实现其预防性保护。温度效应是古建木结构长期监测和结构状态评估的重要影响因素,因此,开展针对古建木结构长期监测数据的温度效应系统分析具有重要的理论意义和工程应用价值。本论文基于典型西藏古建木结构的长期监测数据,采用统计分析、理论研究和试验验证等方法,对监测结构的温度效应进行了较为系统的研究。论文的主要工作和创新性成果如下:（1）根据所获的长期监测数据,分析了环境温度和湿度对结构应变的影响,建立了每个月内应变增量与温湿度变化之间的主成分回归模型。应用Morris分析法,对每个月内温度、湿度对应变的影响进行了敏感性分析,并对比了温度、湿度对应变的影响程度。结果表明:拉萨地区一年中七月和八月的湿度对应变的影响不可忽略;而其余月份湿度的影响很小,可以只考虑温度的作用。以2013.9.1-2014.6.30总计10个月监测数据为基础,提出了一种基于奇异谱分析方法（SSA）和多项式拟合（PR）的SSA-PR模型。结果表明:该模型能很好地反映应变增量与温度增...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２西藏建筑木构架体系??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｔｉｍｂｅｒ?ｆｒａｍｅ?ｏｆ?Ｔｉｂｅｔａｎ?ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ??
??西藏古建筑是中国古建筑的重要组成部分，属于密梁平顶式结构［８］，如图１．１??所示。与传统抬梁式和穿斗式木结构的最大区别在于墙体和木构架共同承重，其力??学性能与传统木结构也有显著的不同。了解西藏古建木结构的构造特征是对其开??展进一步研宄的基础。??＇ｖ??图１．１西藏密梁平顶式结构??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｉｂｅｔａｎ－ｓｔｙｌｅ?Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??西藏古建筑的木构架由梁、雀替和柱组成，是结构的重要承重体系，如图１．２??所示。木构架的梁与梁之间采用燕尾榫连接，梁上施椽，梁、椽的另一端搭在墙上，??从而形成室内梁柱和四周墙体共同承重结构。梁柱连接处不采用榫卯，而是采用弓??木、垫木等构件上下搭接，并辅以暗销定位，同时在柱头加栌斗等构件以增大梁柱??之间的接触面。??Ｉ?■梁??弓木??暗销一?一垫木??■?一－斗??１??图１．２西藏建筑木构架体系??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｔｉｍｂｅｒ?ｆｒａｍｅ?ｏｆ?Ｔｉｂｅｔａｎ?ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ??目前西藏古建木结构存在的主要残损形式包括梁柱裂缝、柱子倾斜、椽子腐朽、??雀替歪闪等，严重威胁着结构的安全。上世纪八十年代以来，国家投巨资对布达拉??宫等三大重点工程进行了修缮，但并未完全消除其安全隐患。近年来，随着越来越??多的西藏古建筑作为旅游景点对外开放
进行了一个简支混凝土板的试验，在一天之内从８：００－２２：００每个小时进行一次结??构频率测试，并测试了混凝土板内部的温度梯度情况，试验结果表明频率和温度之??间呈反比（图１．４），但温度对阻尼的影响不明显。２０１２年，Ｘｉａ［４３］又进行了温度变化??对简支混凝土板、悬臂钢梁、悬臂铝梁的频率影响，研究不同材料的结构频率对温??度变化的响应，试验结果表明三种材料的结构频率均与温度变化呈反比，混凝土板??的频率变化要明显大于另两种金属梁，同样，温度对三种材料阻尼的影响并不明显。??３７．００?ｒ——?ｊ?ｊ￣１１???；?Ｔ－－?，?￣?２０．１５??？〇〇．］—＿ＩＶ—＿—－ｈ－Ｊ——十?Ｔ？，ｉｐｃｎ■略?Ｂｏ？卿—２０１０??３３（Ｈ）?＾?ｒ?－ｊ－??１?－＊－Ｆｒ．？；；．Ｋｕ＾ｙ?—?２０．０５??３１００?Ｖ－?－ｆ￣?Ｖ－７＾??！——ｉ?ｒ?１?２０ｆＫ）??１２＿．—??ｉ?２７．００?——Ｉ???１９．９０??．?｜?２５?００?／?－１???广斗??１９．８５??＾——，，＃０??２Ｉ．（Ｘ）?ｆ－ｙ￣?、??－ｊ－?１９．７．＾??ｉ９．（Ｘ）．?￣￣————ｒ—????ｉ９．７〇??ｎ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分布式光纤技术的古建木结构变形监测策略[J]. 吴铭昊,唐伟杰,姜绍飞,沈圣. 福州大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]基于Morris法分析的液压参数对互联悬架的影响[J]. 周兵,黄晓婷,耿元. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[3]基于ARMA的桥梁监测信息预测技术研究[J]. 唐浩,孟利波,宋刚,廖敬波. 世界桥梁. 2015(03)
