平稳地震动过程的随机函数-谱表示模拟

在平稳随机过程的谱表示基础上,采用随机函数的思想,将谱表达式中的标准正交随机变量表示为基本随机变量的正交函数形式。通过两组随机正交三角函数的构造,实现了非高斯正交随机变量和高斯独立随机变量的随机函数表达。与经典的谱表示方法相比,采用随机函数表达,仅需1~2个基本随机变量即可描述原随机过程的概率特性,而且可以直接由功率谱密度函数生成具有给定概率的非高斯平稳过程和高斯平稳过程的样本函数。最后,结合平稳地震动加速度过程的功率谱密度函数,验证了随机函数-谱表示方法的有效性。     

非线性成层地基下基岩平稳地震动输入

采用二次反演计算基岩的平稳地震动输入。首先根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2001）的地震影响系数曲线，利用加速度峰值等效原则迭代计算得到地面加速度平稳功率谱密度；然后通过等价线性化法计算地基各土层的剪切模量和阻尼比，将地面加速度平稳功率谱密度作为地面边界上的虚拟稳态输入，运用半无限长剪切梁上的一维波动方程，通过非线性迭代分析求得非线性分层地基下基岩的加速度平稳功率谱密度。该方法可为缺乏地面或基岩地震加速度记录资料的地区的堤坝等大型上部结构及隧道、管道等建筑物的随机地震响应分析提供较为可靠准确的基岩地震动输入，并可得到地基中不同深度的加速度、剪应变等动力响应的稳态峰值期望值，为应用随机理论进行工程抗震计算提供了依据。     

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...     

非平稳地震动过程模拟的谱表示-随机函数方法

在Priestley演变谱理论的基础上,采用随机函数的思想,建议了一类新的全非平稳过程模拟的谱表示-随机函数方法。在谱表示-随机函数方法中,实现了用2个基本随机变量即可精确表达原随机过程的目的。通过选取基本随机变量的离散代表点集,可以直接由演变功率谱密度函数生成具有给定赋得概率的代表性样本集合。以全非平稳地震动加速度过程的演变功率谱为例,验证了本文方法的有效性和优越性。最后,结合概率密度演化方法,进行了Duffing振子的随机地震反应分析与抗震可靠度计算。     

结构瞬时输入能量反应持时谱的研究

现有抗震设计理论大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论的最大缺陷是无法反映地震持时的影响,以地震能量作为设计参数的抗震设计理论则有望弥补这一不足.该文在地震瞬时输入能量概念的基础上,利用统计学原理对结构的反应持时提出一种新的定义,用以描述地震波对结构的持时效应,并通过建立相应的持时谱来研究结构动力参数以...     

设计谱长周期段取值与能量特征研究

基于由随机振动理论得到的功率谱密度与加速度反应谱之间的关系,以及由傅里叶幅值谱精确计算输入能量反应谱方法,提出了建立与设计加速度反应谱匹配的输入能量谱方法。计算了与《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)设计反应谱匹配的输入能量谱,通过与实际强震记录输入能量谱特征对比,对设计反应谱长周期段输入能量特征进行了分析。结果表明,由于规范设计谱长周期段取值比较保守,在长周期段输入能量随着周期变长逐渐增加,与实际地震动记录输入能量谱长周期特征明显不同。根据实际强震记录输入能量谱特征,给出了设计反应谱长周期直线下降段的取值建议。     

基于时变Kanai-Tajimi模型的爆炸地震动拟合

借鉴完全非平稳地震动的研究方法,将VLACHOS C提出的完全非平稳时变Kanai-Tajimi模型用于爆炸地震动的拟合。结合实际爆炸地震动对这两种模型进行分析验证,通过比较拟合爆炸地震动与实际爆炸地震动的加速度时间历程曲线、反应谱、强度包线、归一化累积能量以及累积穿零次数,从时域和频域两方面来分析拟合效果,通过研究表明,单峰时变Kanai-Tajimi模型更适合用于爆炸地震动的拟合。     

基于时变Kanai-Tajimi模型的爆炸地震动拟合

借鉴完全非平稳地震动的研究方法,将VLACHOS C提出的完全非平稳时变Kanai-Tajimi模型用于爆炸地震动的拟合。结合实际爆炸地震动对这两种模型进行分析验证,通过比较拟合爆炸地震动与实际爆炸地震动的加速度时间历程曲线、反应谱、强度包线、归一化累积能量以及累积穿零次数,从时域和频域两方面来分析拟合效果,通过研究表明,单峰时变Kanai-Tajimi模型更适合用于爆炸地震动的拟合。     

基于小波理论的地震动合成方法研究

基于小波模拟信号的基本原理，在借鉴反应谱拟合法的基础上，提出一种采用频带能量控制为主的地震动合成方法，推导了其合成公式。并以合成的地震样本为例，对其频谱特性进行了分析研究。研究结果表明，该方法合成的地震样本函数能准确地反映出地震动的基本特性，特别是地震动的时频非平稳性，具有较高的工程实际应用价值。     

