基于S变换的地震波时频分析及人工调整

首先推导了离散S变换的基本算法,定义了反映地震波时频特性的时变幅值谱和时变能量谱;以K0be地震波为例,基于S变换分析了该地震波的时频特性,并对采用不同窗口函数的分析结果进行了对比,分析发现当适当地调整窗口参数,复窗口的广义S变换对非平稳地震波有较好的时频分辨率;利用S变换的时频滤波性质,对实际地震波进行了任意时间和频率段的人工调整;以与抗震规范相容的功率谱为目标谱,提出了利用S变换合成非平稳地震波的新方法,通过实例分析发现,人工合成的地震波功率谱与目标谱符合很好,而且继承了母波的非平稳特性;还研究了地震波的时频特性对单自由度体系弹性反应谱的影响.     

地震波随机模型对隔震结构地震需求分析的影响

利用谐小波变换对实际强震记录的时变谱进行估计,并统计分析了与抗震规范相容的3类不同场地上地震波的时变谱特征,利用均匀调制非平稳随机模型和时变修正Kanai-Tajimi非平稳随机模型模拟地震波的时变谱,把非线性函数的参数识别问题转化成求解无约束优化问题,利用拟牛顿迭代法求得最优解,得到3类不同场地上这两种模型的参数的具体取值以及参数函数集的具体表达式;研究了以谱强度因子的平方根为强度参数的双向地震动作用下隔震结构概率地震需求分析的步骤,对比了不同的地震动随机模型对隔震结构概率地震需求分析的影响,研究发现在小震作用下,地震动随机模型对隔震结构的地震响应影响不大,但在大震作用下,地震动随机模型对结构响应有较大影响,而且,对于不同场地类别,地震动随机模型对隔震结构概率地震需求分析的影响也不相同.     

地震动全非平稳时频谱统计模型及其在结构分析中的应用

针对传统的时域强度包络函数没有充分考虑地震动统计特性的不足,提出基于能量持时的地震动强度统计模型建立方法,获得不同场地类型的地震动强度包络统计模型及典型地震波.针对过滤白噪声型单峰型功率谱不能充分体现真实的地震动功率谱多峰性和强非平稳性的不足,采用更精准的多峰功率谱模型.在此基础上,基于小波包变换提出时变功率谱(演变谱...     

基于现代时频分析技术的地震波时变谱估计

利用短时傅里叶变换（STFT）、Wigner-Ville分布、连续小波变换、S变换以及变复窗口的S变换等现代时频分析技术对地震波进行时变谱估计。推导了基于连续小波变换的小波能量谱的具体表达式,并把近年来提出的变复窗口S变换应用到地震波的时频分析。通过研究表明对于均匀调制非平稳地震波,通过适当选择窗口的长度,利用STFT估计时变谱可得到较好的效果,小波变换与S变换以及变复窗口S变换的估计值在高频段存在能量泄漏现象;各方法估计的时变谱时间边缘函数与目标函数均符合较好;而频率边缘函数,Wigner-Ville分布与目标函数符合得最好,STFT次之,小波变换、S变换以及复窗S变换在高频段存在一定误差。对于频率非平稳性较强的地震波,通过适当地调节窗口参数,利用变复窗口S变换可得到地震波在时频域内有较好分辨率的时变谱;连续小波变换虽然在高频段存在能量泄漏现象,但其在时间域内有较好的分辨率。     

液态CO2爆破系统地震波时频分析

为了研究液态CO_2爆破系统地震波时频特性,现场微震监测试验获得液态CO_2爆破地震波信号,根据爆破地震波信号具有非平稳的特点,首先采用自适应最优核时频分析方法对地震波信号的基本时频特征进行研究,在此基础上通过结合小波包变换分解与重构技术和自适应最优核时频分析方法,对地震波信号的能量分布进行了精细化分析。结果表明:液态CO_2爆破地震波的衰减速度较快,震动速度处于很低的水平;主频范围在30~70 Hz之间,持续时间约为20~30 ms;能量主要分布在0~125 Hz,由两个两个主要区域组成,表明在液态CO_2爆破作用过程中高压流体产生两次不同峰值压力的爆炸冲击波。     

基于离散小波变换的滑移隔震结构非平稳随机响应计算

将地震地面运动模拟成非平稳随机过程,基于离散小波变换得到地面运动离散小波系数的统计值,并以此作为输入,使用等价线性方法获得了滑移隔震结构在非平稳地震作用下的均方滑动位移和速度反应。通过计算实例与Monte-Carlo法的计算结果进行对比,验证了本文方法的正确性。最后,给出了这种结构的最大滑动位移响应随滑移面摩擦系数的变化曲线,可供设计时参考。     