[4]温度及水分状态对美国红松弯曲弹性模量的影响[J]. 高珊,王立海,王喜平. 林业科技开发. 2014(04)
[5]桥梁结构变形中温度效应提取的一种新方法[J]. 杨坚,刘夏平,杨红,孙卓,蔡卡宏. 广州大学学报(自然科学版). 2013(03)
[6]荷载、含水率及温度对桉树木材抗弯蠕变性能的影响[J]. 邓彪,罗迎社,李贤军,马远荣. 中南林业科技大学学报. 2013(05)
[7]奇异谱分析在GPS站坐标监测序列分析中的应用[J]. 王解先,连丽珍,沈云中. 同济大学学报(自然科学版). 2013(02)
[8]基于解析模态分解法的桥梁动态应变监测数据温度影响的分离[J]. 李苗,任伟新,胡异丁,王宁波. 振动与冲击. 2012(21)
[9]基于LS-SVM的桥梁挠度监测中温度效应分离[J]. 刘夏平,杨红,孙卓,何清平,王燕萍. 铁道学报. 2012(10)
[10]应县木塔结构监测与试验分析研究综述[J]. 王林安,侯卫东,永昕群. 中国文物科学研究. 2012(03)
博士论文
[1]温度影响下钢筋混凝土简支梁桥动力特性分析与损伤识别方法研究[D]. 王贤强.吉林大学 2017
[2]湿度变化和荷载作用下胶合木曲梁的工作性能研究[D]. 邱立鹏.哈尔滨工业大学 2015
[3]结构时域辨识方法及传感器优化布置问题研究[D]. 王娟.北京交通大学 2013
[4]桥梁监测系统中海量数据分析理论与应用[D]. 陈世民.重庆大学 2011
[5]大跨度斜拉桥全寿命健康监测几个关键问题研究[D]. 杨小森.北京工业大学 2011
[6]基于健康监测技术的桥梁结构状态评估和预警方法研究[D]. 李顺龙.哈尔滨工业大学 2009
[7]基于光纤传感技术的复合材料结构全寿命健康监测研究[D]. 赵海涛.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]不同松动程度下古建筑燕尾榫节点抗震性能试验研究[D]. 李义柱.西安建筑科技大学 2015
[2]主成分回归与分位数回归在两类数据中的应用研究[D]. 王琳.哈尔滨工业大学 2013
[3]多元回归建模过程中共线性的诊断与解决方法[D]. 黄文珂.哈尔滨工业大学 2012
[4]基于奇异谱分析的金融时间序列自适应分解预测研究[D]. 周天清.华东交通大学 2012
[5]深基坑监测数据分析与变形预测研究[D]. 刘海燕.北京交通大学 2012
[6]大跨空间结构模态参数的温度敏感性与应变预警方法研究[D]. 张德义.哈尔滨工业大学 2009
[7]基于时间序列分析的地铁基坑变形监测数据处理方法研究[D]. 周红斌.东北大学 2008
[8]胶合木梁中温度与湿度应力的研究[D]. 陈旭.哈尔滨工业大学 2008
[9]木结构古建筑殿堂型结构的耗能减震机理分析[D]. 权吉柱.西安建筑科技大学 2007
本文编号：2895527
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２西藏建筑木构架体系??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｔｉｍｂｅｒ?ｆｒａｍｅ?ｏｆ?Ｔｉｂｅｔａｎ?ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ??
??西藏古建筑是中国古建筑的重要组成部分，属于密梁平顶式结构［８］，如图１．１??所示。与传统抬梁式和穿斗式木结构的最大区别在于墙体和木构架共同承重，其力??学性能与传统木结构也有显著的不同。了解西藏古建木结构的构造特征是对其开??展进一步研宄的基础。??＇ｖ??图１．１西藏密梁平顶式结构??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｉｂｅｔａｎ－ｓｔｙｌｅ?Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??西藏古建筑的木构架由梁、雀替和柱组成，是结构的重要承重体系，如图１．２??所示。木构架的梁与梁之间采用燕尾榫连接，梁上施椽，梁、椽的另一端搭在墙上，??从而形成室内梁柱和四周墙体共同承重结构。梁柱连接处不采用榫卯，而是采用弓??木、垫木等构件上下搭接，并辅以暗销定位，同时在柱头加栌斗等构件以增大梁柱??之间的接触面。??Ｉ?■梁??弓木??暗销一?一垫木??■?一－斗??１??图１．２西藏建筑木构架体系??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｔｉｍｂｅｒ?ｆｒａｍｅ?ｏｆ?Ｔｉｂｅｔａｎ?ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ??目前西藏古建木结构存在的主要残损形式包括梁柱裂缝、柱子倾斜、椽子腐朽、??雀替歪闪等，严重威胁着结构的安全。上世纪八十年代以来，国家投巨资对布达拉??宫等三大重点工程进行了修缮，但并未完全消除其安全隐患。近年来，随着越来越??多的西藏古建筑作为旅游景点对外开放