地震动持时效应对阻尼折减系数的影响

阻尼折减系数是建筑抗震设计中确定设计地震作用的重要参数之一。该文采用简谐正弦波和25条集集地震记录,基于单自由度体系不同阻尼比水平的位移反应谱研究了有效地震动持时对阻尼折减系数影响。分析结果表明:阻尼折减系数随有效地震动持时比和简谐激励循环数的增加而减小。基于分析结果的统计平均值,通过非线性多元回归分析给出了考虑地震动持时影响的阻尼折减系数谱。     

基于瞬时输入能量时变特征的SDOF体系位移历程模拟

目前地震能量分析方法的研究多集中于对结构总输入能与总滞回耗能的简化估计,忽略了能量沿时间轴输入历程的不同所导致的结构反应的差别。该文以瞬时输入能量在时间轴上的分布特征（瞬时输入能量时变特征）来描述地震能量输入历程的特点,并通过建立瞬时输入能量时变特征与结构位移历程之间的联系,获得了基于能量参数的结构位移历程求解方法。为...     

汶川地震中SDOF体系地震输入能量需求的研究

基于汶川地震断层距150km内112条水平分量加速度记录,分析断层距、场地类型、地震动持时、上盘和下盘效应、方向性效应对SDOF(single degree of freedom)体系弹性地震输入能的影响。结果表明：近断层断层距30km范围应考虑加速度峰值增大对输入能显著提高的影响;场地越软输入能越大,输入能谱的特征周期并不随着场地越软而向右移动;地震动持时对输入能谱峰值相应周期的结构影响显著,持时越长,输入能谱峰值越大。近断层下盘效应和方向性效应对地震输入能有显著影响,断层距大于30km范围内,下盘效应使中、长周期结构的地震输入能显著提高。     

基于复合强度指标的弹塑性输入能量谱研究

确定弹塑性SDOF体系的输入能量是基于能量的设计方法首先要解决的问题。该文从PEER强震记录数据库选取了188条地震记录并按中国规范进行了分类,采用归一化方法,根据能量谱的特征建议了一种基于复合强度指标的三段式弹性输入能量谱。在此基础上,分析了强度折减系数和阻尼比对能量谱峰值和中长周期段的影响。结果发现：强度折减系数和阻尼比对能量谱峰值的削减作用具有明显的相关性,强度折减系数较大时阻尼比对能量谱峰值的削减作用减弱。根据弹塑性能量谱影响因素的分析统计,通过二次拟合,提出了峰值和中长周期段的修正系数。最后根据研究建议了弹塑性SDOF系统能量谱的确定方法。     

地震地面运动局部谱密度的小波变换估计

已有的不少研究表明,地震地面运动的时频非平稳特性对结构响应有着很大的影响,对这种影响考虑的准确与否直接涉及结构分析的安全性。因此采用能反映时频非平稳特性的时变谱密度(即局部谱密度)来描述地震地面运动是非常必要的。首先从理论上比较了几种局部谱密度的估计方法,指出利用小波变换来估计局部谱密度在精度和速度方面有着相当的优势,有利于局部谱密度在地震动模型化、结构随机响应分析以及动力可靠度评价等方面的应用。然后通过具体算例,对理论分析进行了验证。     

基于功率谱矩阵开方分解的空间相关多点地震动合成方法

基于前人对多点地震动合成方法的研究,提出了一种多点地震动的合成方法。该方法基于复功率谱矩阵的开方分解,将复功率谱矩阵分解为一个Hermite 矩阵与其共轭转置矩阵的乘积,并给出了基于此分解的考虑空间相关性并满足功率谱矩阵的幅值谱和相位谱的求解公式。此外,在合成功率谱矩阵时还考虑了空间各点地震动自功率谱谱强度的变化,以使得合成的多点地震动更好地适用于大跨度结构物的多点输入分析。     

考虑双向地震激励的标准化地震输入能量反应谱研究

以往地震输入能量谱的研究几乎都是以单自由度体系和单向地震输入为前提, 没有考虑地震动的多维性和结构非线性反应的空间耦合性。于是, 建立单质点双自由度体系, 假设体系的弹塑性关系为满足二维屈服面函数的理想弹塑性形式, 基于此模型提出双向地震动作用下标准化的地震输入能量反应谱理论。以硬土、中硬(软)土和软土三类场的地震记录作为体系的双向激励, 建立统计平均的等延性系数标准化地震输入能量谱。分析场地类别、延性系数、两水平主轴方向周期比对标准化地震输入能量谱的影响。分析表明：各类场地分别具有独自的谱形特征和规律性;延性系数对硬土场地和中硬(软)土场地的谱值影响较明显, 而对于软土场地, 除长周期外影响很小;周期比 ζ 对谱值具有一定影响;基于单自由度体系建立的输入能量谱在某些情况下会高估能量反应。     

基于HHT法的地震地面运动局部谱密度估计

采用能反映时频非平稳特性的时变谱密度(局部谱密度)来描述地震地面运动是非常必要的。本文给出了利用HHT估计地震地面运动局部谱密度的方法。从理论上比较了HHT、STFT和多重过滤法等局部谱密度的估计方法,然后通过具体算例,对理论分析进行了验证。指出利用HHT法来估计局部谱密度在精度和速度方面都有很好的优势,可以作为一种有效的局部谱密度估计方法,这有利于局部谱密度在地震动模型化和结构随机响应分析等方面的应用。