与指定地震记录相关的非平稳地震动场的模拟

地震动的非平稳特性主要是由其相位差谱决定的,相位差谱与相位导数之间存在线性倍数关系。根据相位导数的计算公式,从能量的角度解释了相位导数的均值决定了时程峰值的大致发生时刻,相位导数的方差决定了强震段的持续时间。本文改进了均匀调制非平稳过程的相位导数概率密度函数计算公式中强度谱矩的计算方法,使之能够适用于一般非平稳时程。在模拟与指定地震记录相关的非平稳地震动场方法中,计算指定地震记录相位导数的概率密度函数,并按照这一概率密度函数生成其他各点的相位导数,得到其他各点的随机相位谱;然后采用基于功率谱表示的地震动场合成方法,利用快速傅立叶变换技术生成地震动时程。     

考虑近断层脉冲型地震动影响的埋地管道地震易损性分析

近断层脉冲型地震动具有短时高能量的脉冲特性,会对埋地管道等长周期结构造成较为严重的破坏。为研究近断层脉冲型地震动影响的埋地管道抗震性能,该文基于简化速度脉冲模型,结合脉冲周期、脉冲峰值的经验统计公式,模拟了不同地震动的方向性脉冲分量和滑冲脉冲分量,通过与ATC-63报告推荐的远场地震动中的高频成份进行叠加,合成了具有多种频率成分的近断层脉冲型地震动;在此基础上,进一步考虑空间变异性,生成了的空间相关多点非平稳地震动。利用ANSYS软件进行有限元建模,输入人工合成的地震动进行增量动力时程分析,建立了PGV与埋地管道最大应变之间关系的概率地震需求模型,结合管道极限破坏状态的划分,进而建立了考虑不确定性的不同管材、管径、壁厚及填覆土的埋地管道地震易损性模型。该模型为跨断层埋地管道地震风险评估中的地震易损性分析提供了理论基础。     

地震动强度指标与结构地震响应的相关性研究

目前结构抗震分析时使用的地震动强度指标较多,各种地震动强度指标的适用性尚未有统一的定论,缺乏系统的分析。采用考察结构最大地震响应与地震动强度指标之间的线性相关性的方法,选取具有代表性的100条原始地震动记录作为输入,基于不同周期的SDOF系统和实际减隔震桥梁,研究各地震动强度指标与结构地震响应的相关性。根据研究结果,将地震动强度指标划分为4类,其中以Sa(T1)为代表的第Ⅰ类强度指标与不同周期结构的相关程度都较高,而以PGA为代表的第Ⅱ类和以PGD为代表的第Ⅲ类强度指标分别对短周期和长周期结构的相关程度较高,以PGV为代表的第Ⅳ类强度指标相对较稳定,建议采用第Ⅰ类强度指标作为衡量地震动强度的指标参数。并通过工程实例进一步论证了对于自振周期已知的结构,地震动的不同强度指标与结构地震响应的相关性不同。     

空间地震动场的相干性研究

摘 要 地震动的空间变化受震源破裂过程、传播途径和场地条件等因素影响,目前地震动场的相干性研究大多是用台阵实测数据,不具有普适性。本文采用震源位错模型,利用数值方法模拟均匀单一介质随机地震动场的理论地震图,通过对大量计算数据的分析,研究地表地震动场的空间相干性。分析结果表明：本文数值模拟结果所反应的地震动空间相干性规律与实测数据所反应的规律基本吻合,表明本文分析方法和模型的合理性。同时空间地震动场相干性随地震波的传播方向存在各向异性,断层走向是空间地震动场相干性的重要影响因素。本文方法是对地震动场相干性具有普适性的一个尝试。     

竖向地震动场的空间相干函数模型

根据台湾SMART 1台阵采集的六次重大地震的加速度数据记录,利用数字信号处理技术,对竖向地震动场的空间相干函数进行分析.按照各测点对在波传播方向上的投影距离进行分组,研究了竖向地震动场空间相干函数与它们的空间距离(投影距离)、频率的关系,发现它们随两点的距离增大而减小,且与这两点在地震波的传播方向上的投影距离有较大的关系,不具有“各向同性”的性质;它们均随频率的增大而减小.在总结前人研究成果的基础上,采用Hao提出的相干函数模型来描述竖向地震动场空间相干函数.根据实测地震数据,分别对相干函数理论表达式中的一些参数进行了拟合.结果表明,该模型具有较强的合理性和实用性.     

