采用随机有限断层法生成最大可信地震

回顾了基于地震学理论的合成地震动的随机方法，以及能够细致描述震源复杂性的有限断层模型，将其作为最大可信地震的研究方向。重点比较随机有限断层法的静拐角频率和动拐角频率理论。基于静拐角频率方法开发Fortran程序SFFMSIM，并引进Motazedian和Atkinson编制的动拐角频率程序EXSIM，选用1994年美国西部Northridge地震检验随机有限断层模拟方法及两套程序。最后以大岗山水电站工程为例，采用随机有限断层模型计算磨西断裂发震时工程场址可能产生的地震动。     

非平稳地震动时程的渐进谱研究

分别采用窗口滑移、Kameda多重滤波和Nakayama窄带滤波方法得到El Centro NS地震记录的渐进谱,经比较,选择Nakayama方法用于本文的渐进谱研究。分析了有限带宽白噪声、强度非平稳时程与实际地震记录的渐近谱,发现可从渐进谱分布规律的角度解释这些时程的特性差异。在Nakayama方法基础上建立了一个地震动合成模型,指出地震动时程的幅值和频率非平稳应同时与渐进谱和时频非平稳的相位相关。由本文和Kameda模型合成时程与实际地震动记录的渐进谱和相位的对比分析表明,依照本文模型合成时程的渐进谱和相位同时表现为时频非平稳,这与实际地震记录的特性完全相符。     

基于时变功率谱的非平稳加速度时程合成研究

加速度时程频率非平稳性对结构地震反应影响显著,工程中常用的拟合目标反应谱的时程合成法不能反映频率的非平稳性。为了得到强度和频率非平稳时程,采用多重滤波技术计算记录的时变功率谱,分析时变功率谱模型参数随震级、震中距及频率的变化规律并建立相应的衰减模型;利用衰减模型进行强度和频率非平稳加速度时程合成分析。通过对合成时程和强震记录时程的峰值加速度、强震持时及反应谱的对比分析,论证模型及合成方法的合理性和有效性。     

基于调频率的时-频非平稳地震动生成

动力时程分析是研究地震作用下结构响应的有效途径,而输入的地震动时程对计算结果有重要影响。实际地震动是时-频非平稳的随机过程,而目前用于结构动力时程分析的人工波多为时域非平稳频域平稳的时间时程。本文采用增加频率调制过程的方法对生成人工波的传统三角级数模型进行了改进,可使生成的地震动时程不仅是强度非平稳的,而且频率成分也是随时间变化的。改进方法生成的时-频非平稳地震动时程更接近于真实的地震动记录,且能很好地拟合目标反应谱,对工程实践具有重要意义。     

沙牌坝址的最大可信地震研究

如何给出能够反映近场大震特点的坝址的最大可信地震是在我国西部修建高坝时需要考虑的重要问题。以我国西部重大水电工程沙牌拱坝为例,结合有限断层模型和地震学随机方法,将震源视为三维的空间面源,进行坝址在近场大震条件下的最大可信地震研究。选择茂县地办台站(051MXT)记录,对汶川地震的震源模型和参数进行校核,作为本文研究的模型和参数依据。确定对沙牌坝址区域影响最大的发震构造为龙门山断裂带。(1)假定龙门山中央断裂未来再次发生Ms8.0级地震,设置不同高危险的震源模型,比较结果显示,对沙牌坝址而言汶川地震不是最大潜在地震,最大凹凸体的能量中心距坝址最近的震源形式最危险,坝址的峰值加速度一般不超过380 cm/s2。(2)若发震能力稍弱的龙门山后山断裂未来发生Mw7.5级地震,遵循两种思路考虑震源的不确定性,即设置最危险震源和随机设定大量震源模型,且均计入关键参数的不确定性。两种思路合成的沙牌坝址的峰值加速度非常接近,根据工程重要性取较大值,得到沙牌坝址的峰值加速度为735 cm/s2。     

