基于Copula函数的主余震地震动强度参数相关性分析

该文从PEER NGA-West2地震动数据库挑中选出662条主余震地震动,对主震和余震地震动强度参数之间的相关性进行了分析。计算了主震和余震地震动强度参数之间的相关系数,并结合K-S检验以及AIC准则和BIC准则确定了它们的最优概率模型。同时,利用AIC准则和BIC准则确定了主震和余震地震动强度参数之间的最优Copula函数,并基于Copula函数建立了它们之间的联合分布函数。在此基础之上,给出了给定主震地震动参数条件下,余震地震动强度参数的条件分布和条件均值。研究结果表明:在34个所选强度参数中,卓越持时之间的相关性最高;利用Copula函数可以较为精确地建立主震和余震地震动强度参数间的联合分布;给定主震地震动强度参数条件下,Copula条件均值可以用来预测余震地震动强度参数的取值。     

基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取研究

为了合理地考虑竖向地震作用和实现水平和竖向地震动的联合选取,提出了基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取方法：扩展广义条件强度参数的基本理论,提出水平和竖向地震动广义条件强度参数分布的构建方法,并与“无条件分布”对比,提出基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取方法的基本理论,给出以水平强度参数作为条件的实际算例,利用现有水平-水平、水平-竖向强度参数相关系数模型构建水平和竖向地震动广义条件强度参数目标分布,对目标地震动数据库进行联合选取,将选取结果与传统选取方法进行对比,说明该方法的合理性。结果表明：构建出的水平和竖向广义条件强度参数分布与“无条件”分布之间存在一定差异;水平和竖向地震动联合选取结果与目标理论分布匹配良好;与仅考虑水平向广义条件强度参数地震动选取方法相比,联合选取方法能够考虑竖向地震动特性,并且不会对水平向造成影响,提出的水平和竖向地震动联合选取方法能够更加合理地、全面地考虑水平和竖向地震动特性,为工程结构在水平和竖向地震动作用下的抗震性能研究提供地震动输入基础。     

样本数目对岩土体参数联合分布模型识别精度的影响

目前样本数目对岩土体参数联合概率分布模型识别精度的影响还缺少研究。该文提出了样本数目对岩土体参数联合分布模型识别精度的影响分析方法,给出了基于蒙特卡洛模拟的统计量AIC值变异性模拟步骤,定义了描述岩土体参数联合概率分布模型识别精度的正确识别概率,采用蒙特卡洛模拟方法分别研究了样本数目对岩土体参数最优边缘分布函数和最优Copula函数识别精度的影响规律。结果表明:基于有限岩土体参数数据估计的边缘分布函数和Copula函数的AIC值存在较大的变异性。岩土体参数样本数目对最优边缘分布函数和Copula函数的识别精度具有重要的影响,边缘分布函数和Copula函数的正确识别概率随样本数目的增加而增大。岩土体参数变异系数对最优边缘分布函数的识别精度影响相对较小,岩土体参数间相关系数对最优Copula函数的识别精度影响较大。此外,岩土体参数二维分布模型识别比一维边缘分布模型识别需要更多的数据。因此,为了提高岩土体参数联合概率分布模型的识别精度,建议尽可能多地收集岩土体参数试验数据。     

基于Copula理论的序列型地震动随机模型

通过考虑序列型地震动中主震和余震间的空间相关性,将已有地震动物理随机模型推广至序列型地震动随机模型。依据序列型地震动的产生与传播机制,将其表示为包含16个随机变量的Fourier模型。考虑主震与余震的空间相关性,基于Copula理论,将模型更准确地表示为6个二维随机变量和2个一维随机变量;为描述地震动在局部场地上传播的过程,建立了序列型地震动的随机场模型;根据1038组实测序列型地震动及5组地震动台阵数据,对模型中的物理随机变量进行参数识别和统计分析,结合Copula函数,给出了各参数的概率分布。与实测地震动对比表明:该文提出的序列型地震动随机模型,能够较为真实地再现序列型地震动的空间相关性以及地震动在局部场地的行波效应。     

考虑场地土参数随机性和相关性的地震动降维模拟

为了考虑场地条件对地震动特性的影响,在非平稳地震动过程的演变功率谱模型中,选择场地土参数作为随机变量,并构造了相应的随机函数形式.建议的随机函数表达不仅能够反映场地土参数的随机性及参数之间的相关性,而且能够直接利用场地土参数的均值、变异系数和相关系数等数字特征来获得其概率分布.同时,利用随机函数的降维思想,建议了基于非...     

