基于小波包的地震信号能量特征分析

借助MATLAB平台,采用小波包变换对唐山地震南北向(北京测点)20s-40s时间段内的地震波进行频带能量分布特征分析,明确并验证了小波包树结点与信号子空间频带的分解排列规律,根据该排列规律编程得到与频带一一对应的分信号,同时计算了分信号的小波包能量及能量百分比。此频带能量分布可以凸显地震波的主要频带,为进一步提取地震信号局部特征提供便利。     

基于小波变换的地震地面运动仿真研究

运用小波变换估计的实际地震波时变谱和三角级数法进行非平稳的地震动仿真研究 ,与基于多重过滤和短时傅氏变换的仿真结果比较 ,表明小波变换估计的时变谱更真实、准确地反映了地震动的非平稳性质 ,生成的人造波与实际地震波在时频特性上更为接近     

近断层地震动特性研究综述

由于近断层地震动对结构的影响比普通地震动的影响大,近断层地震动特性及其影响引起各国学者的广泛关注。通过对近断层地震动的定义与近断层地震动的脉冲特性等相关研究进行归纳总结,梳理近断层地震动对结构地震需求及抗震性能的影响,明确近断层地震动在结构抗震分析中的模拟方法及关键问题。     

基于混合方法的南海海域地震动衰减关系研究

我国南海海域面临俯冲带地震的影响,海域俯冲带地震的工程特性是海域工程抗震研究的基础,为给海域工程地震危险性分析提供合理的地震动输入,对于没有实际地震动数据的我国南海海域,文中提出一种基于数值模拟结合其他区域已有经验衰减关系建立本地衰减关系的方法。该方法采用随机有限断层法分别对南海俯冲带和日本东北部俯冲带板内地震动进行模拟,以模拟的不同震级、不同距离下的大量地震动为基础,回归了日本俯冲带与南海俯冲带地震动衰减关系,并推导二者的定量关系,基于此定量关系和已知的日本东北部俯冲带板内地震的经验衰减关系,最终建立南海俯冲带板内地震动的衰减关系。将文中建立的南海地震衰减关系与日本以及汶川地震衰减关系进行对比,结果表明：不同类型的地震的衰减特征存在一定的差异性,海域俯冲带板内地震的衰减速率要快于我国陆地地区的汶川地震的浅地壳地震;数值模拟结合经验关系的混合方法得到的南海俯冲带板内地震动衰减关系具有一定的应用价值,此方法可为没有实际地震动的地区建立衰减关系提供参考,建立的衰减关系可为海洋工程和近海交通重大工程的建设提供依据。     

基于HVSR谱比动态聚类的海域场地特性研究

海域场地工程特性是海洋重大工程设计、建造、运维的重要基础,也是岩土地震工程的研究热点。收集了日本相模湾海域2000～2018年间6个海底台站的强地震动记录,筛选、前处理后采用Horizontal-to-vertical spectral ratio(HVSR)方法计算了各条记录的傅里叶振幅谱比值。通过动态聚类学习结合最优化分类,获取了相模湾海底台站的最优场地特性。结果表明,动态聚类学习方法针对时序型数据的聚类性能及鲁棒性强,可满足局部及全局分辨率;相模湾海区中台站场地环境可宏观分为海底峡谷区及海洋盆地区,其中峡谷区场地卓越周期显著小于盆地区,且高频衰减较缓;通过局部场地地形坡度,给出了海洋场地工程特性。研究成果可为海域地震动模拟、海洋工程建设等提供参考。     

长周期地震动作用下结构的弹塑性地震反应分析

高层(超高层)建筑自振周期长,在进行抗震设计和验算时,有必要利用长周期强震动进行分析,而目前可靠的长周期强震动记录数据很少。利用几条地震波对多层和高层结构应用时程法(Wilsonθ法)进行分析。结果表明,长周期地震动作用下,高层结构的动力系数随楼层的增高而增大。     

地震动时-频特性对土层场地地震反应的影响

地震动非平稳特性对土层反应有重要影响。为了能够近似定量控制基岩地震动输入特性,文章首先基于时-频包线函数建立能够表征地震动频率非平稳特性的地震动拟合方法;然后选择3条主频率变化不同的加速度记录,引入两种不同的包线函数分别模拟地震动强度或频率非平稳特性,设计了用于土层地震反应分析的三种输入方案,拟合完成42条加速度时程;最后,采用非线性场地反应计算方法对三类土体模型进行计算,分析基岩地震动频率非平稳性对地表PGA和加速度反应谱的影响。结果表明:(1)文章基于时-频包线函数建立的地震动拟合方法能够近似定量控制目标地震动强度与频率非平稳特性,可用于基岩地震动输入的拟合;(2)当基岩地震动主频率变化显著时,不考虑频率非平稳则存在低估地表地震反应的风险,且场地越硬、基岩峰值越大,低估程度越显著;(3)地震动频率时变特征对土层地表反应谱高频部分(2～5Hz)的影响与地震动高频成分集中的时间和土层性质相关:当基岩地震动高频成分集中在强震段时,采用仅考虑强度非平稳的拟合方法可在较硬场地得到相对保守的结果;(4)地震动频率随时间的变化对反应谱放大系数的影响与场地类型和反应谱周期有关,当基岩峰值较大时,对...     

