利用新参数和软件改进重力固体潮计算程序

重力固体潮的计算无论是在流动重力观测的校正还是在固定台站重力观测值的校正上都是必不可少的,并且很大程度上决定了最终结果的准确性.固体潮的计算程序比较成熟,但是目前大多数程序所采用的公式、参数和方法比较陈旧.为了提高计算结果的时效性和准确度,经过对原公式的详细分析和计算程序的改进,本文给出一个改进的计算公式和计算方法.特别在计算儒略日和六个天文参数时采用J2000.0系统,更合时宜.另外,Matlab是非常优秀的数学计算软件,本文利用Matlab的优势,重新编写固体潮计算程序,最后利用改进的计算程序给出一个计算实例,证明了程序的可靠性和结果的精确性,得到较好的结果.因此,本文利用新参数和软件改进重力固体潮计算程序的方法是成功的,值得在相关计算领域推广.     

一种新型耗能剪力墙的滞回曲线计算分析

为了验证一种耗能剪力墙的抗震控制效果,本文进行了这种剪力墙模型的低周反复荷载试验。利用多垂直杆元模型建立了耗能剪力墙的力学计算模型,并利用该模型建立了计算耗能剪力墙荷载－位移骨架曲线和滞回曲线的计算方法,编制了相应的计算程序,利用该程序对试验进行了分析。计算曲线与试验曲线一致,表明本文采用的计算模型是正确的。     

层状介质中有限震源引起的地面运动的计算对点源情形的拓展

从分层均匀介质中地震波传播的基本理论出发, 参考已有的利用广义反射透射系数矩阵方法计算分层均匀介质中点源引起的地面运动的方法和程序, 考虑了任意几何特征的有限震源及有限震源的震源机制随时间和空间发生变化的可能性, 并考虑了并行计算的发展方向, 本文对点源情况下的计算流程进行了改进, 重新设计编写了计算程序GRTMatSyn, 使其不但适应于点源的情形, 也适应于任意几何形状的、 有限的、 震源机制随时间和空间变化的有限震源的情形． 为了验证该程序的可靠性和计算效率, 设计了必要的有限震源模型和观测点分布, 计算了地面运动, 并与已有的被广泛认可的计算有限平面断层引起的地面运动的程序CompSyn的计算结果进行了对比分析． 结果表明, GRTMatSyn的计算结果可靠、 计算效率较高．      

带粘弹性阻尼器的斜拉索动力混合仿真

利用MATLAB程序编写了针对带粘弹性阻尼器的斜拉索结构地震响应的计算软件,同时利用Visual C++语言开发了PCS8000控制器与计算软件之间的接口通讯软件(PMI),建立起了数值子结构与试验子结构之间数据传输的桥梁。通过MATLAB程序纯理论计算与混合仿真实验的比较,证明实验结果与纯数值计算的一致性,从而验证了斜拉索结构混合仿真的可靠性。     

基于FOCMEC方法反演震源机制解的交互式程序研制与使用

基于P、SV、SH波的初动和振幅比联合反演震源机制解程序包(FOCMEC),结合我国地震波资料的保存格式,利用Delphi面向对象语言,开发交互式FOCMEC方法反演震源机制解程序,并详细介绍了计算原理、使用方法和注意事项。通过严格的测试和对比,认为该程序反演结果准确可靠。     

基于等效线性化方法的一维土层地震反应通用计算程序对比

基于等效线性化的一维土层地震反应计算是目前国内外普遍采用的方法,国外的SHAKE91、DEEPSOIL和我国的LSSRLI-1即是根据这一方法编制的通用计算程序。本文采用这3个程序进行了不同地震波、不同输入地震动幅值下不同场地类型的土层地震反应计算,并对三者的结果进行了全面的比较分析。结果表明:①SHAKE91和DEEPSOIL程序的计算结果完全相同;②当土层最大剪应变均采用时域计算时,LSSRLI-1程序的计算结果与SHAKE91和DEEPSOIL程序基本相同,但有微小差别,其原因是:在基于等效剪应变通过离散形式的剪切模量和阻尼比随等效剪应变变化的关系曲线确定等效剪切模量和阻尼比时,DEEPSOIL和SHAKE91采用的插值方法与LSSRLI-1不同;③当LSSRLI-1程序采用频域经验关系计算土层最大剪应变时,特别是在强地震动输入下得到的土层地表加速度峰值和加速度反应谱与另外两个程序的计算结果有差别,且土层最大剪应变随着输入加速度的增大出现较大的差别。因此,本文建议:当采用LSSRLI-1程序计算土层地震响应时,应使用程序中的时域解方法代替以往默认的频域经验关系方法。     

