黄文祥
佛山科学技术学院 交通与土木建筑学院，广东 佛山 528000
摘 要：以某古建筑棂星门为研究对象，采用DIC技术，对结构裂缝区域在路面交通及轨道交通作用下的发展状态进行现场监测；结果表明：路面交通及轨道交通均对结构安全产生影响，且轨道交通对结构安全影响较大。
关键词：裂缝；DIC技术；古建筑；交通振动；
1引言
随着我国城市化建设的飞速发展，公路、地铁等基础设施建设的发展也越来越快，有不少古建筑屹立于交通繁忙的市区内，现代交通运行过程中产生的激励作用对途经的古建筑不可避免的产生影响[1]。
对此国内外学者进行了大量的研究：Wilson G P[2]重点研究了轨道交通结构辐射振动的两种控制方法。夏倩[3]总结了交通振动对古建筑影响的研究方法，同时比较国内外古建筑的控制标准，分析古建筑砖石结构的疲劳损伤研究现状和结构的疲劳寿命研究现状。李克飞[4]通过现场实测，评估了古建筑在路面交通和轨道交通作用下的振动响应，并研究古建筑结构振动响应的传播规律。
目前交通振动对古建筑的疲劳破坏问题已受到高度重视，该问题能否被恰当解决已成为我国许多城市制约公共交通建设的瓶颈因素，正确处理交通振动环境下古建筑保护和公共交通建设之间的矛盾显得尤为必要。
2 实验研究
2.1 DIC技术测试原理
数字图像相关技术（Digital Image Correlation, DIC）是近年来的光学测量技术，也称为数字散斑相关方法。其原理是计算机对比被测区域变形前后图像，通过灰阶找到图像的相关区域，捕捉在像素级别内的散斑点的移动，采用优化的3D数字图像相关性运算法则对物体表面的位移和应变分布进行计算。赵程[5]利用DIC技术，比较了裂纹尖端周围应力和应变的变化规律，给出了应变分析裂纹扩展的理论依据，并验证了DIC技术的可靠性。
2.2 测试过程及测试区域
经现场勘查可知，棂星门有少许轻微裂缝，未发现结构性裂缝，该棂星门正前方为繁忙的交通路线且下方有地铁通过。
本文选取的研究对象为为全国重点文物保护单位，不可随意涂抹，传统散斑制作方式不满足馆方要求，因此将花岗岩自身带有天然散斑作为散斑点。监测选取如图2所示区域，分别在路面交通作用时和路面与轨道交通共同作用时进行采集，获得不同工况交通作用下，裂缝的发展状态。
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图1 现场测试图及裂缝区域
3 应变分析
为研究交通振动下，结构应变的大小，通过对位移微分可得到计算区域应变，如图2所示，为单独路面交通作用下及轨道叠加路面交通作用下分析区域应变云图及应变曲线，其中(a)代表单独路面交通作用(b)代表地铁叠加路面交通作用。
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由图2可知，地铁通过时，与单独路面交通作用下相比，应变有轻微放大现象，且最大值为0.8*10-4。单独路面交通及地铁叠加路面交通作用下，整个计算区域应变分布比较均匀，在裂缝处无应变集中现象。由断裂力学可知，裂缝扩展必会造成应力、应变集中，因此可推断无裂缝扩展现象发生。
4 结论
本文通过对棂星门现场实测，基于DIC技术，通过对计算区域微分得到其应变，对比不同工况下的应变得知，路面交通及轨道交通均对结构安全产生影响，且轨道交通对结构安全影响较大，该古建筑裂缝无扩展现象。
参考文献
[1]张栋. 交通激励下古建筑木结构的动力响应与疲劳研究[D]. 西安：西安建筑科技大学，2017.
[2]Clemente P , Rinaldis D . Protection of a monumental building against traffic-induced vibrations[J]. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 1998, 17(5):289-296.
[3]夏倩, 赵瑾, 马蒙, 等.交通振动对砌体古建筑影响分析的研究现状[J]. 噪声与振动控制,2018, 38(06):135-140+212.
[4]李克飞,刘维宁,刘卫丰,贾颖绚.交通振动对邻近古建筑的动力影响测试分析[J].北京交通大学学报,2011,35(01):79-83.
[5]赵程, 鲍冲, 松田浩, 等. 数字图像技术在节理岩体裂纹扩展试验中的应用研究[J]. 岩土工程学报, 2015, 37(05):944-951.
作者简介：黄文祥，1996年，男，汉，江西南昌，硕士，E-mail：513521506@qq.com