软件滤波在土体自振柱试验中的应用

自振柱试验是测量土样动剪切模量和阻尼比的常用方法,但由于噪声等环境因素的影响,土样扭剪自由振动的衰减波曲线有时会因高频干扰出现不平滑现象,难以得到合理的测试结果。软件数字滤波是解决这类问题的有效方法。本文通过多种软件数字滤波方法优缺点的对比,认为平均滤波法和惯性滤波法能有效解决试验数据中的高频干扰问题,并分别选择适当的滤波参数,得到了平滑的自振衰减波曲线;最后,采用平均滤波法处理了两组自振枉试验数据。结果表明,软件滤波法确能有效消除不合理数据,得到符合一般规律的土体动剪切模量和阻尼比试验结果,从而验证了其在土体自振柱试验中的应用价值。     

两种识别结构模态参数时域法的对比研究

模态参数是有效评估结构安全状况的关键参数,在结构抗震加固和健康诊断领域得到广泛应用。与频域法相比较,时域法直接利用实测的振动信号识别模态参数,不需要进行频域变换,减少数据处理带来的误差,并且可以实现大型结构的在线识别,真实地反应结构的现状。以同济大学12层钢筋混凝土标准框架振动台模型试验完整数据为对象,在详细介绍ITD法和复指数法2种时域法理论的基础上,通过编程选取结构不同测点的振动加速度时程数据,识别了小震和强震工况下12层钢筋混凝土框架模型振动台试验模型的模态频率和阻尼比,并结合移动谱识别结构模态参数的时变特性。结果表明:ITD法和复指数法可有效地识别结构的模态参数,自振频率的识别精度较高,而阻尼比的离散度较大;小震工况频率变化值不大,而强震工况频率值较初始时刻有明显的下降,这与试验现象是吻合的,进一步说明移动谱与这2种时域法相结合可以反应结构在塑性阶段的参数时变特性。     

不同谱拟合方法对场地地震反应的影响研究

在结构的抗震分析中.为使地震波的加速度反应谱能够与目标谱拟合,提出了不同的谱拟合方法。由于场地条件影响结构场地的危险性分析及结构反应分析,因本文旨在研究不同谱拟合方法对场地地震响应的形响。根据某实际场地的目标反应谱选择14条实测地震波,对时城修正方法和频域修正方法对场地地震反应的影响进行了评估,且选择了循环应力比率和场地放大系数以及有限滑动位移等参数来表征场地的地震反应。研究表明,使用时域修正方法与频域方法会使循环应力比率比放缩方法略微减少,而场地放大系数基本一致。对于有限滑动位移而言,在较浅的土层,放缩法所得到的有限滑动位移略大,而对于较浅的土层,则得到位移较小。     

复阻尼振动方程频域解法中有关问题的研究

以地震反应谱的形式，阐述了复阻尼系统在频域求解过程中容易出现的问题。通过理论与计算分析得知，这些问题对反应谱计算有很大的影响。另外，还初步分析了时域精确法及频域分析方法的计算效率，认为时域精确法比频域分析方法的计算效率高。     

基于复阻尼理论的混合结构Rayleigh阻尼模型

混合结构的阻尼矩阵不满足经典阻尼条件,导致传统的模态叠加法无法适用。复阻尼理论无法适用于时域计算,其自由振动响应中存在发散现象。针对混合结构的阻尼矩阵非比例性和复阻尼理论的时域发散性,基于频域等效原则构建了求解Rayleigh阻尼系数的数学优化模型,进而得到与复阻尼理论等效的Rayleigh阻尼运动方程。算例分析表明:依据位移时程响应和结构等效阻尼比可证明Rayleigh阻尼运动方程的正确性。基于本文研究成果,等效复阻尼理论的混合结构Rayleigh阻尼运动方程可直接采用模态叠加法,结合其确定的结构等效阻尼比,为混合结构的振型分解反应谱法提供理论依据。     

基于全波形采样的激电多信息提取方法研究与应用

激电法是地质勘查中的一种重要方法,时、频域测量各具优势,但传统的时、频域测量实现方法相对独立.根据频域和时域可相互转换的理论,本文提出一种基于全波形采样的时频激电多参数提取的地球物理数据处理方法.采取时间域激电法的观测模式,接收机高精度同步记录整周期电压-电流全部采样点的波形数据,通过该文提出的处理方法,仅一次供电和测量即可提取多种时、频域激电参数:时域激电的视电阻率、视极化率和频域激电的多频视电阻率、视相位、视频散率、去耦后的视相位等参数.在云南保山某典型矿区开展方法的试验应用,提取了地质体大量的相关激电信息,总结了目标体的激电参数响应规律.应用结果表明,该方法便捷高效,抗干扰能力强,相较于传统的时域激电测量,多种参数组合可提升对目标地质体的认识,增强激电法的应用效果.     

