省文保院联合中航规划设计总院开展碑林碑刻防震安全性研究
发布日期:2019-11-19
2019年5月至今,省文保院联合中国航空规划设计总院开展碑林碑刻防震安全性研究。第一阶段主要针对的是西安碑林博物馆第二展室,该展示分为东西两侧,陈列石碑以唐代名碑为主。
西安碑林博物馆收藏了汉、魏、隋、唐、宋元、明、清历代的碑石二千三百多件,展出的碑石墓志碑文,荟萃了历代名家手笔,有着极高的艺术价值。同时,碑文内容又保存了很多历史古迹,如《大秦景教流行中国碑》、《不空和尚碑》等,是研究中外文化交流的宝贵资料。
碑林博物馆第二展室西侧共有碑体11块,沿南北向呈4列。东侧共有碑体8块,沿南北向呈4列。根据碑体特征、破坏形式、地震危险性等条件,双方选取了完整石碑《道因法师碑》、有斜裂缝的《三藏圣教序碑》、有两道斜裂缝的《广智三藏和尚碑》和有破损缺陷的《多宝塔感应碑》进行初步研究。
道因法师碑
三藏圣教序碑
广智三藏和尚碑
多宝塔感应碑
通过对单体石碑在不同工况下的模拟分析,得出榫头高度、榫卯间隙对石碑安全稳定性的影响,以及不同地震波下碑体的动力响应,结论初步如下:
榫头宽度不变时,榫头高度越小,榫头处应力越大,榫头越容易断裂,石碑越不安全;榫头尺寸一定时,榫卯间隙越大,碑身在地震动作用下越不稳定,越容易有倒塌倾向;不同地震波下响应规律存在一定差异。石碑最不利的工况为碑体榫头高宽比为1:3,榫卯间隙10mm,此种工况在人工波下碑身倾覆破坏。由于碑身本体进行了角钢加固,通过模拟分析可知加固后碑体安全性能提高。可对单体石碑加设隔震层,通过模拟可知加设隔震层后,顶部-底部位移差大幅减小,加固措施可靠。
榫头0.8:1 工况下最大剪切应力云图、最大主应力云图
榫头0.8:1 工况下最大剪切应力云图、最大主应力云图
不同间隙底部剪力对比(Taft 波)
不同间隙相对位移对比(Elcentro 波)
人工波下碑体破坏应力
人工波下碑体破坏时的 Tresca 应力
该项工作是为了配合碑林博物馆北扩项目进行的专项研究工作,合作双方经过近一年的努力,初步完成了碑林第二展厅单体碑刻的安全稳定性评估工作。下一步双方将根据碑刻基础结构、房屋建筑结构和地震带等因素进行深入研究。
中国航空规划设计研究总院是我国航空工业固定资产投资领域和勘察设计行业的重要单位。主编、参编行业标准100余项,先后荣获国家科学技术进步特等奖、全国十大科技成就奖、全国科学大会奖等国家级奖项100余项,省部级奖项500余项,以及中国勘察设计行业十大影响力品牌、中国建筑业工程设计综合实力50强等荣誉称号。(文保院 甄刚)