进行了一个简支混凝土板的试验，在一天之内从８：００－２２：００每个小时进行一次结??构频率测试，并测试了混凝土板内部的温度梯度情况，试验结果表明频率和温度之??间呈反比（图１．４），但温度对阻尼的影响不明显。２０１２年，Ｘｉａ［４３］又进行了温度变化??对简支混凝土板、悬臂钢梁、悬臂铝梁的频率影响，研究不同材料的结构频率对温??度变化的响应，试验结果表明三种材料的结构频率均与温度变化呈反比，混凝土板??的频率变化要明显大于另两种金属梁，同样，温度对三种材料阻尼的影响并不明显。??３７．００?ｒ——?ｊ?ｊ￣１１???；?Ｔ－－?，?￣?２０．１５??？〇〇．］—＿ＩＶ—＿—－ｈ－Ｊ——十?Ｔ？，ｉｐｃｎ■略?Ｂｏ？卿—２０１０??３３（Ｈ）?＾?ｒ?－ｊ－??１?－＊－Ｆｒ．？；；．Ｋｕ＾ｙ?—?２０．０５??３１００?Ｖ－?－ｆ￣?Ｖ－７＾??！——ｉ?ｒ?１?２０ｆＫ）??１２＿．—??ｉ?２７．００?——Ｉ???１９．９０??．?｜?２５?００?／?－１???广斗??１９．８５??＾——，，＃０??２Ｉ．（Ｘ）?ｆ－ｙ￣?、??－ｊ－?１９．７．＾??ｉ９．（Ｘ）．?￣￣————ｒ—????ｉ９．７〇??ｎ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分布式光纤技术的古建木结构变形监测策略[J]. 吴铭昊,唐伟杰,姜绍飞,沈圣. 福州大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]基于Morris法分析的液压参数对互联悬架的影响[J]. 周兵,黄晓婷,耿元. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[3]基于ARMA的桥梁监测信息预测技术研究[J]. 唐浩,孟利波,宋刚,廖敬波. 世界桥梁. 2015(03)
[4]温度及水分状态对美国红松弯曲弹性模量的影响[J]. 高珊,王立海,王喜平. 林业科技开发. 2014(04)
[5]桥梁结构变形中温度效应提取的一种新方法[J]. 杨坚,刘夏平,杨红,孙卓,蔡卡宏. 广州大学学报(自然科学版). 2013(03)
[6]荷载、含水率及温度对桉树木材抗弯蠕变性能的影响[J]. 邓彪,罗迎社,李贤军,马远荣. 中南林业科技大学学报. 2013(05)
[7]奇异谱分析在GPS站坐标监测序列分析中的应用[J]. 王解先,连丽珍,沈云中. 同济大学学报(自然科学版). 2013(02)
[8]基于解析模态分解法的桥梁动态应变监测数据温度影响的分离[J]. 李苗,任伟新,胡异丁,王宁波. 振动与冲击. 2012(21)
[9]基于LS-SVM的桥梁挠度监测中温度效应分离[J]. 刘夏平,杨红,孙卓,何清平,王燕萍. 铁道学报. 2012(10)
[10]应县木塔结构监测与试验分析研究综述[J]. 王林安,侯卫东,永昕群. 中国文物科学研究. 2012(03)
博士论文
[1]温度影响下钢筋混凝土简支梁桥动力特性分析与损伤识别方法研究[D]. 王贤强.吉林大学 2017
[2]湿度变化和荷载作用下胶合木曲梁的工作性能研究[D]. 邱立鹏.哈尔滨工业大学 2015
[3]结构时域辨识方法及传感器优化布置问题研究[D]. 王娟.北京交通大学 2013
[4]桥梁监测系统中海量数据分析理论与应用[D]. 陈世民.重庆大学 2011
[5]大跨度斜拉桥全寿命健康监测几个关键问题研究[D]. 杨小森.北京工业大学 2011
[6]基于健康监测技术的桥梁结构状态评估和预警方法研究[D]. 李顺龙.哈尔滨工业大学 2009
[7]基于光纤传感技术的复合材料结构全寿命健康监测研究[D]. 赵海涛.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]不同松动程度下古建筑燕尾榫节点抗震性能试验研究[D]. 李义柱.西安建筑科技大学 2015
[2]主成分回归与分位数回归在两类数据中的应用研究[D]. 王琳.哈尔滨工业大学 2013
[3]多元回归建模过程中共线性的诊断与解决方法[D]. 黄文珂.哈尔滨工业大学 2012
[4]基于奇异谱分析的金融时间序列自适应分解预测研究[D]. 周天清.华东交通大学 2012
[5]深基坑监测数据分析与变形预测研究[D]. 刘海燕.北京交通大学 2012
[6]大跨空间结构模态参数的温度敏感性与应变预警方法研究[D]. 张德义.哈尔滨工业大学 2009
[7]基于时间序列分析的地铁基坑变形监测数据处理方法研究[D]. 周红斌.东北大学 2008
[8]胶合木梁中温度与湿度应力的研究[D]. 陈旭.哈尔滨工业大学 2008
[9]木结构古建筑殿堂型结构的耗能减震机理分析[D]. 权吉柱.西安建筑科技大学 2007
本文编号：2895527
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