环境激励下西安城墙安远门瓮城模态识别及动力分析

发布时间：2023-04-29 06:03

　　西安城墙是我国重点文物保护单位,随着社会的发展,环境对古建筑的影响也越来越大,环境振动影响下古建筑的健康监测已经成为了研究的重点问题。为了更好的保护城墙,了解交通振动对古建筑的影响状况,本文以西安安远门瓮城处城墙为研究对象,在对其进行现场动力测试的基础上,分析了环境振动影响下古城墙的动力响应,并运用多种模态分析方法进行结构的模态参数识别,研究了不同工况作用对城墙的影响,主要研究内容及得到的结论如下:(1)详细介绍了模态参数分析原理,推导了峰值法(PP)、特征系统实现算法(ERA)、随机子空间法(SSI)三种模态参数识别方法,并比较了各自的优缺点,其中峰值法计算速度快,特征系统实现算法和随机子空间法计算精度高。(2)对安远门城墙进行现场环境激励试验,在此基础上通过时域和频域分析,得到了高峰期和非高峰期车辆作用下城墙各区域的振动响应规律,并结合规范限值对其安全性进行了评估,结果表明,高峰期作用下城墙的最大振动速度响应接近规范限值,应加强监测与保护。(3)采用峰值法(PP)、特征系统实现算法(ERA)、随机子空间法(SSI)三种方法对城墙各区域不同工况下的模态参数进行识别,并将高峰期和非高峰...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 背景和意义
    1.2 模态分析综述
    1.3 环境激励下模态参数识别方法
        1.3.1 频域识别法
        1.3.2 时域识别法
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 模态参数识别在古建筑中应用
        1.4.2 环境振动对城墙影响的研究
    1.5 研究中存在的问题
    1.6 本文主要工作
2 模态参数识别方法原理
    2.1 系统的模态分析
        2.1.1 无阻尼系统
        2.1.2 粘性比例阻尼系统
        2.1.3 一般粘性阻尼系统
    2.2 模态参数识别方法
        2.2.1 峰值法原理
        2.2.2 特征系统实现算法原理
        2.2.3 随机子空间法原理
    2.3 本章小结
3 交通荷载激励下安远门城墙的现场动力测试
    3.1 西安城墙概况
        3.1.1 西安城墙介绍
        3.1.2 安远门城墙结构特点
        3.1.3 安远门周围交通状况
    3.2 城墙动力试验
        3.2.1 测试方法
        3.2.2 测量参数
        3.2.3 测量仪器
        3.2.4 测点布置
        3.2.5 采样频率
        3.2.6 试验过程
    3.3 动力响应分析
        3.3.1 各区域动力响应对比
        3.3.2 不同工况下动力响应分析
    3.4 本章小结
4 城墙模态参数分析
    4.1 数据预处理
        4.1.1 重采样
        4.1.2 去直流
        4.1.3 平滑处理
        4.1.4 去趋势项
    4.2 模态计算
        4.2.1 高峰期模态参数估计
        4.2.2 非高峰期模态参数估计
        4.2.3 高峰期和非高峰期城墙的模态参数比较
    4.3 本章小结
5 安远门城墙的有限元分析
    5.1 建立有限元模型
        5.1.1 城墙建模方法
        5.1.2 建立有限元模型
        5.1.3 模型校核
    5.2 模态分析
    5.3 环境振动影响下城墙的应力分析
        5.3.1 应力分布云图
        5.3.2 应力历程的时域与频域分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    附录1:攻读硕士期间发表的论文
    附录2:硕士期间参与的科研课题
    附录3:攻读硕士期间获得的奖项



本文编号：3805316