修缮前后汉平阳府君阙燕尾榫地震力学响应分析

摘要

汉平阳府君阙是由石块堆叠而成的松散高耸结构,在竖直方向上下石块间无连接,在水平方向同一层相邻石块间采用燕尾榫连接。1989年对阙体进行修缮时采用抗压强度较高的铁质燕尾榫,在水平地震荷载作用下燕尾槽附近岩石中的应力超过其极限值而产生开裂甚至挤碎,从而导致燕尾榫失效,为避免此类情况再次出现,此次修缮汉平阳府君阙时用木质燕尾榫替代铁质燕尾榫。为了分析修缮前后汉平阳府君阙燕尾榫的地震力学响应,采用有限元方法建立阙体结构数值计算模型,在对燕尾榫与石块间连接型式进行分类的基础上,根据有限元计算结果将燕尾榫与石块间的相互作用归纳为挤压作用、剪切作用以及剪切-挤压复合型作用三类;然后针对现场调研观测到的阙体结构典型破损情况,分析了3个典型燕尾榫-槽节点的破损力学机理。结果表明:与铁质燕尾榫相比,采用木质燕尾榫时阙体结构中各应力分量都明显减小,减幅在29.8%~75.2%之间,证实木质燕尾榫可以改善燕尾榫以及周围岩石的受力情况,并且对减小阙体结构榫-槽节点的应力值可以起到积极地作用。研究成果为石质文物结构的抗震找到了合理的方法,为石质古建筑的加固修缮提供了科学的参考依据。