基于Copula函数的水平和竖向地震动强度参数相关性分析

水平和竖向地震动强度参数的相关性是水平和竖向地震动选取等研究的重要基础。该文从PEER NGA-West2数据库中选取了975组地震动记录,基于水平向地震动四种合成方法,计算合成后的水平向地震动强度参数和竖向地震动强度参数。利用K-S检验、AIC和BIC准则,确定了水平和竖向地震动强度参数的最优边缘分布。采用Pearson线性相关系数、Kendall秩相关系数和Spearman秩相关系数,分别计算了水平和竖向地震动强度参数相关性度量指标。利用AIC和BIC准则,确定了水平和竖向地震动强度参数最优Copula函数。综合最优边缘分布和最优Copula函数,建立了水平和竖向地震动强度参数联合分布模型,给出了以水平向地震动强度参数为条件的竖向地震动强度参数预测均值,并且研究了不同场地类别对其相关性结果的影响。研究表明：水平和竖向地震动强度参数的边缘分布以广义极值分布为主;在四类地震动强度参数中,与时程相关的地震动强度参数相关性最高;Copula函数是一个建立水平和竖向地震动强度参数的联合分布模型的有效工具;基于四种方法合成的水平地震动强度参数与竖向地震动强度参数间的相关性基本相同;不同场地类别...     

条形药包爆破震动场的试验研究

通过时条形药包周围实测爆破震动数据采用数值计算方法进行处理，作出了条形药包周围的爆破震动场，使我们对条形药包的爆破地震效应有了全面的认识，从而在实际工程爆破中能够有针对性地进行安全防护。分析研究认为：条形药包周围的震动场由一系列同心椭圆形等震线组成。在爆破近区由于位置因素的影响，等震线的长轴与药包轴线重合；在远区的震动主要受波动干涉作用的影响，致使长轴与药包轴线垂直，因此不能采用集中药包的计算方法。     

条形药包爆破震动场的试验研究

通过时条形药包周围实测爆破震动数据采用数值计算方法进行处理,作出了条形药包周围的爆破震动场,使我们对条形药包的爆破地震效应有了全面的认识,从而在实际工程爆破中能够有针对性地进行安全防护。分析研究认为：条形药包周围的震动场由一系列同心椭圆形等震线组成。在爆破近区由于位置因素的影响,等震线的长轴与药包轴线重合;在远区的震动主要受波动干涉作用的影响,致使长轴与药包轴线垂直,因此不能采用集中药包的计算方法。     

匹配多目标参数的地震动合成方法

地震动合成方法可为结构抗震设计和评估提供人工地震动时程,目前合成方法一般仅满足与目标谱的匹配,只考虑了地震动的频谱和幅值因素,并没有考虑地震动的持时特征.为了合成与目标区域地震动三要素相匹配的地震动时程,提出了一种应用机器学习合成地震动的方法.该方法应用基于数据驱动的主成分分析方法,从目标区域实际地震动数据库中提取用于...     

目标地震动信号的特征提取及识别研究

地面目标的地震动信号是目标识别的关键,本文研究了机动目标地震动特性,总结出目标的地震动信号的特征提取规律,并将神经网络方法用于目标的地震动信号的分类识别中。给出了识别结构及改进的BP算法,并将改进的BP算法用于实际目标的地震动信号的分类识别,得到令人满意的结果。     

场地条件校正的地震动快速评估方法研究

地表峰值加速度PGA是工程地震预警、烈度速报及结构抗震设计的重要指标参数。搜集整理日本Kik-net台网的地震记录,以我国抗震规范中采用的场地覆盖层厚度D和等效剪切波速Vse为场地特征参数,以基岩加速度峰值PBA为输入地震动强度指标,基于分类回归树CART算法,建立了以地表PGA阈值分别为40 gal、80 gal及120 gal的场地条件修正的地震动预警方法,并给出了参数指标的取值范围。通过对搜集的数据进行回判检验,3种地震强度下总体预警成功率分别为84.7%、90.1%和93.6%。采用我国川滇地区强震数据验证该方法的可靠性,结果显示总体成功率分别为88.4%、92.3%和93.4%。     

地震动的空间变化特性分析与修正相干模型

利用空间地震动相关性描述度量如相关、相干函数分析地震动在局部尺度内的相关性随空间距离、频率的变化规律。在此基础上,基于随机场基本理论对Harichandran-Vanmarcke模型进行了修正,在原一维模型基础上考虑了空间的二维因素,并通过Smart-1台阵event-40记录给出了模型参数的具体取值。     

面向地震动记录和模拟地震动的工程随机地震动数据库研究

收集了来自156次地震的共计7 778条水平加速度记录.分别采用基于能量分布和震级-距离的地震动记录聚类分析方法,将7 778条水平加速度记录划分为12组,作为地震动记录数据库的基础数据.基于工程随机地震动的物理模型,采用窄带波群叠加方法合成了不同场地类别、震级和传播距离下的24组模拟地震动,包括100条每组的12个小...     

