成都盆地不同工程地质分区内场地地震动参数的计算分析

场地条件对地震动幅值和频谱特性均有影响, 现行的中国地震动参数区划图根据场地类别调整地震动反应谱特征周期, 但尚未考虑到对地震动峰值和反应谱平台值的调整. 以成都盆地为例, 广泛收集了盆地范围内的工程钻孔资料. 考虑到不同工程地质分区内场地地震动参数可能存在较大差异, 在研究区工程地质分区的基础上, 利用等效线性化方法对钻孔进行了土层地震反应分析, 给出了成都盆地内不同工程地质分区的地震动参数调整系数建议值.      

基于渐进谱的幅值和频率非平稳人造地震动拟合

在Priestley渐进谱和常用反应谱拟合技术基础上,提出一种拟合目标渐进谱生成幅值和频率非平稳地震动加速度时程的方法。由Nakayama方法获得目标渐进谱,定义[0,2π]的随机数作为初始相位。在迭代过程中考虑渐进谱和相位的影响,同时调整合成时程的渐进谱和相位,直到满足迭代的收敛要求。本文方法合成时程不仅保留目标渐进谱的时频非平稳特性,相位也具有与实际地震动相符合的时频非平稳性。时程的相关分析表明,输入不同初相位合成的时程在统计上互不相关。     

人造地震动反应谱的非线性拟合

为了进一步提高人造地震动时程对目标反应谱的拟合精度和效率,本文提出了一种人造地震动反应谱非线性拟合方法.在人造地震动反应谱非线性拟合过程中,认为Fouricr幅值谱与反应谱调整项之间满足非线性(幂指数)关系.通过比例拉伸和折叠等数值技巧以促使模拟加速度向目标加速度逼近.算例分析结果表明,人造地震动反应谱非线性拟合方法具...     

考虑相位谱的人造地震动反应谱拟合

本文在回顾了地震动模拟理论及反应谱拟合技术的发展后,提出了一个新的加速度时程曲线的拟合方法,以改进现有反应谱拟合精度和原则。此法不同于常规方法之处有二:(一)在对幅值谱修正时,考虑了傅氏谱各分量对最大反应贡献的正负;(二)对于仅用幅值谱修正不能满足要求的顽固点,提出了相位修正的方法。这一力法使拟合技术更为合理而有效。     

根据渐进谱的统计规律生成地震加速度时程

基于美国西部80条基岩上的近场强震记录， 采用Nakayama方法生成记录的渐进谱， 并参照Kameda方式，用统计方法建立了根据震级、距离等地震参数预测渐进谱的统计模型. 提出一种以渐进谱为目标谱的生成幅值和频率非平稳地震加速度时程的迭代方法. 由于考虑了渐进谱幅值和相位的相互影响，所生成的时程的相位也是时频非平稳的，并在相位调整中识别了相位谱增量符号以加速迭代收敛进程. 最后根据统计回归的目标渐进谱模型和本文提出的拟合目标渐进谱的方法，可生成不同震级、距离条件下的幅值和频率均非平稳的地震加速度时程.      

拟合加密控制点反应谱的地震动时程合成

在传统地震动反应谱频域拟合方法的基础上,提出了拟合加密控制点目标反应谱的地震动合成方法,并在此基础上利用实际算例与传统方法进行了对比.本文方法在每次迭代调整过程中均考虑了对地震动加速度强度包络函数的模拟,并且对调整后的地震动进行了基线校正,从而确保最终合成的地震动时程既能以一定精度拟合加密目标反应谱,又能满足目标包络函数的要求,同时保证积分所得位移曲线不产生基线漂移.数值算例分析结果表明,本文方法与传统非加密控制点目标谱拟合方法相比,在地震动时程曲线合成、反应谱拟合精度以及收敛速度等方面均具有一定的优势.      

地震动相位特性的研究

本文首先从理论上确立了地震动的相位谱和相位差谱的定量关系,指出了相位谱与相位谱主值的本质差别,说明了地震动的相位信息是构成地震动强度和频率非平稳特征的主要因素。在改进量度地震动相位谱方法的基础上,从理论上阐明了在工程上感兴趣的地震波宽频带内,地震动相位谱和幅值谱一样具有规律性。本文的工作表明目前模拟低频地震动的工程方法尚需改进。     

地震动随机函数模型研究(Ⅰ)——模型建立

基于随机过程的随机函数解释,发展了一种随机地震动模型.模型包括两个部分,分别是基于理论物理关系的Fourier幅值谱模型和基于经验关系的Fourier相位谱模型.基于拟加速度谱概念建立的幅值谱模型能够反映强震记录的幅值特性,而Fourier相位谱模型则利用累积相位谱的单值连续特性,以线性多项式与三角级数组合的形式给出.模拟记录与实测记录对比结果显示两者不仅在波形结构上相似性良好,而且反应谱层次亦吻合良好.     

