非平稳空间相关多点地震动合成方法研究

根据地震波的传播特点,在现有的非平稳空间相关多点地震动合成方法的基础上进行了改进。通过修正随机相位角,使生成的多点地震动在局部场地上具有收敛性。给出了未知和已知相位差谱统计规律2种情况下非平稳多点地震动的合成方法。进一步提出了基于实际地震纪录的空间相关多点地震动合成方法。这些方法可用于大尺度结构的多点输入分析。     

空间相关的多点地震动合成(I)基本公式

本文给出了一套较为完善的多点地震动合成公式,用随机过程理论推导出了合成公式中的幅值、相位角与功率谱矩陈的关系,可在频域合成空间相关的多点地震动时程。     

辽河特大桥项目空间相关多点地震动合成研究

本文针对辽河特大桥项目进行了空间相关多点地震动合成的研究。在单点地震动合成的基础上,引入相干函数反应空间各点的相干性,用视波速反应行波效应,并通过matlab来实现。对4个输入点,进行了地震动合成。合成地震动反应谱与目标反应谱误差在5％以内。     

相关多点地震动合成HOP方法的分析与改进

解释了相关多点地震动合成的HOP方法具有局部场地收敛性,分析了其生成各点地震动幅值相差较大的原因。除第一点外,HOP方法生成的各点地震动自功率谱围绕真实值波动,导致某些频率的能量过大而某些频率变小。由于结构频谱的离散性,如果恰好与能量大的频率吻合,则会激发结构强烈的振动响应,反之结构的响应值偏小,这与实际不符;进行非线性响应计算时或因为某些频率能量过大而使结构进入非线性阶段,则响应的期望值也是错误的。通过对实际地震波传播机制的模拟,提出了改进的HOP的方法。算例表明,此方法具有局部场地收敛性,各点自功率谱吻合给定的目标值,进而保证了各点幅值的一致性,可以用于结构抗震非线性响应分析。     

一种合成多点地震动时程的方法

给出了一种合成多点地震动时程的方法，这个方法只要对功率谱密度矩阵作振型分解。用平稳随机过程理论推导了合成公式中幅值与迟滞相干矩阵分解的关系，而相位角是确定的。     

多点地震动合成简化方法研究

本文在前人研究的基础上给出了一种合成考虑空间相关性多点地震动时程的方法,该方法通过对互功率谱密度矩阵简化,只需要对迟滞相干函数矩阵分解,不需要对互功率谱矩阵进行Cholesky分解,避免了算数矩阵运算,提高了合成的效率。用该方法编制了相应的程序,给出了合成的算例。     

非平稳地震动过程模拟方法(Ⅱ)

在总结回顾具有同一统计特征非平稳地震动过程模拟的研究基础上, 提出了一个模拟产生与某个给定地震动记录具有同一统计特征[CD2]时变功率谱的非平稳地震动过程的方法. 方法具有如下一些特点： 模拟产生的样本过程在幅值上和频率上均是非平稳的, 幅值和频率的非平稳性均取决于目标时变功率谱; 任意一个样本过程的时变功率谱未必符合目标谱, 但在统计意义上却严格符合目标谱. 最后, 论文以Landers地震的一个加速度记录为例对方法进行了验证.     

非平稳地震动过程模拟方法(Ⅰ)

直接由Priestley渐进谱理论导出了非平稳地震动过程模拟的一个谱表示方法. 按照该方法, 样本过程可直接由一余弦级数公式计算产生. 可以证明, 当级数项数足够大时, 模拟的样本过程可准确地反映渐进功率谱规定的性质; 当模拟的样本过程足够多时, 其总体均值和总体自相关函数均趋于相应目标函数; 模拟的样本过程随着级数项数趋于无穷而渐近呈正态分布. 最后对模拟公式的几种特例情况进行了讨论, 其中一种情况得到非平稳白噪声过程模拟公式, 另一种情况退化为平稳随机过程模拟公式.     

基于等效群速度的非平稳地震动拟合方法研究

基于地震动能量传播速度为群速度这一概念,回顾了相位微分和窄带滤波两种频率相依波包时延计算方法及其在非平稳地震动相位拟合中的应用,归纳给出了一种非平稳地震动生成方法,通过模拟2条典型的海底与陆地地震动验证了方法的有效性,并将该方法应用于区域非平稳地震动场模拟中。结果表明:利用该方法所得模拟地震动记录平均加速度反应谱与原记录加速度反应谱有较高的一致性,而且能很好地再现地震的非平稳特性。     

随机地震动场激励下拱坝多点输入的抗震可靠度分析

本文首次将空间随机地震场输入用于拱坝随机振动分析之中，与拱坝三维动力学有限元法结合，完成了三维拱坝在空间随机地震动场作用下的随机振动分析方法及算法的研究，另外考虑动力和静力的叠加，提出了三维空间随机地震动场的拱坝抗震可靠度分析方法，最后编制了相应的程序，对小湾拱坝进行了抗震可靠度分析，并与随机变量的结果进行了比较。     

