多源环境振动及柱脚劣化耦合作用下古建筑木柱动力响应分析

摘要

随着立体化交通的发展，地铁、地面交通等多源振动引发的长持时微振动已成为古建筑疲劳损伤的主要诱因，既有研究多聚焦单一交通荷载（如独立地铁振动）作用下金柱的动力响应，而针对地铁-地面交通多源振动耦合、土-结构相互作用及柱脚浮搁节点劣化的协同效应分析较为缺乏。通过现场实测与数值模拟相结合的方法，对西安钟楼结构的动力特性进行监测，建立了考虑土-结构相互作用的隧道-土体-古建筑有限元模型，并精细化模拟榫卯、柱脚节点的半刚性力学特性，系统分析了地铁与地面交通荷载耦合作用下，以及考虑柱脚浮搁节点不同劣化程度下木柱动力响应规律。结果表明，最不利的4列列车并行工况下，金柱柱顶水平向峰值粒子速度（PPV）达0.186 mm·s^-1，未超规范限值(0.20 mm·s^-1)；柱脚连接劣化会非线性放大振动响应，刚度保留60%为响应激增的临界阈值，低于该值后响应激增，极端劣化（刚度保留40%）时增幅达160.8%，远超规范限值。为钟楼及同类古建筑的振动安全评估、节点加固与长期保护提供了科学依据。

关键词

木结构 / 地面交通振动 / 地铁振动 / 浮搁连接 / 多源振动耦合 / 半刚性节点劣化 / 振动安全评估