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...     

拟合D-V-A联合谱及峰值速度的地震动调整方法

基于Mallat算法,将地震动加速度时程采用2阶基数B-样条小波分解,以寻找对峰值速度及峰值加速度影响最大的小波分量,并在此基础上,通过改进调整地震动的时频小波分析法与时域叠加小波函数法,以实现对D-V-A联合谱、峰值加速度(PGA)及峰值速度(PGV)的拟合.算例结果表明,该方法具有很高的拟合精度.     

拟合多阻尼比目标反应谱的高精度地震动调整方法

基于地震动调整效果的衡量指标比较了时域合成法和时频分析法的优缺点,在推导阿里亚斯强度与绝对加速度反应谱定量关系的基础上,将时域叠加小波函数法和时频小波分析调整法相结合,提出了一种能保留地震动强非平稳特性、对真实地震动相位差谱改动较少、能同时拟合多阻尼比目标反应谱的高精度地震动调整方法,并通过拟合美国规范D-V-A联合谱的算例证明了该方法的精度和通用性。     

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.      

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。     

拟合峰值速度与目标反应谱的人造地震动

提出一种以绝对加速度反应谱和峰值速度为目标的合成人造地震动时程的方法.该方法首先利用传统的在频域内调整傅里叶幅值谱的方法,生成以给定峰值加速度、反应谱和强度包线为目标的初始加速度时程a(0)g(t);然后利用在时域内叠加窄带时程的方法来进一步调整a(0)g(t),以使其峰值速度逼近目标峰值速度,并且提高对目标反应谱的拟合精度.算例分析结果表明,该算法所得结果具有很高的拟合精度.     

基于时域叠加的反应谱拟合的新方法

本文研究了反应谱拟合的时域叠加法,发现时域叠加法保留了实际加速度记录的全部相位特性和时变频谱特性,对原始地震动修改最小,在大多数情况下,可保留输入记录的非平稳特性和保持原始地震动的自然积分关系,是一种比较精确的方法。在此基础上本文提出了基于时域叠加的反应谱拟合的窄带时程反演构造法。该方法通过单自由度体系的稳态反应推导出窄带时程与反演输入时程之间的关系式,无需进行复杂的傅里叶逆变换,计算量小且精确简便,可非常方便地求出反演输入时程。通过本文方法可对任意时程波进行调整改造,改造后的地震动加速度时程既能与设计目标反应谱相符,又能保持原地震动加速度在时域上的特性,改造前后的时程波具有高度相似性。算例分析结果表明,本文方法合理可行,且拟合精度较高。     

基于小波函数的地震动反应谱与峰值位移拟合方法

采用数值方法合成地震动时,除对反应谱拟合外,对峰值位移的拟合和天然地震动非平稳特性的模拟也具有重要的意义和工程应用前景.本文基于小波函数的拟合方法,提出了一种能够同时合成目标反应谱和峰值位移的地震动加速度时程.数值算例表明:该方法具有较快的收敛速度,可用较少的迭代运算实现对目标反应谱和目标峰值位移的较高精度拟合;相较于...     

一种深厚覆盖层场地地震动参数的确定方法

基于欧美规范确定了坐落在深厚覆盖层上KH抽水蓄能电站上、下库场地基本运行和最大设计地震动峰值加速度、反应谱和时程等动参数。首先依据场地区域地震烈度区划图、特征周期区划图和依据场地地质地震条件选取的5条种子实测地震动确定场地基岩输入加速度时程、峰值加速度和设计反应谱,进而基于各土层地质参数和一维弹性波传播模拟程序确定覆盖层表面的平均峰值加速度、平均反应谱和5条地震动时程,对所得到的平均反应谱和峰值加速度进行光滑处理后确定可用于各建筑物结构抗震设计的地震动参数,包括覆盖层表面水平向动力响应加速度时程、峰值加速度和设计反应谱。该方法可较好地保留输入地震动的真实动力特性,如持时、相位和频率等,为我国规范中建议的确定场地地震动参数的方法提供有益的补充。     

人工拟合地震动时程参数对场地反应的影响分析

采用目标谱拟合法人工合成地震动时程,拟合过程中对包络线参数进行定量的变化,进行土层地震反应分析.根据其对场地反应的影响,讨论时程参数对人工拟合地震动时程的影响规律,为场地抗震设防参数的选取提供依据.研究结果表明:t1、t2和c不同时,所拟合的地震动时程对土层地震反应结果有较大影响,其影响程度与土层结构关系密切.     

