应用HHT方法从竖向地震动记录识别场地液化的物理过程

利用HHT方法分析1987年美国Superstition Hills地震在Wildlife场地上获得的地震加速度记录,深入地论述了实际地震中土层液化对竖向地震动非平稳特性的影响,进而达到了应用HHT方法从地震动记录识别场地液化物理过程的目的。     

地震动位移峰值对斜拉桥地震反应的影响

根据同一加速度反应谱拟合了加速度峰值相同、速度峰值相同、位移峰值不同的两组地震动时程。以大跨斜拉桥的三维模型为例，在以上两组时程的激励下，应用有限元立法，对斜拉桥的地震反应进行了分析。计算结果表明：在弹性阶段，地震动位移峰值时斜拉桥的动力响应影响不明显；但当结构进入弹塑性阶段时，在位移峰值较大的一组地震动激励下，桥梁的墩底弯矩和塔顶位移会有更大的响应。     

坡地地形对地震动特性的影响分析

采用有限元有限差分方法，结合人工透射边界理论，研究局部坡地地形对地震动特性的影响，分析坡高、坡角对地形放大效应的影响。研究结果表明:坡地地形斜坡段各点反应谱谱比最大值沿坡高逐渐增大，坡脚点对地震动反应谱谱比呈缩小效应；坡底段各点反应谱谱比接近1；坡起平台段空间点受地形效应的影响较大；坡高和坡角对地形效应的影响较明显，当坡角不变时，不同坡高反应谱谱比曲线形状基本相同，峰值点对应的特征周期随着坡高的增加呈增长趋势，峰值点对应的反应谱谱比随着坡高的增加呈增大趋势，斜坡顶点阿里亚斯烈度比值在地形坡高超过一定数值后随着坡高的增加呈增大趋势；当坡高不变时，大部分频段内反应谱谱比最大值随着坡角的增加逐渐增大，斜坡顶点阿里亚斯烈度比值在坡角达到一定数值后随着坡角的增加呈增大趋势。     

相邻地形对地震动特性的影响分析

基于采用透射人工边界的显式动力有限元方法,研究了相邻凸起地形对地震动反应谱特性的影响,分析了相邻凸起之间距离的变化对地形效应的影响。研究结果表明：1）与单一凸起地形对地震动的放大效应相比,相邻地形的存在对地震动反应谱谱比曲线的形状影响不大,但是却对谱比的值具有较大影响,而且其影响程度的大小与地表观测点的位置有关;2）相邻凸起地形的存在对凸起平台段中点地震动高频成分的放大效应具有较大影响,随着相邻凸起之间距离的增大,该影响效应逐渐减弱,多个相邻凸起构成的组合地形对地震动的放大效应逐渐接近单一凸起地形。     

圆弧状多层沉积谷地在平面P波入射下稳态响应的解析解

规则的沉积谷地对地震波散射问题解析解的研究是地球物理学、地震学与地震工程学等学科领域重要的研究课题之一.Trifunac最先利用波函数的Fourier-Bessel级数展开在极坐标系下给出了半圆形沉积谷地对平面SH波散射问题的精确解析解.其后,Wong和Trifunac利用波函数的Mathieu级数展开在椭圆坐标系下给出了半椭圆形沉积谷地对平面SH波散射问题的解析解.     

考虑远场大震对持时影响的人工地震动时程

概率地震危险性分析方法确定的场地地震动反应谱Sa(T,(),综合考虑了场地周围潜在震源区对场地地震危险性的影响,通常称为一致概率反应谱,即不同控制周期T对应谱值的超越概率相同.在获得Sa(T,()后,还需要以Sa(T,()为目标合成用于场地土层地震反应分析或结构动力反应分析的人工地震动时程,通常步骤如下:     

圆弧状凹陷地形对平面SH波散射问题闭合形式的解析解

局部不规则地形对地震波散射问题是地震工程学重要的研究课题,其研究成果对于揭示地震动强度以及地震震害程度的空间分布不均匀性的物理机制具有重要的理论价值,而且其定性与定量的结果对于一些大尺度工程(如大跨度桥梁、长输管线等)的抗震设计具有一定的指导意义.该问题的理论研究方法通常有数值法和解析法.数值法包括有限差分法、有限单元法、边界单元法、离散波数法、以及各种混合方法;解析法中应用最为广泛的是波函数展开法.     

地震动衰减关系中震中距和断层源距转换

采用"虚拟断层法"给出了地震动衰减关系中震中距和断层源距转换关系。首先,根据已有资料利用经验公式确定虚拟有限断层破裂参数(L,W,Ф,δ,Z_(TOR),hypX,hypY),针对断层走向Ф没有经验公式可用的情况,给出了不同时间尺度下的断层走向确定方案。然后,利用上述7个破裂参数,联合震中距R_(EPI)和场点震中方位角θ,或者震中经纬度LL_(EPI)和场点经纬度LL_(SITE),计算4个断层源距(R_(JB),R_(RUP),R_X,R_(Y0)),无需获取有限断层模型端点经纬度。在此基础上,初步对比了震中距R_(EPI)和断层源距(R_(JB),R_(RUP))的差异及其对PGA的影响,总体上存在R_(EPI)≥R_(JB)和R_(EPI)≤R_(RUP),R_(EPI)产生的PGA介于R_(RUP)和R_(JB)之间,距离差异和PGA差异都随震级增加而增大,随距离增加而缩小最后趋于一致。本文方案可以较好的处理震中距和断层源距引起的地震动差异问题,在地震动预测图ShakeMap制作、核电等重大工程地震安全性评价和新的水工建筑设定地震反应谱确定方面具有一定应用价值。     

线性SDOF体系共振动力响应的Hilbert谱分析

利用HHT方法分析了线性SDOF体系在共振状态下的强迫动力响应,系统地研究了线性SDOF体系在简谐波、线性调频波与正弦调频波输入下处于共振状态时结构动力响应的H ilbert谱与本征模态函数的特征,并且将H ilbert谱、Morlet小波谱及Fourier幅值谱所蕴含的物理意义及分辨率特性进行了比较。研究结果表明,与Fourier幅值谱相比,H ilbert谱在刻画非平稳时程的某些时变特征方面更加直观,其物理意义更加明确,而与Morlet小波谱相比H ilbert谱则具有较高的分辨率。     

双线性单自由度体系强迫动力反应的Hilbert谱与本征振动模态:输入简谐波频率的影响

系统地研究了双线性单自由度体系在简谐波输入下表现出非线性力学行为时,输入简谐波频率对体系动力响应的Hilbert谱、Hilbert边缘谱及Fourier幅值谱的影响.研究结果表明,如果体系输入简谐波频率为f,那么体系动力响应Hilbert边缘谱的能量分布在f附近一个较宽的频带上,该频带的产生是体系动力响应Hilbert谱中所蕴含的波内调制的必然结果,它源自于体系某个本征振动模态瞬时频率的波动,而这种瞬时频率的波动描述了体系屈服与卸载的非线性力学行为;体系动力响应的Fourier幅值谱自3f起,每隔2f就会出现一个幅值明显高出周围其它分量的Fourier“伪”谐波分量,这也是体系非线性力学行为所造成的结果.