利用P波初动及振幅比初步计算2005年11月26日九江―瑞昌地震余震震源机制

应用Jeanne L.Hardebeck和Peter M.Shearer编制的利用P波初动和振幅比计算地震震源机制解的程序,使用九江—瑞昌流动地震台观测的地震资料,初步计算了九江—瑞昌地震余震的震源机制;并对单独利用P波初动和利用初动及振幅比这两种计算方法进行了比较。综合最优计算结果,九江—瑞昌地震余震震源机制解为:走向174°,倾角62°,滑动角43°。     

利用地震面波频散反演岩石圈结构的奇异值分解算法

在利用面波频散数据反演介质S波速度结构的过程中,引入奇异值分解方法计算随机逆,利用Wiggins方法对较大奇异值修改和随机逆方法对较小奇异值修改的优点,协调了分辨率和解的关系,改进了随机逆解的精确性和稳定性．模型试算表明,该方法反演所得结果较Harkrider的程序反演结果精确,分辨率更高．     

利用地震面波频散反演岩石圈结构的奇异值分解算法

在利用面波频散数据反演介质S波速度结构的过程中,引入奇异值分解方法计算随机逆,利用Wiggins方法对较大奇异值修改和随机逆方法对较小奇异值修改的优点,协调了分辨率和解的关系,改进了随机逆解的精确性和稳定性．模型试算表明,该方法反演所得结果较Harkrider的程序反演结果精确,分辨率更高．     

利用P波初动及振幅比初步计算2005年11月26日九江-瑞昌地震余震震源机制

应用Jeanne L.Hardebeck和Peter M.Shearer编制的利用P波初动和振幅比计算地震震源机制解的程序,使用九江-瑞昌流动地震台观测的地震资料,初步计算了九江-瑞昌地震余震的震源机制;并对单独利用P波初动和利用初动及振幅比这两种计算方法进行了比较.综合最优计算结果,九江-瑞昌地震余震震源机制解为:走向174°,倾角62°,滑动角43°.     

宁波深厚软土动力特性研究及其地震响应分析

利用Davidenkov模型对宁波深厚软土地区土动力试验数据进行拟合分析,确定相关拟合参数,结果表明该模型能较好地描述软土的动剪切模量和动阻尼比随动剪应变的变化规律。然后,基于等价线性化方法以及ANSYS软件的APDL语言进行简单的二次开发,编写Davidenkov模型计算程序,并利用经典的SHAKE软件进行验证,结果表明该程序计算结果很好,能解决目前商业软件中缺乏合适的土体非线性动力本构模型的不足。最后,利用开发的模型计算分析宁波深厚软土的地震响应规律,并与规范推荐的简化计算公式进行比较分析,结果表明规范推荐的公式得到的土体响应偏大,对于地下结构的抗震设计偏于保守。研究成果对确定深厚软土地区土体动力特性及其地震响应研究提供了合理的计算方法。     

用P波、S波初动和振幅比计算新疆伽师两次强地震震源机制解

针对哈佛大学与USGS给出的1998年8月2日新疆伽师6.1级地震的震源机制解的不同,利用Snoke开发的利用P、S波初动和P、S波的振幅比联合计算震源机制解的程序对这次强震的震源机制解进行了重新计算,同时也计算了8月27日6.4级地震的震源机制解。通过与哈佛大学和USGS的结果对比以及余震分布的分析,表明结果是合理的,同时讨论了这种方法的实用性。     

利用数字地震记录计算震中方位角方法简介

本文介绍了一种利用数字地震记录计算震中方位角的方法，给出了计算程序中的关键语句源码，并通过实例分析证明该方法可以提高地震事件的定位精度。     

基于GPU计算的地震波场高阶有限差分正演研究

本文介绍地震波场高阶有限差分正演及其GPU计算问题,通过数值模拟技术实现地震波正演。对于声波方程,利用泰勒级数展开式得出波动方程的高阶有限差分格式及其离散表达式。运用C++语言和CUDA编写二维和三维GPU正演程序,使用共享存储器提升GPU线程间通信传输速度,并且改善了三维模型情况下共享存储器容量对有限差分阶数的限制问题。建立不同尺度模型针对二维和三维GPU正演程序和CPU正演程序进行计算测试,比较两个程序的计算效率。测试结果表明,无论是在二维和三维的模型下,GPU正演程序的计算耗时都远远小于CPU正演程序的计算耗时,且随着计算数据量的增大,加速效果越来越显著,测试结果可以很好地证明GPU程序相对于单CPU程序计算的高效性。     

