拟合反应谱峰加速度和峰速度的人造非平稳地震动

为满足重要工程对设计地震动的需要,文中研究了一种考虑场地附近天然地震记录数据相位非平稳特性、同时拟合S0A(T)、PGA和PGV的人造地震动技术,并以新疆玛纳斯县城区基岩场地为例,利用该区域强震记录提取的天然地震动非平稳相位,进行了非平稳人造地震动的合成。研究成果可为拟合反应谱人造地震动的工程应用提供参考。     

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。     

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。     

相位差谱的分布特征和人造地震动

本文进行了地震加速度记录相位差谱的计算分析。文中指出,强震加速度时程的相位差分布符合对数正态分布,用该分布产生的随相角在合成人造地震动时程时并不需要叠加强度包络函数,所得人造地震动与实际记录十分相近,从而为合成频率含量和强度两者均为非平稳的人造地震动提供了一个实用性较强的方法。本文将对数正态分布相位差谱与正态分布相位差谱生成的人造地震动分别与实际记录进行了比较,结果表明用对数正态分布相位差谱合成的人造波与实际地震动吻合得更好。     

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...     

相位演化零点时间与地震动模拟研究

提出了多频分量相位演化零点时间的概念.对于复杂非平稳地震动过程,为降低求解多频分量相位演化零点时间的工作量,引入地震波波群演化的思想,在地震波相位谱敏感性分析的基础上,考察了典型实测地震动时程的模拟.结果表明,拟合地震动过程与实测非平稳地震动吻合较好,本文提出的相位谱重构方法具有重要的实践意义.同时,这一方法也为非平稳...     

九寨沟MS7.0地震强地震动模拟及漳扎镇地震动强度预测

破坏性地震强度预测可用于工程领域抗震设防以及地震危险性分析评估,是防震减灾中一项很重要的基础工作.为了再现九寨沟地震的地震动强度,评估缺失强震记录的九寨章扎台站的地震动强度,本文用经验格林函数法对九寨沟地震进行了数值模拟.选取了震源周边地震动峰值加速度超过10 Gal的10个强震台站进行模拟.因未得到九寨沟地震的余震,初次尝试将汶川地震和定西地震的余震作为格林函数模拟九寨沟地震.模拟结果整体上可以反映各台站地震动的强度特征,尤其是地震动高频成份拟合较好.模拟值的地震动峰值加速度、时程数据、反应谱等与观测值拟合较好.预测结果显示漳扎镇的地震动峰值加速度值约为180~200 Gal.预测结果也表明在缺少大震的余震记录时,经验格林函数法使用其他大震的余震同样可以再现目标地震的强度特征.本研究也为经验格林函数方法在缺乏小震记录地区的使用积累了经验.最后总结了格林函数的选取标准,为经验格林函数方法来预测未来强震动特征积累了经验.     

地震加速度相位差谱分布的数字特征

本文从地震加速度记录相位差谱的分布具有对数正态分布特征这一计算分析结果出发,进一步研究了基岩场地上加速度记录相位差谱分布的统计平均的数字特征——均值(?)、标准差(?)与震级M、震中距R的统计关系。它可应用于工程实际,从而为合成强度和频率含量两者均为非平稳的人造地震动提供了一个实用性较强的方法。文中利用统计分析结果,给出了不同震级、震中距的拟合目标反应谱的人造地震加速度时程。     

地震动特性参数对结构响应影响的近似定量关系

<正>地震动非平稳特性对结构响应有重要影响。通过讨论地震动特性参数的变化对结构响应的影响,建立地震输入对结构影响的近似定量关系。通过分析对地震动强度非平稳特性的描述参数,选取强震平稳段持时和下降段衰减系数来描述地震动强度的非平稳特性,并对大量地震动记录的统计分析确定了各参数的取值范围。基于DOE技术,采用均匀设计分析各参数的实验水平数,及各水平的取值情况,获得24组不同的参数组合。论文基于特定的目标谱,对设计给出的24组参数组合进行分析,对每组参数拟合得到了7     

随机有限断层方法的改进和芦山地震动模拟

随着随机有限断层方法被逐步推广至宽频带地震动的震前预测与震后模拟,该方法存在的2类问题凸显:(1)模拟地震动的频率非平稳特性缺失;(2)高低频地震动的模拟精度不一致。文中探索上述问题的改进措施:(1)引入区域地震波传播群速度模型以生成频率非平稳地震动相位;(2)引入王国新改进震源谱代替Brune震源谱以实现高低频地震动辐射水平的调整。将改进后的随机有限断层方法应用于2014年芦山地震(M_w6.7)的强地震动模拟,模拟结果验证了改进措施的有效性:新引入相位使得模拟记录的频率非平稳特性趋近于真实记录;新引入震源谱模型在一定程度上可实现高低频地震动的一致精度模拟。     

基于希尔伯特变换的非平稳地震动模拟方法的验证

基于希尔伯特变换的非平稳地震动模拟方法能够生成一系列地震动样本,具有与给定天然地震动相似的非平稳特征. 该方法在模拟天然地震动时域波形的形态和能量的时频分布方面,效果非常显著且已得到验证. 本文以理想单自由度体系弹塑性地震反应为基础,深入验证该方法在模拟天然地震动对结构影响效应方面的效果. 研究结果表明,该方法能够较好地模拟天然地震动的工程特性,其生成的地震动样本的峰值特性及其引起的结构弹塑性地震响应具有与天然地震动相似的特征.      