基于小波包变换的爆破地震波时频特征提取及分析

为了研究爆破地震波振动分量的传播规律，在微风化花岗岩石场地进行了孔径为76ram，孔深为5mm的单孔和单段多孔爆破试验，获得该场地爆破地震波加速度衰减规律，加速度衰减系数为k=3698，a=2．046，并研究出该场地基频范围为48Hz～74Hz。采用小波包技术对爆破地震波测试信号进行时频特征量提取，分析试验所测得爆破地震波不同频带下小波包系数的衰减规律。在此基础上通过研究场地介质对爆破振动分量的动态响应衰减作用，分析形成爆破地震波多频带特征的机理。     

用动力减振器消减建筑结构在地震波激励下的随机振动响应

本文提出了根据输入地震波的加速度功率谱密度设计用于消减结构随机振动的动力减振器的思想及设计方法，并利用多种不同地震波通过计算机仿真进行了验证。结果表明利用动力减振器消减建筑结构在地震波激励下的随机振动响应是完全可行的。     

枢纽车站结构地震响应特征

枢纽车站结构一般由大跨空间屋盖结构和下部混凝土框架结构组成,还包括管道系统等非结构部件,研究多因素影响下的枢纽车站复杂结构地震响应特征对于保证其抗震安全性具有重要意义。该文经过大量调研选取4个典型枢纽车站结构,采用有限元方法分析其地震响应特征,结果表明：枢纽车站结构呈“上柔下刚”的特点;从结构基底至屋盖结构顶部地震响应经历2次放大,屋盖结构为竖向地震敏感型结构,下部框架结构层间位移分布规律与普通框架的不同;考虑场地土后,枢纽车站结构自振频率均降低,屋盖结构变形增大、杆件应力分布趋于均匀;对于不同的枢纽车站结构,地震响应的最不利地震动震源机制不同;下部结构框架需考虑地震动行波效应的不利影响,屋盖结构可不考虑行波效应;屋盖吊挂管道系统地震响应从车站结构基底到管道系统经历3次放大,枢纽车站中管道系统抗震性能分析必须考虑主体结构对其地震响应的放大。     

地震波的归一化时-频反应谱

在介绍时-频反应谱的基础上,提出归一化时-频反应谱,计算并对比分析了3条常用地震波的归一化时-频反应谱,推断了不同地震波可能对结构地震响应产生的不同影响。分析表明,归一化时-频反应谱有利于分析地震波的工程特性和结构的地震破坏机理,可以反映地震动持时对结构的累计破坏作用。     

土—结构系统随机地震响应的频—时域影响函数法

提出了分析土－结构系统随机地震响应的频－时域影响函数法。假定地震激励为具有演变谱的非平稳Ｇａｕｓｓ过程，土－结构系统为具有滞后型材料阻尼的线性时不变系统。采用频域的有限元复反应分析方法，首先确定土－结构系统的频率影响函数，然后通过快速富氏逆变换求得单位脉冲影响函数，根据线性时不变系统对随机激励的传递关系，确定系统非平稳均方响应及其谱参数，由此确定系统响应的概率分布特征和统计参数以及系统的动力可靠度     

基于离散小波变换的多自由度结构非平稳随机响应计算

将地面运动模拟成非平稳随机过程,基于离散小波变换得到地面运动离散小波系数的统计值,并以此作为输入,推导了多自由度结构和随机响应公式,通过对响应偏谱的计算,得到随时间变化的响应频率特性和名阶谱参数,利用Monte-Carlo法和本文方法进行了计算实例对比,验证了本文方法的正确性。     

基于反应谱的土与结构相互作用体系非平稳随机地震反应分析

提出了分析土与结构相互作用系统随机地震响应分析的反应谱方法,考虑地震激励的非平稳性,假定地震激励为等效平稳随机过程,根据线性时不变系统对随机激励的传递关系,利用规范中的标准反应谱,确定系统非平稳响应的统计量。实际算例表明所提出的方法与震灾情况具有较好的一致性。     

基于多分辨率时频特征融合的声学场景分类

声学场景分类是计算机听觉中最难的任务之一,在单一特征条件下采用基本的卷积神经网络相对于传统的分类方法精度已经有所提升,但是效果依然不够理想。针对这一问题,在卷积神经网络框架下,提出了一种基于时频特征融合的声学场景分类方案。在分类模型构建方面,提出一种多分辨率卷积池化方案,构造多分辨率卷积神经网络,以更好地适应提取特征的时频结构;在特征选取方面,融合低层次包络特征对数——Mel子带能量和高层次结构特征——非负矩阵分解系数矩阵,把两种二维特征堆叠为三维特征送入分类模型。在2017年和2018年声学场景分类和事件检测挑战赛的开发数据集上进行了训练和测试。实验结果表明,文中提出方案比基线系统的分类精度分别提高7.5%和10.3%,可有效改善分类效果。     