新型随机地震动模型

在研究结构的随机地震反应时，要用大量的符合场地条件的地震记录作为输入数据。但强震历史记录却不是每个地区都有的，因此根据符合场地条件的现有地震记录建立随机地震动模型具有重要意义。本文利用中国抗震规范2001版修正选取的样本波作为目标波，考虑了幅值和频率的双重非平稳性，建立了新型随机地震动模型——改进的时变ARMA模型随机地震动模型。通过使用残差的卡方检验法，对多种非平稳ARMA模型生成的模拟波进行检验；同时又比较丁模拟波与目标波的功率谱密度图和反应谱图。结果证明：此法能够更精确地反映不同场地条件地震动的频谱和幅值的真实内容，从而建立符合目标场地条件的更为有效的模拟地震动，为相关研究与工程设计架起一座桥梁。     

随机地震动场多点激励下大跨度连续刚构桥的地震反应分析

本文基于随机地震动场的功率谱模型和多点地震激励，建立了大跨度桥梁在随机地震动场多点激励的地震反应分析方法，并数值模拟了某四跨预应力混凝土连续刚构桥的地震反应，考虑了行波效应、部分相干效应和局部场地效应等因素的影响，并与确定性地震一致激励下的计算结果进行了比较。对工程建设具有参考意义。     

大跨桥梁非一致地震动输入的研究进展

对大跨桥梁抗震分析中地震动输入研究的一个专门问题,即非一致输入的研究进展作了系统的整理、归纳,讨论了基于密集台阵观测的地震动空间相关性建模方法和合成地震动场的相关性检验两个主要问题,指出几百米尺度上的地震动相关性是由各点的地震动来源于同一个震源和十分相近的传播途径、场地条件决定的,综合考虑震源、传播途径和场地条件合成地震动场,便于揭示、表达出地震动场的物理本质,包括相关性,高频段地震动的随机性也应该与震源模型的某些随机性和局部场地条件有关.     

基于平稳离散小波变换的地震动时程模拟

人工地震动时程的模拟是结构抗震分析的热点问题.基于平稳离散小波变换理论,利用小波变换的带通滤波特性,推导了各频带小波系数与功率谱密度函数的关系,从而直接采用时变功率谱密度函数,在不同频带上随机生成小波系数,进而通过小波逆变换模拟出同时具有强度非平稳和频率非平稳的地震动时程.对模拟时程的统计特性与目标值进行了比较,证明了该方法的可行性和正确性.     

基于随机Fourier谱的地震动合成研究

本文基于与物理随机模型相对应的随机Fourier谱,通过对地震动非平稳性及其所受影响机制的分析,建立了非平稳地震动合成的新方法。通过引入基本相位差谱,并将初始相角视为随机变量,以相位差谱的分布特性、随机地震动的统计特征以及对结构随机反应的影响为原则,利用计算机程序生成相位差谱,提出了基于随机Fourier谱的合成地震动方法。同时,利用快速FFT技术提高合成精度。根据本文提出的合成方法获得的地震动具有非平稳特性,将为后续研究工作提供合理的地震动加速度时程。     

震源对地震动空间相关性影响的定量研究

在震尖为线性破裂断层模型的假定下,本文根据震源理论和波谱随空间坐标的展开式,定量分析了震源对地震动空间相关性的影响,得到了场地上相距为ｄ的ａ、ｂ两点地震动的Ｆｏｕｒｉｅｒ谱的关系式为Ａｂ（ｆ）＝Ａａ（ｆ）ｅｘｐ（ａ１δｒ０＋ａ２δθ）。其中ａ１,ａ２为与震源参数、介质我和场地位置相关并随频率变化的两个复数,δｒ０与δθ为与台丫相对位置有关的参数。本文给出了计算ａ１和ａ２的理论公式,并对ａ１和ａ２的     

地震动参数间的一些相关关系

利用典型的加速度图和速度图,得到了强地面运动和反应谱各参数之间的相关关系。考虑了以下几种关系：地震动各分量振幅间的关系;各分量振动周期间的关系;地面振动参数及其反应谱相应参数间的关系;各分量反应谱对数空度之间的关系,加速度、速度,位移脉冲宽度间的关系。本文揭示了ＮＩＳ采用的建筑规范和某些实际关系的不一致性,还估计了动力系数对阻尼的依赖性。从这些估计中可以得知,利用反应谱得到的地震裂 精度与使用振幅     

基于Bishop条分法的多点多向地震动作用下边坡稳定性分析

以人工合成的多点、多向地震加速度时程作为地震动输入,基于Bishop条分法推导了地震边坡稳定安全系数的表达公式。在此基础上,针对某一具体算例,分析了不同地震峰值加速度下的不同坡高边坡稳定安全系数的变化规律,并与单点、单向地震动输入的结果进行了对比。结果表明,对于本文给出的算例,在坡高与地震峰值加速度都相同的条件下,多点、多向地震作用下的边坡安全系数要大于单点、单向作用下的安全系数;当坡高小于30 m、地震峰值加速度小于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数与单点、单向相差不大;当坡高大于30 m、地震峰值加速度大于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数相对单点、单向要小36%以上,此时边坡稳定性评价必须考虑地震动的多点、多向特性。     

随机地震动场多点激励下大跨度桥梁地震反应分析方法

地震输入问题一直是工程结构抗震研究关注的焦点。对大跨度桥梁结构，考虑随机地震动场的多点激励而进行地震反应分析较为合理。本文结合大跨度桥梁抗震设计，系统地介绍了随机地震动场的模型以及随机地震动场多点激励下大跨度桥梁地震反应分析的方法。