强震地面运动超随机特性的几点注记

本文详细论述了功率谱与功率谱密度、平方和SS与平方平均值MS的适用范围及物理意义,比较深入地分析了平稳和非平稳加速度时间历程的统计特征,通过引入时域包线获取特定相位的方法,考虑了非平稳特性。本文基于非平稳时间历程,在不考虑频率非平稳性的基础上,提出了设计地震动三要素:(1)平方和SS;(2)归一化自相关函数或其对应的功率谱;(3)地震动时域包线.本文提出了在设计地震动合成中考虑超随机特性的实用方法,并指出地震动的超随机特性(即归一化功率谱的锯齿状波动部分,或归一化自相关函数的随机噪声部分)与相位的随机性是地震动随机特性的两个重要方面。本文将地震动的统计分析直接建立在非平稳时间历程的基础之上,从而避开了要对地震动进行平稳化处理的困难。这样提取出的地震动统计特征完全是以真实地震动记录为基础的。应用这些统计特征,可模拟出符合统计要求的基于非平稳时间历程的设计地震动。最后本文还讨论了工程上常用的将反应谱近似转换为功率谱的转换式的一些缺陷。     

反应谱控制选波的地震动时频非平稳特性差异性分析

时程分析法中地震波的选取关乎结构抗震分析结果是否准确,基于规范反应谱进行选波分析,研究不同选波控制指标下所选出的地震波在时域、频域等方面的特性及误差大小,并进行工程验证。结果表明:采用拟合反应谱选波方法所选的地震动在时、频域上特性差异较大,是导致时程分析法中结构响应差异性较大的主要原因,且选用更为严格的控制指标并不能有效降低所选出地震动时频非平稳之间的差异性。     

Modal-based ground motion selection procedure for nonlinear response time history analysis of high-rise buildings

The selection of representative input ground motions (IGMs) is important for a proper nonlinear response time history analysis (NLRHA) of modern structures. The prevailing IGM selection procedure requires that the response spectra of selected ground motions are matched with the code-specified design spectra, while the effect of the frequency contents combination in the time domain on the multimode interactions is not considered. Ignoring the effect of the frequency contents combination in the time domain of IGMs may cause significant variations in the analysis results for selected IGMs, although they are matched to the same design spectrum. In this paper, a modal-based ground motion selection (MGMS) procedure is proposed as a supplement to spectrum matching-based IGM selection procedures for selecting proper IGMs that can sufficiently induce the multimode interactions. In the proposed procedure, three equivalent single-degree-of-freedom (ESDOF) systems are developed by pushover analysis. NLRHA is then conducted for these ESDOF systems with a set of 20 seed IGMs chosen by the spectrum-matching–based selection procedure. Finally, seven IGMs are selected from the seed IGMs for NLRHA in the full structural model. To verify MGMS, seismic demands of high-rise buildings were computed by NLRHA with seven MGMS-selected IGMs, seven IGMs with closest spectrum matching, and groups of seven randomly selected IGMs derived from three different sets of 20 seed IGMs. The computed seismic demands with MGMS-IGMs show very good agreement with the mean demands determined using the whole set of seed IGMs, while the deviation is much lesser compared with those groups of randomly selected IGMs.     

基岩地震动参数与震级和距离的关系

关于强地震对结构的作用,应当考虑随时间变化的地面运动的全过程。 这个过程的统计特征是由震级、中间介质及地表土层的特性决定的。 因为现在已经有了从基岩运动推算地表运动的可靠方法,所以搞清基岩运动的特征并由此对基岩运动的过程作出估计,显得特别重要。 本文对美国27个基岩台上的强震记录的反应普以及几个最大值与震级和震源距离的关系进行了统计分析,找到它们的关系。从这些关系出发,对指定的震级和震源距离的基岩,可以估计它的运动特征,并人工造成一组运动过程。      

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.     

