不同频谱特性输入地震动对场地设计地震动反应谱的影响

频谱特性是地震动的三要素之一,具有不同频谱特性的输入地震动对场地设计地震动反应谱会产生不同影响效果。基于一维土层地震反应分析计算方法,选取4条历史地震实测记录[1989年美国加州洛马普列塔(Loma Prieta)6.9级地震、1994年美国加州北岭(Northridge)6.6级地震、2008年汶川8.0级地震和2013年甘肃岷县漳县6.6级地震]和1条典型人工合成地震动(濮阳市人工拟合地震动)进行对比,研究具有高频和低频特性的输入地震动对场地设计地震动反应谱的影响。结果表明,以高频成分为主的历史地震动较以低频为主的人工拟合波对反应谱的影响表现为在短周期阶段具有集中放大的影响效果。这主要表现在两个方面:其一,对峰值平台值具有放大效果,历史地震动结果峰值平台值为2.75～2.80间,人工拟合波结果峰值平台值为2.65;其二,对反应谱特征周期具有缩短效果,历史地震动较人工拟合波减小0.05～0.15s。产生上述影响效果,其可能与其高频成分地震动对固有周期较短的场地特点具有一定的共振影响有关。该结果可为建筑物抗震设防方面的研究提供参考。     

基于建筑抗震设计规范的设计用地震动分析

首先利用我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)中的地震影响系数曲线,制成适合于我国抗震设计规范的人工地震波形,然后使用该人工波和日本现行设计用地震动,对隔震结构进行地震响应分析,最后由地震响应结果对所提出的模拟设计用地震动大小进行评价,得到一些有意义结论,供抗震设计人员在设计时参考。     

汶川地震中远场深覆盖土层动力反应分析

对上海佘山地震台在汶川地震中测得的基岩波地震记录进行频谱特性分析,然后以同济大学教学科研综合楼场地土层为研究对象,应用水平成层土层地震反应的一维有限元方法,分析该深覆盖场地在这一实测地震记录作用下的动力反应,并将其与同济大学强震监测台在汶川地震中获得的地表波记录进行对比。结果表明：汶川地震的远场地震动记录中,基岩波的长周期卓越性比地表波更为明显;而在土层剪应变为10-6~10-4的小变形阶段,《上海市地震动参数区划》中给出的各类土壤的阻尼比建议值明显偏小。最后,对阻尼比的修正进行了一些探讨。     

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。     

施甸盆地三维地震动研究

本文利用三维施甸盆地模型以及川滇地区的地壳速度结构,采用谱元法和并行计算技术,考虑地形的影响,模拟了盆地外围中等设定地震作用下施甸盆地地震波的传播,分析了面波的产生和传播,研究了该盆地不同位置剖面地震动的差异和原因.研究表明,小型盆地在中等地震的作用下盆地内部地震动空间差异很大,盆地中较深的小型凹陷更容易汇聚面波,形成更强的振动,位于覆盖层厚度剧烈变化区域的地震动强度也会很大,甚至大于覆盖层厚的区域.较基岩地震动,盆地内地震动持续时间明显增加,地震动的放大作用明显,这也是盆地震害严重的主要原因之一.     

SH波入射时凸起场地的地形和土层放大效应

基于间接边界元法,首先采用Ricker波作为输入波,分别研究了SH波入射时均匀半空间凸起场地、两侧含覆盖土层的岩质凸起场地、匀质土质凸起场地、异质土质凸起场地的波传播特征,同时比较了凸起地形与土层对Ricker波的放大效应,研究表明,覆盖土层能增强场地对地震动的散射和反射效应并延长地震动持时,土层对地震动的放大效应比凸起地形对地震动的放大效应更为显著。在此基础上进一步以Taft波、El Centro波和天津波作为输入地震动,研究了异质土质凸起场地的地震响应,就本文所考虑的模型而言,这3种地震动输入下得到的凸起场地对地表加速度反应谱峰值的放大幅度分别为102.9%、149.9%和186.7%,大大高于建筑抗震设计规范中为考虑地形效应而对水平地震影响系数最大值进行增幅的取值。     