2008年汶川地震中沙牌拱坝的震情检验和分析

为对2008年汶川地震中沙牌拱坝的震情进行检验和分析,本文提出了一个基于损伤力学对高混凝土坝地震损伤破坏过程分析的新方法,可计入残余变形但避免损伤—塑性耦合。由于汶川地震中未能取得坝址的地震动输入记录,为此,采用随机有限断层法,通过邻近台站的加速度记录,对汶川地震中断层破裂模型参数进行校准后,重建了汶川地震中沙牌拱坝坝址的地震动输入加速度时程。为上述计算研发了高性能并行计算程序,在"天河一号"超级计算机上进行了高效运算,并对都经受过强震的沙牌拱坝和美国帕柯依玛拱坝的震情进行了对比分析。计算结果表明,所建议的方法能可靠应用于混凝土坝的地震损伤破坏过程的分析。     

频率非平稳地震动对大坝非线性响应的影响

采用传统三角级数模型和基于调频率的时-频非平稳地震动生成方法合成的人工波作为输入时程对某大坝进行动力时程分析比较,结果表明,地震动时程的频率非平稳特性对结构非线性地震响应的影响不可忽略,现阶段用于动力时程分析的人工波大多只是幅值非平稳的均匀调制过程,可能低估了结构在真实地震情况下的反应,使结构的抗震设计偏于危险。     

基于ETM的水电站厂房抗震分析

耐震时程法是一种动力弹塑性抗震分析方法,该方法的关键在于耐震加速度时程曲线的合成。基于我国水工抗震设计规范的标准设计反应谱人工合成4条耐震加速度时程曲线,并以某实际工程的水电站厂房为例,分别对其进行7条天然地震动下的增量动力分析和4条耐震时程曲线输入下的非线性分析,对比研究了水电站厂房在不同地震强度下的最大层间位移角、上下游墙顶点最大相对位移,并对水电站厂房在设计地震作用下的典型节点的相对地面峰值位移与峰值加速度进行了对比。结果表明:耐震时程方法可有效地预测水电站厂房在不同等级地震作用下的地震响应,其结果处于增量动力分析结果的包络值之内,且在设计地震作用下,耐震时程方法在一定的容许范围之内可有效地对厂房结构作出地震响应评价,较增量动力分析,耐震时程方法避免了多次的调幅计算,大大提高了计算效率。     

水下抛石体探测中地震采集参数的优选

为了提高地震反射波法采集的地震数据对抛石体的识别能力,通过地震正演模拟对采样周期、震源主频和炮检距3个地震采集参数对地震数据质量的影响进行研究。结果表明:采样周期的选择与震源主频有关,采样频率应大于或等于原始信号最大频率的2倍;随着震源主频的增大,地震数据中所能识别抛石体的最小厚度和信噪比逐渐减小;炮检距影响着抛石体顶、底界面反射波能否区分开来,从而决定能否获得抛石体的厚度信息,最大炮检距随震源主频和水深的增大而增大。结合保定圩水下抛石探测实例,验证了地震正演模拟结果的可靠性。     

随机地震动输入模型研究及渡槽抗震分析

在平稳地震动过程的Kanai-Tajimi模型和Clough-Penzien模型的基础上,分别建立了2种全非平稳地震动加速度过程的广义演变谱模型。根据我国现行的《水工建筑物抗震设计规范》(DL 5073—2000),确定了2种广义演变谱模型的参数值。应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,分别生成了基于2种广义演变谱的全非平稳地震动代表性时程集合,并进行了二阶数值统计值的对比分析。同时,通过代表性时程集合的平均反应谱与规范反应谱的拟合比较,发现K-T(Kanai-Tajimi)广义演变谱模型更适用于水工建筑物抗震设计。最后,将K-T广义演变谱模型与概率密度演化理论相结合,对渡槽结构进行了随机地震反应和抗震可靠度分析。     

考虑介质随机性的结构-地基系统地震反应分析

本文结合近场波动数值模拟的解耦方法和随机有限元方法，提出了一种可考虑介质随机性的时域土-结构体系地震反应分析的解耦方法，此方法的给出为在场地及结构地震反应分析中考虑场地介质及结构参数的随机性的影响提供了较高精度且便于应用的理论方法。本文还以小湾拱坝为例分析了考虑介质随机性时结构的地震反应。     

金安桥电站进水塔三维有限元静动力分析

文章采用大型有限元计算软件建模和计算,对进水塔在静、动力状态下其应力和变形的分布规律进行了研究.通过静力计算分析进水塔结构各部位的应力和位移,验证结构的强度要求.通过动力计算确定自振频率,进而分析地震对塔体结构的影响.     