地基动力特性参数分析中的点峰法与多峰法

长期以来我国规定用点峰法分析动力基础线位移幅频响应曲线,但得出的地基阻尼比偏低,因而在动力基础设计规范中的阻尼比也偏低。经测试分析比较,提出多峰法可以提高地基阻尼比。多峰法已用于液压振动台基础设计,较为经济,多年来使用良好。现对两个方法的区别包括刚度予以说明。     

结构物理参数时域识别的振动台试验研究

在输入未知条件下,为了识别非线性参数系统,并消除噪声异常点的影响,引入修正Levenberg-Marquardt法和矩形窗法,建立SVD-mLM法,改进了复合反演算法。为了验证改进算法,设计一个五层单跨钢框架模型进行振动台试验,测试获得含有真实噪声的动力响应,采用改进的复合反演算法,研究了结构物理参数时域识别和输入反演问题。振动台试验研究表明结构物理参数识别和输入反演结果是可信的,验证了SVD-mLM法、矩形窗法和改进的复合反演算法在识别结构物理参数和反演输入时的可行性和有效性。     

阻尼对结构模态测试精度影响的试验研究

结构振动是多个振型参与的结果。在结构抗震设计及地震工程相关领域,结构模态数值的应用程度越来越高,其准确程度从根本上关系到结构设计和工程抗震的实现效果。为考察阻尼对实际结构模态测试结果的影响,设计了三层剪切型钢框架模型及可调硅油阻尼器。计算其理论模态,并通过三种常用的模态测试方法,对其在阻尼比由小到大逐渐增大的各种工况下的频率和振型进行测试。试验结果表明:阻尼比对结构模态测试结果确有影响,测试精度随着阻尼比的增大而降低,但在实际结构阻尼比量级时,常用测试方法得到的简单结构的模态结果精度可以满足工程计算需要;脉动法、初位移释放法和激振法的测试精度依次提高。     

黄土微观参数指标与阻尼比关联度研究

对岷县地震台、庆阳黄土塬2~12m深度土层的粉土、粉质黏土样品,利用室内动三轴试验和扫描电镜试验,测定阻尼比和微观结构特征,研究了粉土、粉质黏土的阻尼比随深度的变化及应力应变关系,采用灰色关联度方法,分析了黄土竖向（沉积方向）和横向（垂直于沉积方向）的微观结构参数对阻尼比影响的主次关系及其权重。研究结果表明:小应变下,粉土和粉质黏土阻尼比随着深度的增加而减小;粉土和粉质黏土的微观参数与阻尼比有一定的关联性,粉土竖向的微观参数对阻尼比的影响较为敏感;粉质黏土横向的微观参数对阻尼比的影响更加敏感;影响权重方面,粉质黏土的平均形状系数影响权重最大,对阻尼比的影响最大;粉土的平均形状系数、分形维数和概率熵影响权重最大,对阻尼比影响最敏感。平均面积无论在关联度还是影响权重方面对阻尼比影响最小,该结论粉土与粉质黏土保持一致。     

Prediction of earthquake energy input from smoothed fourier amplitude spectrum

This paper attempts to show analytically that the energy-input spectra of damped SDOF systems and undamped MDOF systems excited by an earthquake motion can be predicted by smoothing the Fourier amplitude spectrum of the base acceleration. The spectral window for smoothing in the frequency domain for a damped SDOF system is identical with the probability density function of the time-variant or instantaneous vibration frequency resulting from non-linear hysteresis. The spectral window for an undamped MDOF system is identical with the set of squared participation factors associated with vibration modes. It was found that the increase in damping factor and the increase in participation of higher modes provide wider spectral windows, resulting in more flattened or unaltered energy-input spectra due to enhanced smoothing effects.     

Data correction of the force balanced accelerometer

Conclusion Successive formula method for data correction of force balanced accelerometer proposed in this paper is obviously effective for time domain data processing. The method has such characteristics that computing precision is high and is not artificial ascertain filter frequency window. Using successive formula can give a parameter identifying method of the damping ratio and the natural angular frequency for force balanced accelerometer. On this problem, we will research in another paper.     