基于机器学习的地震动特征提取与模拟以2021年云南漾濞6.4级地震为例

随着地震动数据数量的增长和质量的提高,将基于数据驱动的机器学习方法应用到地震动模拟中有重要意义。以2021年5月21日云南漾濞M_S6.4地震为例,利用主成分析方法从前震及余震地震动记录中提取特征母波时程,将地震动三要素作为模拟误差约束,在求解母波的线性组合系数时使用多目标优化算法寻优,最终找到帕累托最优解作为模拟目标台站记录时的组合系数,得到模拟地震动时程。结果表明:主成分析法在对实际地震动记录进行特征提取后,得到的特征母波时程可以在一定程度上保留原始数据的主要信息;考虑幅值、频谱和持时这三要素的角度去控制模拟误差,可以使得模拟的地震动时程更加接近真实记录。提出的基于特征提取的地震动模拟方法可以为基于小震数据合成大震地震动提供参考。     

建筑结构罕遇地震响应与地震动位移谱关系研究

本文详细探讨了建筑结构罕遇地震响应与地震动位移谱之间的关系。通过算例分析,对比了大震弹性与大震弹塑性响应的差异,并通过地震动位移谱解释了差异原因。本文比较了人工地震动与包括汶川地震在内的天然地震动位移谱差异,指出了这种差异将导致罕遇地震作用下长周期结构的人工波计算结果普遍大于天然波计算结果。本文依据地震动位移谱给出了罕遇地震分析时的地震动选取原则。     

LNG储罐桩基础隔震长周期地震作用效应分析

为了研究在长周期地震动作用下桩基础-隔震层的相互作用对16×104m3LNG储罐地震响应的影响,本文利用有限元分析软件ADINA进行数值仿真分析,考虑流体的微可压缩性,储液采用FCBI流体单元,输入峰值为0.2g的El Centro位移波和Tcu068位移波,对不考虑桩土不隔震、隔震和考虑桩土不隔震、隔震4种工况储罐的地震响应进行分析。结果表明:采用隔震措施后可以有效降低长短周期地震动作用下储罐的地震响应,但是短周期地震动作用下的隔震效果更为明显,长周期地震动会引起较大的晃动波高。此外,非隔震情况下考虑桩土效应后,地震响应峰值会有所降低,隔震时考虑桩土效应会加大地震响应峰值,由此说明非隔震时不考虑桩土效应的设计方法偏于保守,隔震时考虑桩土效应是安全的设计方法。     

2017年九寨沟MS7.0地震场地特征分析

场地条件对地震动具有较大影响, 研究不同场地条件下的地震动特征对地震动的校正具有重要意义。 本文以九寨沟地震为例, 收集了66个台站的198条三分量强震观测记录和SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)公里格网的DEM(Digital Elevation Model)数据, 从多个角度对场地特征进行分析。 首先根据坡度法使用DEM数据对九寨沟特征进行了场地分类, 然后讨论了不同场地类型下的加速度时程、 加速度反应谱、 地震动衰减等地震动特征。 研究表明, 缺少实测资料的情况下, 地形坡度可以作为Vs30(地表以下30 m范围的平均剪切波速度)的一种替代指标, 利用坡度法可以较快速地对场地进行分类; 利用强震观测记录能够从多角度对台站的场地特征进行分析, 不同场地类型对地震动影响不同, 其中, 土层对地震动具有明显的放大效应。 该结论可以为地震动结果的校正提供依据。     

前驱波检测在地震预测中的应用

基于一种新颖的液体悬浮式长周期、超低频检测技术,避免电磁信号可能产生的一切干扰,由此研制地震前驱波检测装置及分析软件.提取前驱波信号与实际地震进行比对分析,结果表明,利用该装置及分析软件,对于记录前驱波和地震预测研究较以往有新的收获.     

剪切波作用下水平成层场地地震反应的时频分析方法

针对时域、频域两大类弹性波传播理论分析法所存在的缺陷,基于弹性波动理论,概化水平成层场地的分析模型,利用Hilbert-Huang变换,提出了剪切波作用下水平成层场地地震反应的时频域分析方法,并且通过振动台试验和数值分析结果对其合理性进行了验证。该方法不仅能够充分考虑剪切波的峰值、频率以及持时对水平成层场地地震反应的影响,同时也能够为场地设计地震动参数的确定和土工抗震时频设计提供一定的参考。     

基于卷积神经网络的地震预警震级持续估算方法研究

为提高地震预警震级快速持续估算结果的准确性,本文构建了基于多种地震动特征参数的卷积神经网络震级估算CNN-M模型.该模型基于日本KiK-net强震动观测记录,利用其P波触发后3～ 10s时间窗内的幅值参数、周期参数、烈度参数、信噪比参数共11种地震波特征参数以及震中距参数作为输入.本文所建立的CNN-M模型随着地震发生...     