基于小波包变换的长周期结构高频地震动瞬态反应研究

高频地震动对长周期结构的影响往往不被重视,结构瞬态振动的作用通常被忽略。借助小波包分解,以简谐地震反应为理论基础进行多自由度体系在实际地震动作用下的瞬态反应计算。通过长周期和短周期结构工程实例的瞬态反应计算,揭示了长周期结构在高频地震动作用下的瞬态振动规律。研究结果表明,结构在低阶振型的振动位移主要受瞬态反应的影响;长周期结构在高频地震动作用下随建筑物高度的增加,瞬态振动的影响愈加显著。因此,高频地震动作用下,长周期结构的瞬态振动不能被忽略,其最大值甚至超过结构在地震激励期间所发生的共振位移,由此提出以结构基本自振频率与激震频率之比值作为划分长、短周期标准的建议。     

基于MATLAB的地铁隧道爆破震动信号小波分析

采用db8作为小波基函数,对大连地铁某标段爆破震动实测数据进行尺度为7的一维离散小波变换,通过MATLAB程序分别计算其原始信号的功率谱及能量分布,详细分析地铁隧道爆破地震波的能量特点,结果表明:径向、纬向及垂直向频率均主要分布在0 Hz～31.25 Hz,中低频信号成分在总能量中比例较大。     

基于小波变换的爆破振动时频特征分析

应用小波变换方法对短时非平稳爆破振动过程提出了时频特征分析。根据离散小波变换的分层分解展开关系，将爆破振动时间历史信号用分层重构信号进行扫描。应用这些信号可以给出不同频率带上爆破振动的相对能量分布和振动强度的时间变化规律。一个爆破振动实测结果的分析表明，与建立在传统Fourier变换基础上的频谱分析方法相比，基于小波变换的爆破振动时频特征分析可以给出更为准确的细节信息。文中的研究结果为爆破振动结构安全性分析提供了新的途径。     

小波变换在地震动模拟中应用研究

对模拟随机地震动的非平稳性进行了探讨,利用小波变换,通过分析地震动中各频率成分,利用小波系数与功率谱密度函数的关系模拟地震动的非平稳特性,和传统的平稳分析模型相比,更符合地震动实际,为进一步研究奠定了基础。     

中国广义条件参数目标谱构建方法及地震动输入

为了在时程分析中考虑加速度反应谱之外的强度指标,构建了兼顾危险一致性和参数完备性的广义条件参数目标谱用于地震动记录选取。结合我国地震安全性评价中设定地震解耦的特点,提出利用各个潜源微元的贡献率作为权重计算条件均值向量,进而通过拉丁超立方分层抽样得到多元正态分布假设下的广义强度参数条件分布,即广义条件参数目标谱。通过K-S假设检验的D值法在数据库中搜寻最符合目标分布的记录组合作为选波结果。以我国某工程的地震安全性评价为实例,构建同时考虑幅值、频谱、持时以及谱强度指标的广义条件参数目标谱。结果表明：考虑设定地震贡献率修正的强度指标目标分布与单一设定地震的结果存在差异;广义条件谱记录选取结果的危险性曲线和场址概率危险性分析的结果基本一致;在低超越概率水平下, 广义条件谱下的危险一致性不及仅考虑加速度反应谱指标的条件谱。     

基于小波分析的地震动转动分量研究

基于强震时断层附近地面地震动转动分量对单摆式地震仪水平和竖向摆造成的响应差异性,建立采用小波分析获取地震动转动分量的方法。首先采用离散小波变换探讨未修正地震动水平和竖向分量的局部时频特性;进而在水平和竖向分量低频差异性的基础上,建立新的阈值处理方法对水平分量的小波系数进行处理,从而获取了地震动转动分量;最后,通过振动台试验验证了基于小波分析的地震动转动分量获取方法的正确性和精度。结果表明:基于小波分析获取的地震动转动分量的残余倾斜位移与实测的基本吻合,且过滤掉转动分量的水平分量傅里叶谱的低频部分与竖向分量的较为相似;振动台试验验证了基于小波分析获取地震动摇摆分量方法的正确性,且相较于基于傅里叶分析的方法,结果与实际情况更加吻合,精度实现了大幅提高。     