Clough-Penzien功率谱模型参数的识别与统计建模及应用

地震动的Clough-Penzien功率谱（简称“C-P谱”）模型具有明确的物理意义,但是该模型需要识别的参数较多;而普通最小二乘（OLS）算法存在对数据的非线性识别初始值选择要求高、无法快速有效实现对大批量参数的精确识别等缺点。本文采用自适应加权粒子群优化（AWPSO）算法,基于典型的地震记录对C-P谱模型参数进行识别。结果表明：AWPSO算法识别的精度相比于OLS算法至少提升2.3%,且在计算效率方面具有较大的提升。从地震记录数据库中挑选出4159条地震记录,按照建筑抗震设计规范中的场地分类标准对其分组,采用AWPSO算法对各类场地的C-P谱模型参数进行识别和统计。采用K-S检验、A-D检验及AIC准则,确定了各参数的最优概率分布模型,并进一步计算了各参数之间的相关系数,建立了C-P谱模型的联合概率密度函数。采用Latin超立方抽样方法,得到了场地的统计抽样C-P谱模型,与规范转换的功率谱进行了对比分析,利用功率谱迭代修正的人工地震动合成方法,生成了具有场地特性的人工地震记录。     

考虑震源和场地特征的近断层地区竖向地震动合成研究

近断层高风险条件下的结构安全性日渐受到重视,该文建立了一种考虑震源特性的近断层竖向地震动人工合成方法。建立了以断层类型、震级、断层破裂顶部埋深、断层距、场地剪切波速为参量的地震动预测模型,考虑模型参数相关性并保留其变异性,使模拟的地震动可反映实际近断层地震动的最不利效应(强度与频率非平稳、模型参数的变异性);绘制残差图分析了统计效果,验证了回归所得参数的显著性;对比分析了所提模型与前人成果的模型参数差异,以及人工合成地震动与实际地震动时程、反应谱的吻合程度,验证了所建立的方法的准确性、合理性。该文所提方法参数少(仅7个参数,可考虑强度和频率非平稳性);与乘系数法相比,该文方法模拟的地震动特性更符合竖向记录统计规律;可与目前已有的水平分量地震动模拟方法联合构成三维近断层地震动模拟方法,用于地震风险等级高的结构抗震设防分析与设计,也可在匮乏实际地震动记录的地震风险相近地段替代使用。     

斜拉桥系统地震易损性评估的Pair Copula技术

大跨度斜拉桥作为高次超静定结构,通常包含主塔、斜拉索、主梁、辅助墩及连接墩等较多构件,由于地震作用下各构件相互影响,准确模拟构件地震响应之间的相关性对斜拉桥整体系统的易损性评估十分关键。因Pair Copula能较好地模拟构件两两之间的相关性,理论上可将Pair Copula分层迭代模拟斜拉桥整体系统,进而提出基于Pair Copula迭代模型的斜拉桥系统地震易损性评估方法。基于结构不确定性参数及地震动不确定性,采用拉丁超立方抽样技术建立桥梁-地震动概率地震响应分析样本;通过非线性动力时程及相关性分析,量化构件地震响应之间的相关性;采用极大似然估计拟合Pair Copula模型,基于AIC及BIC准则对其进行优选;通过Pair Copula分层迭代,建立斜拉桥整体模型并对其进行地震易损性评估。工程实例表明,基于Pair Copula分层迭代技术能准确模拟多构件之间的相关性,假定构件地震响应完全不相关,会显著高估斜拉桥整体系统的地震易损性。     

与已知场点相关的地震动场模拟研究

提出了一种与已知场点相关地震动场模型。将工程频段(0~25 Hz)分成若干个互不重叠的子段,在每个子频段内将地震动看作面波和体波的叠加;其次在每个子频段内确定影响合成地震动幅值谱的关键因素并将其引入模型中,使每个子频段的合成地震动幅值谱、功率谱和已知幅值谱、功率谱一致;再次由相位差谱频数分布与地震动强度包络的相似性,将决定地震动强度非平稳的关键因素即相位差谱引入到模型中,使合成地震动和已知地震动波形相似;最后,由模型中的频散曲线和距离参数描述不同场点之间的相干性,将合成地震动扩展到地震动场模型。El Centro地震波场点地震动场算例表明,模型不仅可以实现合成地震动场功率谱和已知场点完全一致,而且相干性合理,可以用于工程分析。     

随深度变化的地震动相干性研究

本文利用美国加州强震观测计划（CSMIP）3个台阵的在23次地震中取得的303条地震记录,系统地研究了地震动相干性在不同深度、不同场地条件、不同地震震中距情况下水平分量和竖向分量的变化规律,并提出了合理的经验相干函数模型。结果表明,综合考虑上述各种影响的相干函数模型能使得分析结果更加完善可靠。     