层状围岩隧道交叉结构地震方向敏感性分析

依托某层状围岩深埋铁路隧道工程,以主线单线隧道与横通道正交结构为研究对象,通过ABAQUS建立有限元分析模型.选取12条地震波数据,模拟基岩SV波地震作用,调整地震动峰值加速度和地震动入射方向,对研究结构随地震动输入方向的敏感性进行分析.研究分析得到:二次衬砌在地震入射角度为30°～45°时对地震动方向变化敏感性较低,...     

山东省某立交桥工程场地地震构造环境与地震动参数确定

通过山东省某立交桥工程场地地震构造环境、地震活动特征和场地条件勘探,评价了工程场地的稳定性。利用地震危险性概率分析方法获得了场地50年超越概率10%、5%和2%,100年超越概率5%和2%的基岩地震动参数。采用一维剪切波理论进行了场地土层地震动反应分析,确定了工程场地抗震设计参数。本项研究成果为山东省某立交桥工程选址和抗震设计提供了科学依据。     

多点激励下自锚式斜拉-悬吊协作体系桥地震反应分析

考虑地震动的空间变化效应,对自锚式斜拉-悬吊协作体系桥进行了随机地震反应分析。研究了P波、SH波和SV波作用下该协作体系内力和位移峰值响应的特点,对比分析了均匀一致地面动和多点非一致地面运动对其地震反应的影响,计算中由于虚拟激励法的引入,计算效率获得极大的提高。结果表明行波效应和部分相干效应对该类超大跨径桥梁地震反应有相当大的影响。     

风积土高铁路基震动波的人工合成

地震荷载作用形成的震动波具有非平稳性、随机性等特点。在室内动三轴试验中不能准确将实际的震动波施加给土体试样,也就无法准确研究风积土土体在地震荷载作用时的动力特性。文中首先基于对风积土路基周边地震资料的分析,以与抗震规范相容的功率谱为目标谱,确定需要控制的反应谱的坐标点和反应谱的容许误差,利用三角级数法和快速傅里叶变换法合成了人工地震波;然后利用M ATLAB和震动持时、频率和幅值等实测数据合成了具有一定频谱特性的人工波,从而极大地方便和简化了对震动荷载作用下风积土的动力特性的研究。     

立式储罐滚动隔震地震模拟振动台试验研究

为了降低强震作用下立式储罐的地震响应,根据机械动力学原理设计了滚动隔震装置,同时,根据相似比理论设计了原型为1 000 m3储罐的1∶4缩尺滚动隔震储罐模型。选取3条位移波作为地震动输入,对滚动隔震储罐模型进行地震模拟振动台试验。试验结果表明:滚动隔震后结构体系的基本周期被拉大,避开了地震动的卓越频率;滚动隔震后沿罐壁高度方向加速度峰值降低明显,减震率最高可达75%;罐壁环向应力在储罐的底部和中上部最大,轴向应力在储罐的底部最大,隔震后均有较大降低,隔震效果明显;不同地震动的隔震效果不同,El Centro波的隔震效果最好,同种地震动作用下随着地震能量的加大,隔震效果降低;滚动隔震不能有效降低晃动波高。建议实际工程应采取控制晃动波高的措施。     

软土地基深开挖对场地设计地震动的影响

本文根据南京河西地区所处的地震地质环境、地震活动环境及基岩地震动衰减规律,在场址区地震危险性分析基础上确定该地区的基岩地震动参数,并选取河西地区某个典型工程场地,根据场地上的静、动力性能参数的测试结果,进行场地上层地震反应分析,研究软土地基条件下地基深开挖场地的地震动效应及其对场地设计地震动参数的影响．文中给出了设计基准期为５０年及１００年时对应不同抗震设防水准的设计地震动参数,该结果对河西地区其它高层建筑的抗震设计也有一定的参考价值．     

一种随机有限断层的三维地震动模拟方法——鲁甸地震为例

传统随机有限断层方法只能模拟水平单向地震动,不能完全满足工程抗震设计对三维(两个水平向及竖向)地震动需求.文中在传统方法的基础上发展了一种可模拟三维地震动的随机有限断层方法,利用水平向和/或垂直向P、SV、SH波在频域上的经验表达并结合随机相位合成三维地震动加速度时程.为验证方法的可靠性,模拟了2014年云南鲁甸地震的...