大跨度斜拉桥时程分析输入地震波峰值调整方法

地震波峰值调整常采用基于地震动峰值加速度（PGA）的方法来实现,而现行规范中设计反应谱的峰值加速度为有效峰值加速度（EPA）,建议采用EPA进行峰值调整。首先,分析PGA和EPA含义及其内在联系,总结国内外现有的EPA计算方法,根据桥梁结构与建筑结构的不同特点,修正桥梁结构时程分析EPA的计算公式。其次,研究EPA计算中地震波反应谱的平滑处理问题,并提出3种峰值平滑方法,分析相关参数的取值及各方法的优劣性。最后,将此方法应用于一座大跨度斜拉桥进行时程分析,比较基于PGA和EPA两种不同峰值调整方法下结构的位移和内力结果。结果表明,应用基于EPA的峰值调整方法得到的时程分析结果更加可靠。     

Change in response of bridges isolated with LRBs due to lead core heating

This study focuses on the response of seismic isolated bridges subjected to near-field ground motions with distinct pulse type behavior in terms of maximum isolator displacements (MIDs) and maximum isolator forces (MIFs) transferred to the substructure. The employed isolation systems are composed of lead rubber bearings (LRBs) with bi-linear force-deformation relations that consider cycle-to-cycle deterioration in the yield strength of the LRBs due to heating of the lead core. MIDs and MIFs with due consideration of cycle-to-cycle deterioration are compared with that of non-deteriorating ones. Bounding analyses are also performed for comparison purposes. Nonlinear response history analyses are conducted with two bins of ground motions recorded at different soil conditions to investigate the effect of ground motion characteristics. Results indicate that MIDs are overestimated by lower bound analyses when seismic isolated bridges are subjected to near-field motions with high velocity pulses especially for the bearings with higher Q/W ratios.     

基于小波变换的长周期桥梁选波方法研究

时程分析输入地震波的选取对长周期大跨度桥梁影响显著。本文基于规范目标谱,以MATLAB为依托,通过选取最优小波基并利用小波系数迭代法实现频域调整,使地震波反应谱不断逼近给定目标谱,最后结合相对误差和长周期拟合参数两个指标进行综合评价,选取适用于长周期大跨度桥梁的时程分析地震波,提出长周期桥梁全过程批量选波方法。将该方法应用于奉节长江大桥,与基于时域调整方法的Seismo Match选波软件对比选波效果,并将选波结果应用于背景桥梁的时程分析。结果表明,利用本文选波方法所得结构关键截面响应与软件选波所得响应在横桥向和竖桥向存在一定差异。本文方法可为长周期大跨度桥梁时程分析选波提供参考。     

Simulation and generation of spectrum-compatible ground motions based on wavelet packet method

This paper deals with the problem of generating spectrum-compatible artificial accelerograms for seismic dynamic analysis of engineering projects. A wavelet-packet-based, two-step procedure for the issue is proposed. The first step is to generate acceleration time history that could account for temporal and frequency non-stationarities of recorded ground motions. The second step is to decompose it into a desired number of wavelet packet vectors with high frequency resolution and non-overlapping frequency contents. Then each wavelet packet vector is scaled suitably and iteratively for the response spectrum of the simulated accelerogram to fit a specified design spectrum. The advantages of this procedure are that it can simulate user-specified acceleration time history with only 6 input parameters and the adjusted accelerogram has similar characteristics to the recorded one. The proposed procedure has been illustrated by simulating and modifying acceleration time history that are compatible with two different design spectrums for nuclear power plants. In addition, iterative efficiency of the method is investigated by simulating and adjusting acceleration time history for 100 successive times. The maximum relative error of the 76 period control points can reach 6% or below. Results show that the proposed method is effective and practical to generate and find spectrum-compatible ground motions with both stochastic and deterministic aspects.     

地震反应分析中输入界面的选取对地表地震动参数的影响

地震反应分析中输入界面选取合理与否对设计地震动参数有重要影响。基于唐山地区钻孔剖面,分别选取剪切波速为500m/s的硬黏土和800m/s的岩石顶面作为基岩输入界面,采用一维等效线性化方法讨论中硬场地输入界面的选取对地表地震动参数的影响,结果表明:(1)地表峰值加速度放大倍数及地表加速度反应谱特征周期都随输入界面深度的增加而递增,且这种递增与输入地震动的强度及频谱特性都有密切联系;(2)随着输入界面深度的增加,地表加速度反应谱几乎全频段内增大,仅在短周期内出现减小的情况,但幅度十分有限;(3)中硬场地地震反应分析中基岩输入界面宜取剪切波速为800m/s的土层顶面。