考虑增量时程贡献趋向和误差排序的多阻尼目标反应谱拟合

在目前的多阻尼反应谱拟合的时程调整法中,由于各阻尼、各控制周期点之间的交叉影响,拟合误差容易出现"此消彼长"的现象,进而降低拟合精度和收敛速度。基于现有单阻尼反应谱拟合的时域调整方法,探讨了增量加速度时程引起的最大地震动反应的正负向及阻尼-周期调整顺序对拟合精度和收敛速度的影响,并提出了考虑增量加速度时程的最大反应贡献趋向和按误差排序的改进思路。将改进后的时域调整法应用于核电厂多阻尼目标反应谱拟合上,选取不同时-频特征的天然地震动时程作为"种子"进行拟合,探讨"种子"时程的选取对拟合结果的影响,并提出针对不同工程结构进行目标反应谱拟合时,应根据结构物的动力特性选取初始的"种子"时程。     

考虑地震环境的人造地震动合成方法

本文将经验格林函数法和人造地震动反应谱拟合技术有机地结合起来,提出了一种新的人造地震动方法。利用已有的场地附近的小震记录合成可能发生的大震地面运动,以此作为人造地震动的初始值,通过反复调整初始加速度的傅氏幅值谱来拟合给定的目标反应谱,以得到满足精度要求的人造地震加速度时程。本文方法可以考虑地震环境和局部场地对地震动的影响。所合成的地震加速度时程具有时间强度和频率含量的非平稳特征,并且不需要人为规定强度包线。     

A stochastic model of the Fourier phase of strong ground motion

ＡｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｐｈａｓｅｏｆｓｔｒｏｎ　ｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎＺｈｅｎ－ＰｅｎｇＬＩＡＯ；（廖振鹏）ａｎｄＸｉｎｇＪＩＮ（金星）（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＳｔａｔｅＳ...     

非因果滤波器在强震数据处理中的应用

本文叙述了非因果滤波器的特点,以汶川主震记录为例,采用Butterworth非因果滤波器,研究了加零、余弦过渡以及截止频率对于强震动记录有关参数的影响,对比了四种非因果滤波器在不同阶数下的计算结果,探讨了滤波后的加速度保零和去零的问题。研究表明:借助于在记录的首尾加零得以实现的非因果滤波具有零相位特点,余弦过渡处理对于加零部分与原始记录间的过渡很必要;Butterworth非因果滤波器的计算结果比较稳定,PGV和PGD对于高通截止频率的选择比较敏感,当波纹系数为0.2dB时,宜使用Chebyshev I型非因果滤波器;当波纹系数为3dB时,宜使用Cheby-shev II型非因果滤波器;对于滤波后的加速度数据需要保零以适应数据间的协调。     

特殊长周期地震动的参数特征研究

近断层脉冲型地震动和远场软土层场地类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,当前的规范均很少对这两类地震作用进行具体的规定。研究了近断层脉冲型和远场类谐和地震动的幅值、幅值比（V／A,D／V）、傅里叶幅值谱和反应谱的差别,分析了相位角和作用循环周期数对简单脉冲的影响,并用于解释两类特殊地震动的工程特征。以集集地震动为数据基础,分析了两类长周期地震动的傅里叶谱和反应谱特征;将平均加速度和位移规准反应谱分别与规范设计谱进行了比较。建议设计谱在长周期段考虑近断层作用和软土场地面波效应的影响。     

基于快速傅里叶变换的地震波加速度构成及其幅频特性研究

根据2008年汶川M_S8.0地震广元曾家台(GYZJ)的强震记录,运用Matlab软件对东西向55—75 s的加速度时程进行快速傅里叶变换,得到有限复傅里叶系数,从而将离散的加速度记录转化为加速度随时间变化的函数表达式. 该表达式中包含了50组不同频率的正弦波和余弦波,由此确定了地震波加速度的主要构成. 经回归分析可知, 函数计算值与原始记录的相关系数R为0.9,拟合程度良好; 利用SeismoSignal软件对地震波加速度时程进行谱分析,结果表明在原来的波中频率约为2.8 Hz的谐振分量振幅最大且0—10 Hz这一频段的波最为丰富. 这一结果与函数表达式中频率与振幅的分布基本吻合, 为深入研究汶川地震的动力特性及其对山体动力效应的分析提供了重要的理论依据,具有广阔的应用前景.      