基于剪切型结构的速度脉冲地震地面运动强度表征参数评估

研究速度脉冲型地震地面运动强度表征参数(IM)与剪切型多自由度(MDOF)体系顶层非线性变形需求的相关性,并分析IM的有效性。采用20条速度大脉冲型地震动记录,基于MDOF体系的非线性动力时程分析,研究恒延性水平(μ)条件下速度脉冲地震动IM与MDOF体系最大非线性顶层位移相关性系数的变化规律;通过线性回归和离差分析,分析速度脉冲地震地面运动强度参数的有效性。分析结果表明:结构基本周期与延性水平对相关性和离散性均有较大影响;峰值地面运动速度(PGV)作为IM,相关性系数较大且离差较小,相关性和离差表现较稳定,是较好的速度脉冲地震动IM。     

多维地震动作用下摩擦摆基础隔震结构能量反应分析

摘要：本文对摩擦摆基础隔震结构进行了能量反应分析,研究了多维地震动、地震烈度和支座摩擦系数对结构能量反应的影响,表明水平双向地震动输入时结构总输入能量明显增大,隔震层滞回耗能比增大,上部结构变形耗能比减小;而竖向地震动的参与使结构总输入能量略有增大,隔震层滞回耗能比减小,上部结构变形耗能比增大;随着地震动强度的提高,结构的总输入能量显著增大,隔震层滞回耗能比增大,上部结构变形耗能比减小;随着支座摩擦系数的增大,结构的总输入能量明显增大,隔震层滞回耗能比减小,上部结构的变形耗能比增大。     

近场地震竖向分量对LRB基础隔震结构地震响应影响分析

该文主要对比分析了近场区竖向地震动对LRB基础结构动力响应的影响。首先,在ABAQUS有限元软件中建立了较为精确的有限元模型:上部结构采用纤维模型以考虑隔震结构在近场地震作用下可能出现的塑性变形,隔震层采用能反映隔震支座水平和竖向力学性能相互耦联的"Ryan-Kelly"力学模型;同时,综合考虑隔震支座的剪切破坏和拉压破坏以确定支座的破坏界限;在此基础上,分别进行隔震结构在水平地震单独作用和水平竖向地震联合作用下的动力分析,对比分析结果可知:近场区竖向地震动对于隔震支座的破坏模式影响较大,在较大的竖向分量作用下,隔震支座可能会在剪切破坏之前先发生拉压破坏;对于上部结构的动力响应,竖向地震动的影响具有随机性,但同样不可忽略,在某些工况下,考虑竖向地震作用会较大幅度地降低其水平动力响应。     

On Some Criteria for Estimating the Order of a Markov Chain

Tong (1975) has proposed a procedure for estimating the order of a Markov chain based on Akaike's information criterion (AIC). In this paper, the asymptotic distribution of the AIC estimator is derived and it is shown that the estimator is inconsistent. As an alternative to the AIC procedure, the Bayesian information criterion (BIC) proposed by Schwarz (1978) is shown to be consistent. These two procedures yield different estimated orders when applied to specific samples of meteorological observations. For parameters based on these meteorological examples, the AIC and BIC procedures are compared by means of simulation for finite samples. The results obtained have practical implications concerning whether, in the routine fitting of precipitation data, it is necessary to consider higher than first-order Markov chains.     

三维地震动作用下适用于高耸结构的地震动强度指标

烟囱、水塔和广播电视塔等高耸混凝土结构属于高柔的悬臂结构。现有的地震动强度指标多集中于一维或二维地震动作用下的建筑结构，而高耸混凝土结构对竖向地震极其敏感，有必要开展考虑竖向地震动作用的地震动强度指标研究。该文针对混凝土烟囱和水塔结构，提出了一种同时考虑高阶振型和周期延长效应的复合型地震动强度指标，并分别在三维远场地震动和近断层脉冲地震动输入条件下，对该指标的充分性和有效性进行分析和检验。通过和既有的15种地震动强度指标的有效性对比，发现该文提出的指标在三维条件下对这类结构具有较强的适用性。因此，该指标可作为评价高耸混凝土结构抗震性能的一个合理的指标。     

基于性能的桥梁抗震设计中考虑持时的实际地震波优化选择方法

在基于性能的桥梁抗震设计(PBSD)中,是否考虑持时的效应会显著影响到分析结果的精确性。为了将持时与幅值、频谱的影响进行解耦,选择多组匹配同一目标谱的实际地震波和人工波,并使各组地震波的5-95%显著持时服从不同的概率分布,对一座钢筋混凝土连续梁桥进行IDA分析。对比持时与桥梁结构地震需求的相关性表明:持时的均值、离散度及其概率分布对于位移工程需求参数(EDP)影响较小,但对能量EDP以及包含能量项的疲劳破坏和累积损伤参数的概率预计(均值)、离散度及其概率分布影响显著。因此,在PBSD中如采用能量EDP,则必须考虑到所选地震波的持时均值、离散度及其概率分布均要符合工程场地实际的地震危险性。在此基础上,针对基于全概率理论的PBSD,提出一种能够考虑持时均值、离散度及其概率分布影响的实际地震波优化选择方法,能够显著提高分析结果的精确性和计算效率。