从探头阵列到标准测量点的磁场值转换

针对目前在消磁站对舰船进行磁场测量时，探头阵列所测磁场值不是舰船标准测量点的磁场值这一情况，讨论依据探头阵列（基准测量点）测量出来的磁场值，采用二次二雏插值算法计算舰船标准测量点上的磁场值．实验结果表明，该方法计算精度高，具有较高的应用价值．     

近断层强震记录基线校正的改进方法

基于Iwan两段式校正方法的原理,引入参数“时移斜率比k i”和“校正后位移的最大平坦度f”来确定强震段偏移开始时间t 1和结束段偏移的开始时间t 2,引入参数“均方根偏差RMSD”来选择位移末尾部分拟合函数的次数,提出了近断层强震记录基线校正的改进方法。应用该方法对芦山地震和汶川地震共8个近断层台站的强震记录进行基线校正处理获取了永久位移。结果表明,获得的永久位移与强震台站附近的GPS台站观测的同震位移吻合较好,永久位移与GPS观测结果的比在0.57~1.72,均值为0.99。在一定程度上减少了主观经验对于基线校正结果带来的不确定性。同时对比分析了7种基线校正方法对峰值地面运动参数和永久位移的影响,PGA和PGV受不同基线校正方法的影响很小,但是不同的基线校正方法对PGD和永久位移的影响非常大。     

地震波持时效应的能量评价指标研究

将结构的地震损伤定义为结构在单向振动过程中耗储地震能量能力的降低,并根据损伤成因将结构地震损伤分离为残余位移损伤与退化损伤,基于结构退化损伤的量值来界定地震波持时效应的大小。将结构总输入能、能量增长持时、最大瞬时输入能量比以及90%能量持时作为持时指标,通过 56条地震波下三种周期SDOF结构的损伤分析,分别讨论各持时指标与结构退化损伤之间的相关度。分析结果表明结构总输入能与结构退化损伤之间的相关度最高,同时由于总输入能的求解受结构阻尼模型与滞回模型的影响较小,因此总输入能作为地震波持时效应的评价指标具有较好的准确性与便利性。     

A stochastic ground motion model for the urban environment

Nowadays stochastic ground motion models used for the seismic analysis and design of structures take into account the soil deposit only, disregarding the presence of existing buildings nearby. However, it is well known that ground motion in urban environment is modified by the presence of buildings, mainly due to the radiation energy emitted from a vibrating structure in the soil that alters the seismic free field motion. This study is a first attempt to propose a stochastic ground motion analytical model able to take into account the influence of the urban environment. A simplified discrete model is developed so to consider the influence of the radiated wave field into the free field ground motion. Comparison in terms power spectral density functions and peak ground acceleration determined from the proposed ground motion model and those determined through conventional approaches are carried out. Numerical results clearly show the efficiency of the proposed model to capture this complex phenomenon in the stochastic seismic analysis of structures by improving the accuracy of the estimation of the peak response of above 30% . Limits of the proposed formulation are also discussed.     

海域地震动长周期特性及其强度指标研究

为了分析海域地震动的长周期特性。选取893条三分量海域地震动记录,识别出其中长周期特性明显的水平和竖向海域地震动,比较了海域长周期地震动的动力放大系数谱和抗震设计规范谱的差异,研究了海域地震动强度指标PGA(Peak Ground Acceleration),PGV(Peak Ground Velocity),PGD(Peak Ground Displacement)与不同强度折减系数下的弹塑性单自由度体系的最大变形需求间的相关性。分析结果表明:由浅源远场强震(震源深度小于45 km,震中距大于120 km,且矩震级大于6.2)产生的海域地震动的长周期特性十分突出,其动力放大系数谱在长周期段(2~10 s)明显超过了抗震设计规范谱的取值,且竖向地震动的长周期特性比水平向地震动更显著;PGD和单自由度体系的最大变形需求的相关性在长周期段最好,因此建议选用PGD作为海域远场长周期地震动的抗震分析强度指标。     

简谐波地震动反应谱研究

该文研究地震动加速度时程、速度时程和位移时程的构成。将地震动加速度时程表示成正弦级数并对其积分,给出速度通项构成的地震动速度时程的计算公式。积分上述地震动速度时程,给出位移通项构成的地震动位移时程的计算公式。在PEER数据库中选取Landers、Taft和El-centro波的加速度时程,利用该文给出地震动加速度、速度和位移时程的计算公式分别得到三种地震动的加速度、速度和位移时程曲线,并通过与数据库提供的三种地震动的加速度、速度和位移时程曲线进行对比,验证了地震动加速度、速度和位移时程计算公式的正确性。得到以下结论：给出了加速度通项、速度通项和位移通项,三种通项分别求和可构成地震动加速度时程、速度时程和位移时程。