Spatial variation and conditional simulation of seismic ground motion

Spatially varying ground motion (SVGM) may have influence on certain civil engineering structures with spatially extended superstructure and/or substructures. Conditional simulation of spatially varying ground motion (CSSVGM) may be viewed from two different perspectives. Most procedures available in the literature neglect the spatial variability in auto-spectral density (ASD) and estimate the SVGM through cross-spectral density (CSD) which was computed using the empirical coherency models. This paper proposes a coherency model that accounts for the spatial variability of ASD. A framework has been developed for the CSSVGM, through the mapping of both proposed coherency model and ASD over the footprint of an array. Current framework (existing in the literature) accounts for only the phase variability of SVGM while proposed framework accounts for both phase and amplitude variability. Ground motion generated from both perspectives is then assessed with the data recorded over SMART1 and LSST arrays. For the purpose of assessment, a definition of target spectrum based on the direction of arrival is explored. The effect of choice of coherency model on the simulated spatially varying ground motion is investigated first. Spectra resulting from both the perspectives are assessed against the target spectrum. An attempt has been made to predict the SVGM for a future event using a coherency model calibrated against a past event and an estimate of ASD of the seed ground motion. Finally, the effect of form of ASD (of a seed ground motion) on SVGM simulated is investigated by considering the ASD in different forms. Simulating SVGM through the mapping of both coherency model and ASD seems to be more appropriate than through CSD.     

纬度变化和地极运动

远在1687年,牛顿已说到地球自转轴的运动,欧拉在1790年指出:由于地球转动的主要动力矩的方向,并不和地球惯性椭球的短轴方向相重合,将使地球的自转轴发生沿着一个圆锥面的摆动.假定地球为一个刚体时,可以从地球惯性椭球的扁率（或称力学椭率,或动力学扁率）算出地球自转轴运动的周期.     

基于砌体结构破坏损伤的地震烈度物理标准研究

为了研究基于砌体结构破坏的地震烈度物理标准,将15个地震动参数按属性(峰值、频率、持时和能量)分成4类,将地震记录按地震动三要素(峰值、频率、持时)分成3组,求出每组记录作用下砌体结构的延性系数,计算出各个参数值和延性系数的相关系数,比较分析这些相关系数发现地震动峰值加速度、有效峰值加速度、地震动输入能量和滞回耗能都能表征地震动对砌体的破坏势,并且这4个参数都和烈度有很好的相关性,可以作为烈度的物理标准。     

一种有效的地震动速度时程时域特性分析方法

在分析特殊型地震动如近场脉冲型地震动或远场类谐和地震动时,研究和设计人员更关注于地震动的时域特性.鉴于目前尚不具有一种成熟的用于分析地震动时域特性的方法,在研究中通常采用肉眼辨别地震动.但在肉眼辨别的过程中并没有定量的指标描述地震动的特性,因此这种方法容易引入人为的主观性误差.地震动的时域特性主要指地震动的振动周期和强度随时间的变化情况.如有一种定量描述这种变化的方法便能消除肉眼辨别中引入的主观性误差.为解决该问题,本文提出了一种简便、有效的分析地震动速度时程时域特性的速度零点法ZVPM(Zero Velocity Point Method).采用这种方法可以定量地分析地震动速度时程的振动周期和强弱程度随时间的变化情况,并可以通过定义的幅值参数、周期参数和相位参数获取等效的地震动速度时程.鉴于脉冲型地震动对结构具有特殊的破坏作用,本文采用速度零点法分析了24条典型的强脉冲型地震动,并基于速度零点法提出了一种简便的脉冲周期计算方法.为便于工程设计人员快速地获取本文所选脉冲型地震动的等效速度脉冲,文中给出了每一条地震动等效速度脉冲的数学表达式.     

表层沉积物特性对地震地面运动的影响研究

建立包含震源、沉积盆地和表层低速沉积层的二维模型,采用交错网格有限差分/伪谱混合方法求解地震波传播,讨论沉积层厚度和速度对地震地面运动的作用。结果表明:沉积层内产生的地震波的多重反射以及转换会引起地面运动持续时间的延长,它们的相干叠加会造成地面运动峰值的放大;随着沉积层速度的增加,多重反射与转换波的能量减小,地面运动持续时间减小,但是不同速度或者不同厚度的低速层模型均显示出一致的地面运动峰值放大特征。结果说明,在包含震源、沉积盆地和沉积层的模型中,沉积层对地面运动的作用机理更复杂。在实际应用中有必要同时考虑这些因素的综合作用。