地震动非平稳性对深覆盖场地地震反应的影响

以上海某深覆盖场地为背景,分别选用普通El-Centro波和长周期HKD123波作为输入,采用正交化HHT方法探讨地震动非平稳性对深覆盖场地地震反应的影响。首先,采用正交化HHT方法分析El-Centro波和HKD123波的局部功率谱,比较这两条波的能量分布情况。然后,采用等效线性波动法求取深覆盖场地的地表反应,并采用正交化HHT法对其进行时频特性分析,比较不同强度的不同类型地震波作用下深覆盖场地的反应差异,以及能量分布的变化情况。结果表明,地震动的非平稳性对深覆盖场地非线性地震反应的影响不容忽视。     

基于功率谱的三参量人工地震动合成

常用的地震动功率谱模型及其人工地震动合成方法在功率谱大小量度、引入时域包线造成功率谱的改变、自相关函数随机噪声成分或功率谱随机波动成分的模拟等方面还存在一些不足。细化地震动的功率谱模型,详细论述平方和作为功率谱强度参数的合理性,提出包含随机波动成分的目标功率谱或包含随机噪声成分的目标自相关函数的数学模型及模拟方法,在目标功率谱中引入随机波动成分。给出了利用地震动功率谱数学模型的3个控制物理量（包含随机波动成分的归一化功率谱、平方和、时域包线函数）合成人工地震动的方法,使合成出的人工地震动时程在能量上严格符合平方和,在频域上严格符合归一化目标功率谱,在时域波形上近似符合目标包线函数,并通过算例演示了给出的人工地震动功率谱模型更加符合实际情况。研究表明平方和、归一化功率谱或归一化自相关函数和时域包线函数是地震动功率谱模型的3个重要物理统计量。     

地震动长周期反应谱数值计算方法研究

阐述了国内外反应谱的通用模型及计算方法,并指出其共性问题,简单介绍了等效线性化位移反应谱数值模型,探讨了抗震设计谱的发展趋势以及所涉及的新课题,从而促进抗震设计谱的研究。     

基于KiK-net强震记录的三维地震动强度非平稳模型研究

地震动强度非平稳特性对结构非线性响应有显著影响,准确描述强度非平稳特性对生成人工地震波有重要意义。该文提出了一种描述三维地震动强度非平稳特性的模型,分别给出了其确定性参数取值和随机参数取值。首先以大量KiK-net强震记录为样本,提取其强度非平稳特性|然后选取地震动强度非平稳模型,并使用遗传算法识别出了模型的参数|最后通过统计回归分析给出了各震级、震中距不同场地类别的三维模型参数取值。结果表明,所得强度非平稳模型能够反映地震动强度非平稳特性的规律,可将其用于结构抗震分析和人工地震动模拟中。     

近场地震动对隔震结构的影响分析

运用脉冲分量与宽频分量叠加合成地震波的方法,来研究近场地震动的作用特性.对一5层框架隔震结构进行加载仿真分析,结果表明:脉冲分量较之宽频分量更能使结构响应产生放大作用;同时,脉冲分量的周期及成分占有量均为影响结构响应的重要因素.     

基岩地形对地震动影响研究

在理论分析基础上,采用谱元法研究了基岩地形变化对地震动的影响。结果表明:1基岩面上地震动强度大小与基岩面的产状、地震波入射方向等因素相关。地震波入射方向越接近基岩面切线方向,基岩面上地震动强度越小;越接近基岩面法线方向,则越大。2基岩凸起地形的存在,导致与凸起区相对应地表处的地震动强度减弱,形成地震动强度相对减弱区;基岩凹陷地形的存在,导致与凹陷区域相对应地表处的地震动强度增强,形成地震动强度相对增强区。3基岩地形陡度不同,地震动强度相对变化区不同。基岩凸起地形作用下,地震动强度相对减弱区是基岩凸起区的1.13~1.69倍,具有随陡度增大而逐渐增大的趋势;基岩凹陷地形作用下,地震动强度相对增强区是基岩凹陷区的0.5~1倍,具有随陡度增大而逐渐减小的趋势。4覆盖层厚度不同,地震动强度相对变化区也不同。基岩凸起地形作用下,地震动强度相对减弱区与基岩凸起区的比值具有随覆盖层厚度增大而逐渐增大的趋势;基岩凹陷地形作用下,地震动强度相对增强区与基岩凹陷区的比值具有随覆盖层厚度增大而逐渐减小的趋势。     

强地震动随机合成中震源谱模型的改进

为了消除合成的地震动幅值对子源尺寸的依赖,全面介绍了地震动随机合成中震源谱模型的一个改进,突出凹凸体对高频地震波的控制作用,拐角频率与子源错动量相关,且随着破裂的发展、破裂的子源数目逐渐增加有所降低。同时,提出在震源谱模型中增加标度因子补偿震源谱参数随破裂面扩展变化引起的能量损失的方法,通过算例说明了远场总辐射能随子源尺寸的变化明显减小。