地下箱形结构在爆炸地震波作用下动力响应的解析分析

基于平面弹性波动理论,建立了爆炸地震波作用下地下箱形结构动力反应的衍射模型,并与一维集中参数模型、一维弹塑性波动理论模型以及洛阳土中试验结果进行对比,验证了模型的正确性。研究了入射波角度、衬砌宽高比、围岩介质和爆炸距离的波动特性,结果表明：随着入射角度的增加,衬砌不同部位呈现明显的非一致分布特性,左侧墙位移大于顶板和底板;随着宽高比的增加,衬砌位移峰值增大,顶板和侧墙轴力减小;当阻抗比大于0.17时,围岩特性对衬砌动力的影响更加明显;衬砌各位置的应力幅值随爆炸距离增加而减小,距离越大,影响越弱。     

直墙拱顶地下结构受爆炸地震波作用的动力响应

研究有弹性垫层的地下直墙拱顶结构在爆炸地震波作用下动力响应,采用共同变形理论及矩阵力法考虑衬砌与围岩的相互作用建立爆炸地震波作用的地下防护结构动力响应快速计算方法。分析围岩等级、垫层参数及荷载作用形式等对典型直墙圆拱结构动力响应影响。结果表明,围岩等级对结构动力响应具有显著影响,围岩质量越好结构位移、内力越小;垫层有延迟响应、降低响应峰值作用,荷载作用形式也有一定影响。     

基于小波包变换和时变频率的结构地震损伤评估

基于频率变化的结构地震损伤评估方法具有机理明确和精度较高等特点,但传统信号分析方法在时频分辨率上不能同时满足精度要求,导致时变频率不能直接从响应信号中精确获取,影响频率法损伤评估的应用。依据时频边缘条件提出时频谱分析精度评价标准,通过对比不同的信号分析方法,确认具有特定基函数的小波包变换是获取精确时变功率谱的有效工具。提出基于小波包脊的时变频率提取方法,在此基础上依据结构频率的变化可计算结构时变损伤指标,并最终实现结构多维地震损伤评估。算例表明基于小波包变换和时变频率的结构地震损伤评估方法可以较准确地反映结构的整体损伤演变过程和最终损伤程度。应用该方法时仅需要结构的位移时程,在结构动力分析、抗震验算以及实际结构的震害评估中均具有良好的适用性。     

自锚式悬索桥的平稳/非平稳随机地震响应

通过引入均匀调制演变函数,考虑了地震激励幅值的非平稳性。同时考虑了地震动空间效应,包括行波效应、部分相干效应和局部场地效应的影响,对一自锚式混凝土悬索桥结构进行了地震反应分析。计算了平稳/非平稳地面激励下主塔弯矩以及剪力反应。计算结果表明,考虑非平稳因素可使地震反应峰值减小,行波效应和相干效应使结构地震反应增大。     

直墙拱顶地下结构在爆炸地震波作用下的动力响应

地下坑道在爆炸地震波的冲击作用下的动力响应是防护工程设计和评估的重要问题。本文对有弹性垫层的地下直墙拱顶结构在爆炸地震波作用下的动力响应进行了研究,采用共同变形理论和矩阵力法考虑衬砌与围岩的相互作用,建立了爆炸地震波作用下地下防护结构动力响应的快速计算方法。利用建立的计算方法分析了围岩等级、垫层参数和荷载作用形式等对典型直墙圆拱结构动力响应的影响,分析结果表明,围岩等级对结构的动力响应具有显著的影响,围岩质量越好,结构的位移和内力越小;垫层具有延迟响应和降低响应峰值的作用,荷载作用形式也具有一定的影响。     

建筑结构对爆破地震的动力响应特性研究

首先分析了建筑结构的爆破地震安全判据的不足和爆破地震与天然地震的特点,然后详细地分析了爆破参量对爆破地震波反应谱的影响和爆破地震频率对建筑结构破坏的影响,并着重分析了建筑结构对爆破地震波主频率的响应特性和爆破地震波主频率的特性及一般规律,最后提出了今后进行建筑结构对爆破地震的动力响应特性研究和爆破地震作用下建筑结构的安全程度评价研究的建议.