A stochastic model of the Fourier phase of strong ground motion

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

Simulation of artificial random field considering the temporal-spatial variation

Introduction For the seismic design of special structures such as nuclear power station, marine platform, long-span bridge and dam, generally the time-history response analysis of the structure under seismic excitation is imperative, which was coded in most seismic design codes. The earthquake records suitable for the seismic situation and site condition are necessary to be used as the seismic input in the dynamic analysis of structures. As a result of the limited observational condition of st…     

考虑时间-空间变化的人工随机场模拟

采用随频率变化的视波速代替随意给定的视波速，并在随机场的模拟中引入相位差谱来考虑地震动的频率含量非平稳性．用谱表示法按不同的设计烈度生成了时间-空间变化的非平稳人工随机场，可用于大跨度空间结构多点激励的地震动输入．      

地震动强度非平稳特性参数与结构响应之间的近似定量关系分析

本文在对实际地震加速度记录统计分析的基础上,给出了能够合理描述地震动强度非平稳特性的参数及其取值范围;然后引入实验设计方法,建立了适合于地震动强度非平稳特性参数分析的实验设计算法,用来分析地震动强度非平稳特性参数的变化对结构响应的影响;最后通过与近似技术相结合,建立了地震动强度非平稳特性参数与结构响应之间的近似定量关系模型.结果表明,本文提出的实验设计方法适合于对地震动强度非平稳特性参数进行分析,该方法在有效地减小计算量的同时,获得了结构响应与参数变化之间的对应关系.基于实验设计方法进行的特性参数方差分析结果表明:地震动的稳态持时对结构地震响应的影响比较显著;对于周期较小的结构,特性参数之间的交互作用对结构地震响应的影响显著,但当周期大于1 s时,则不显著.本文建立的近似定量关系模型能够较好地反映不同特性参数、不同周期结构动力响应之间的联系,为工程实践中基于结构特性合理设置地震动特性参数、合成或挑选地震加速度时程提供理论依据.      

A method for generating fully non-stationary and spectrum-compatible ground motion vector processes

Earthquake ground motion spatial variability can influence significantly the response of certain structures. In order to accurately evaluate probabilistic characteristics of the seismic response of structures, the Monte Carlo simulation technique is still the only universal method of analysis when strong nonlinearities and input uncertainties are involved. Consequently, realizations of ground motion time histories taking into account both time and spatial variability need to be generated. Furthermore, for some design applications, the generated time histories must also satisfy the provision imposed by certain seismic codes stating that they have to be also response-spectrum-compatible. For these purposes, a spectral-representation-based methodology for generating fully non-stationary and spectrum-compatible ground motion vector processes at a number of locations on the ground surface is proposed in this paper. The simulated time histories do not require any iterations on the individual generated sample functions so that Gaussianity and prescribed coherence are suitably preserved. The methodology has also the advantage of providing the fully non-stationary and spectrum-compatible cross-spectral density matrix of the ground motion time-histories that can be used for reliability studies in an analytic stochastic fashion.     

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.      

Simulation of non-stationary ground motion processes (II)

Introduction When doing Monte Carlo analysis of stochastic earthquake response of nonlinear structures, it is necessary to have a great number of ground motion processes with an identical statistical feature; In theoretical analysis of earthquake resistance of structures, to study the effect of one parameter, it is required to keep other parameters fixed, and it is often needed one set of ground motion proc-esses having an identical statistical feature; Similarly, while doing structural model…     

唐山地区强震动记录的应用研究初探

本文给出了唐山地区强震动记录应用研究的两个实例,提出了建筑结构采用时程分析时选用强震动记录的原则和方法,通过对唐山地区强震动记录的分析处理,得到了其峰值加速度及加速度反应谱,确定了本地区进行弹性时程分析时选用的强震动记录;研究了局部场地条件对地震动影响的唐山响堂三维强震动观测台阵,以唐山响堂台阵2号测井(地下32m)的基岩强震动作为输入,通过2号测井的土层剖面,利用2个一维土层地震反应分析程序,分别计算得到地表的峰值加速度和加速度反应谱,并把计算结果与同次地震相应的地表强震动记录峰值加速度与加速度反应谱进行了对比分析。