水平荷载作用下建筑结构响应的理论分析

应用随机优化方法,推导建筑结构在风和地震共同作用下的动力响应。可用于进一步进行应用研究的参考。风荷载先建立频域和时域分析的数学模型,并确定平均风速下确定性的矢量和波动风速下随机矢量,再应用结构运动方程,通过对功率谱矩阵的分析,建立一系列结构响应的随机微分方程。地震作用应用结构动力方程和功率谱密度函数,通过分析频域随机过程的特性,建立地震作用下结构的振动微分方程。得出在风和地震这两个主要的随机荷载作用下,多自由度结构体系结构响应可通过叠加随机荷载的方式求得总的响应方程。     

高耸进水塔塔后回填高度对其抗震性能的影响

针对高耸进水塔塔后回填高度的选取问题,规范未给出通用的取值范围,在计算分析时一般只考虑塔后回填对塔体应力的影响,对塔后回填与基岩交接处的应力涉及较少。在保证进水塔稳定的条件下,采用ANSYS有限元分析理论,建立进水塔三维有限元模型,选用反应谱法计算了进水塔在地震作用下的动力响应,对比分析了不同塔后回填高度对进水塔结构自振频率、位移、塔体应力、回填与基岩交接处应力的影响程度。结果表明:塔后回填高度在一定范围内时,塔后回填能够有效提高塔体的自振频率,改善塔体的位移及应力,塔后回填混凝土与基岩交界面处的应力值有小幅度的增大;当塔后回填高度超过一定值时,回填高度的增加对塔体的自振频率、位移、应力的改善逐渐减弱,塔后回填混凝土与基岩交界面处的应力出现突增。综合分析得出此类进水塔合理的回填高度约为0. 64倍塔高。     

静态变频装置在大型抽水蓄能机组中的应用

主要介绍静态变频装置（SFC）在大型抽水蓄能机组中的应用，包括SFC 的启动特点、一次接线、结构组成、机组泵工况启动过程及常见故障的处理。     

U形渡槽流固耦合动力作用研究

为了研究强震下渡槽的流固耦合动力作用,本文首先用VOF模型验证了渡槽内水体响应的非线性,然后通过位移有限元方法建立了U形渡槽流固耦合模型,并根据地震作用的特点构造了一组Ricker子波,分别计算了刚、柔性槽体模型的动力时程响应。计算结果表明,渡槽流固耦合动力作用的强度主要受流体晃动频率、槽体自振频率两个因素控制,当外界激励的频率接近这两个频率时,渡槽的流固耦合动力作用将变得十分显著;当激励频率达到水体晃动频率的2倍时,水体主要运动方式将由表面晃动转变为整体惯性运动;地震作用下水体动力响应的非线性可以忽略。这些现象在渡槽抗震设计中应当引起足够的关注。     

重力坝随机地震动力分析方法研究

本文用随机过程模拟坝基地震动输入及结构动力响应，运用随机振动理论进行二维重力坝结构地震动力分析。提出了二维随机地震动输入实用模型，详细论述了重力坝结构随机地震动力响应的分析方法。     

百色水利枢纽进水塔结构抗震分析研究

用空间三维有限元方法对百色水利枢纽进水塔结构进行抗震分析研究，用直接滤频法按顺河向和横河向分别求出了进水塔前六阶自振频率和振型。在此基础上，采用完全二次型组合法对进水塔结构的地震响应进行了详细的分析研究，研究中考虑了塔架，底板与地基的动力相互作用，并考虑了水体的动力影响，最后对进水塔结构考虑动荷载，静荷载共同作用下的底板的地基承载力和整体抗倾覆稳定性进行了分析研究，结果表明，按目前设计方案进水塔结构的底板的地基承载力和整体抗倾覆稳定性均满足规范要求。