利用震后黏弹性位错理论研究苏门答腊地震(M_w9.3)的震后重力变化

本文利用2003—2011年的GRACE RL05数据提取了苏门答腊地震(Mw9.3)引起的震后重力变化,发现断层两侧震后重力变化速率存在明显差异,断层下盘总体变化率为0.55μGal/yr,断层上盘为0.16μGal/yr.基于子断层叠加的编程思想,本文将Tanaka的黏弹球体位错理论配套计算程序(简称黏弹位错程序)加以改造,克服了其近场计算精度不足(甚至错误)的缺陷,可用来研究大地震引起的近场震后位移与重力变化.本文利用改造后的黏弹位错程序计算了2004年苏门答腊地震(Mw9.3)产生的同震重力变化,计算结果在空间分布和量级上均与利用弹性位错程序计算获得的结果一致,验证了我们对黏弹位错程序进行改造的正确性.最后,结合GRACE卫星观测数据,本文利用Tanaka的黏弹位错理论研究了苏门答腊地区的地幔黏性因子.结果表明,该地区地幔黏滞性具有显著的横向差异,当发震断层上下两盘的地幔黏滞性系数分别取8×1018 Pa·s和1×1018 Pa·s时,模拟的震后重力变化在总体空间分布和变化趋势上与GRACE卫星观测结果更接近.     

编译方法在数值计算程序设计中的应用

本文以流动重力测量成果整理的程序设计为例,介绍了计算机的编译方法在编制数值计算程序中的应用,着重叙述了在程序设计中,如何按照观测技术规范的要求,对输入数据规定一套语法法则,以及如何通过扫描、状态语法分析的编译方法,对数据进行分析、判断、处理和计算。使用这样的程序具有数据准备简单,上机操作方便,结果准确一致的优点。     

层状场址自由场动力分析的等价线性法研究

基于等价线性法和一维剪切波传播理论,开发了等价线性法频域计算的C++程序。为验证自编C++程序的有效性,与在工程中广泛使用的SHAKE91程序就某一核电成层土地基进行算例对比,发现两种程序计算所得加速度峰值随高程的变化吻合较好,地震波时程向位移频谱转换时采用不同方法会对计算结果产生影响。     

自锚式悬索桥主桥动力特性分析

以某自锚式悬索桥主桥为研究对象,采用M IDAS有限元程序,建立了该桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振频率和振型,结合计算结果对桥梁的动力特性和刚度特点进行了讨论。计算结果可为该类型桥梁的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。     

基于无人机及光流特征值法的振动台模型动位移测试方法研究

当前振动台模型试验大型、高耸结构的顶端位移测量较为困难,针对该问题提出采用无人机摄影技术对结构顶端大位移进行非接触测量。研究以光流特征值法为理论基础的视频位移识别技术,利用静止点对该方法计算结构位移过程中产生的无人机悬停飘移进行补偿,借助Python编写一套高精度位移响应程序,进行高耸结构模型振动台试验。通过输入不同幅值的地震波,对无人机拍摄的模型顶端位移视频进行程序分析,将输出结果与传统拉线位移计测量结果对比。针对拉线位移计算结果及视频位移识别结果之间的误差,通过FFT高通滤波、基线校正等方法对原始数据进行处理,形成了一套面向无人机摄影测量的处理标准。研究工作可有效地利用无人机代替传统接触式位移传感器,在大量程下实现对结构的顶端位移测量。     

利用P波和S波的初动和振幅比计算中小地震的震源机制解

应用Snoke最新发展的利用P波、 SV波、 SH波的初动和振幅比联合计算地震震源机制解的程序, 使用一些省地震局数字台网得到的数字波形资料, 尝试计算了中小地震的震源机制解, 并与原来仅用P波初动得到的结果进行对比研究。 结果表明, 这种方法是可行的。 该方法为数字地震资料在地震预测中的应用提供了一种新的可能。