强震动记录H/V谱比法计算处理的若干关键环节

强震动记录H/V谱比法自提出以来,已广泛应用于地震工程各研究领域中。但对数据处理的2个关键环节——Taper预处理及傅氏谱平滑未有详细研究。因此,本文针对强震动记录H/V谱比法计算涉及的重要数据处理过程,对四川地区19个强震动台站在汶川地震余震中获取的642组强震动记录开展研究。研究实例表明:S波H/V谱比振幅在周期 < 1s时高于全时程,论证计算H/V谱比时截取S波窗口的必要性;S波窗口的截断会引起傅里叶振幅谱的边瓣效应,若不加以处理,将显著影响低频部分H/V谱比结果,Taper预处理对于消除这种截断误差具有良好效果;在兼顾平滑效果及卓越周期识别准确度的基础上,通过不同带宽的Parzen窗试算,认为0.5Hz带宽宜用于傅里叶H/V谱比曲线平滑。     

全球地震灾害发展趋势综述

基于EM-DAT（OFDA/CRED）国际灾害数据库及美国地质勘探局（USGS）给出的数据,提取全球1970—2018年干旱、地震、极端温度、极端气候、洪水、滑坡、火山活动、火灾和块体运动9种自然灾害的相关数据,并进行综合分析,着重分析死亡人数和经济损失。分析结果表明,21世纪以来地震灾害造成的损失最大。此外,2000—2017年全球重大地震尤其是9次特大地震的分析结果显示,可有效减轻地震灾害损失的措施至少包括建立地震预警机制、建设韧性城乡、建立完善的风险排查机制。     

Free‐vibration analysis of a three‐dimensional soil–structure system

A procedure which involves a non‐linear eigenvalue problem and is based on the substructure method is proposed for the free‐vibration analysis of a soil–structure system. In this procedure, the structure is modelled by the standard finite element method, while the unbounded soil is modelled by the scaled boundary finite element method. The fundamental frequency, and the corresponding radiation damping ratio as well as the modal shape are obtained by using inverse iteration. The free vibration of a dam–foundation system, a hemispherical cavity and a hemispherical deposit are analysed in detail. The numerical results are compared with available results and are also verified by the Fourier transform of the impulsive response calculated in the time domain by the three‐dimensional soil–structure–wave interaction analysis procedure proposed in our previous paper. The fundamental frequency obtained by the present procedure is very close to that obtained by Touhei and Ohmachi, but the damping ratio and the imaginary part of modal shape are significantly different due to the different definition of damping ratio. This study shows that although the classical mode‐superposition method is not applicable to a soil–structure system due to the frequency dependence of the radiation damping, it is still of interest in earthquake engineering to evaluate the fundamental frequency and the corresponding radiation damping ratio of the soil–structure system. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

瑞利阻尼矩阵对深厚场地地震反应的影响分析

介绍场地时域分析基本理论和几种常见的阻尼矩阵确定方法,并基于有限差分方法,采用实际地震记录,考虑输入地震动强度和频谱特性,分别选择5种不同的瑞利阻尼矩阵形式,比较分析其对深厚场地时域动力反应的影响。结果表明:不同阻尼矩阵对加速度和反应谱均有影响,影响程度和输入地震动的频谱特性有关;当土层基频接近输入地震动卓越频率时,只根据土层基频确定阻尼矩阵是可行的,但当输入地震动卓越频率高于或远高于土层基频时,该方法会严重低估地表加速度峰值和反应谱谱值,时域分析中阻尼的确定应综合考虑土层特性和地震动频谱特性。     

瑞利阻尼对砂土场地非线性地震响应的影响分析

在地震荷载作用下,自由场地会产生土体侧向变形和地表响应放大现象。由于土体的高度非线性,计算自由场地地震响应时,不同的阻尼比及剪切模量取值是造成其计算结果与试验结果相差较大的原因之一。目前动力计算常采用瑞利阻尼方法,其系数取值会在一定程度上影响计算结果。选用两模态简化瑞利阻尼系数计算方法,分析土体阻尼比及控制频率的取值对计算结果的影响,对比离心机模型试验,利用开源有限元平台OpenSees,采用适合于土体动力分析的多屈服面本构模型(PDMY),建立剪切梁模型模拟三维自由场地,并分析瑞利阻尼参数对自由场地地震响应和侧向变形计算结果的影响。结果表明,针对相对密度为60%的Nevada干砂,阻尼比为4%、控制频率比为5时,场地响应计算结果与试验结果较为符合。综合分析显示场地非线性响应时域计算时,应特别注意选用的瑞利阻尼参数值。