厚盖层场地的联合效应和强地面运动随机模拟

对于既缺少深钻孔资料,又缺少数字地震记录资料的厚盖层场地,其场地放大和衰减联合效应(简称\"场地联合效应\")用常规方法估计困难.本文依据强地面运动随机模拟方法的预测方程,用近场中小地震的加速度记录,估计新疆伽师厚盖层场地的放大因子和高频滤波因子之积--场地联合效应,非线性矫正结果显示,场地的联合效应因子在O.5~10Hz大于2,在1~4Hz达到4.依此联合效应因子对研究区的强地面运动进行了随机模拟,预测结果与实际记录吻合较好.     

强地面运动随机模拟中的几个关键问题探讨

在数字观测资料基础上发展起来的地震动随机模拟方法,能较客观地把研究区的震源特性、传播路径影响和场地响应考虑进来,适用于缺乏强震记录的国家和地区。但在实际应用中,有不少关键问题尚未解决,其中,软基岩的场地响应是地震学家一直想解决但始终没有很好解决的问题;另外,厚覆盖土层的场地响应是工程上很关心的问题,由于资料和方法限制,研究工作做的很少;而强震的震源谱对地震动随机模拟结果影响显著,一直都是随机模拟方法的研究焦点。总之,这两个方面的3个问题都是地震动随机模拟方法应用中的“关键问题”,本文在大量的研究工作基础上,对这些关键问题提出一些探讨性的解决途径和方法。     

基于物理的随机地震动模型研究

基于物理联系研究地震动随机性,建立了随机地震动与基底输入傅氏谱、场地固有圆频率和场地等价阻尼比之间的物理关系,从随机傅氏谱函数角度描述了地震动随机过程的随机性本质。结合Ⅳ类工程场地的实测地震动记录资料,由数值方法识别了给出基本随机变量的概率分布参数。与实测记录对比表明,本文建立的随机地震动模型具有明确的物理概念,可充分反映地震动的变异性特征。     

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年云南鲁甸地震的三维地震动。结果表明,改进方法合成的加速度时程波形与观测记录较相似,且模拟记录PGA、0.05~10 s周期段PSA幅值和谱形与观测记录也具有良好一致性,能合理反映地震动随距离的衰减规律;鲁甸地震三维地震动的可靠模拟也验证了路径衰减、路径持时经验模型、高频衰减参数、震源谱衰减率等模拟输入参数的可靠性,可进一步应用于该区域设定地震地震动预测。     

用随机方法模拟唐山7.1级余震地震动场

在系统介绍用随机方法模拟地震动的基础上,用该方法模拟了唐山7.1级余震地震动场。模拟结果表明,唐山地区发生MS7.1级余震时,该地区产生了强烈的地震动,很多区域加速度峰值超过400cm/s2,地震断层面长65km,宽13.5km,地震过程中断层面的平均滑动为1.08m。模拟与记录的地震动持时符合得不好,其原因是随机方法中的经验关系大都是在美国大陆得到的,所以建议加强中国大陆相应的地震动经验关系的研究,使随机方法能更好地适用于中国大陆。尽管如此,由于用随机方法模拟的地震动峰值和反应谱与记录符合得比较好,这些模拟结果可以作为建筑物抗震设防的地震动输入。     

平稳地震动过程具分段均布随机频率的谱拟合模型

本文首先针对平稳随机地震动谱拟合问题建立了一个统一的谱拟合模型,在此基础上,提出了一新的具分段均布随机频率的拟合模型,并与几类常用的谱拟合模型进行了比较研究,指出拟合模型的频率特性对拟合功率谱与反应谱具有显著的影响。算例表明,当结构的自振频率与拟合模型的分量频率接近时,计算的响应值明显偏大,对于小阻尼情况,这一现象更为明显。     

用经验格林函数法和随机方法模拟卢龙地震的比较

在介绍用经验格林函数方法和随机方法模拟地震动的基础上,分别用这两种方法模拟了卢龙5．7级地震。模拟结果表明,用经验格林函数方法模拟地震动的结果与地震记录符合得很好。用随机方法模拟地震动在高频部分与地震动记录符合得比较好,而在中、低频部分符合得不太好。两种方法比较,经验格林函数方法模拟的结果更符合实际记录。但随机方法具有计算简单、无需小震记录的优点,因此发展随机的方法是有意义的。随机方法中中、低频部分不太符合的原因是随机方法中的很多经验关系是在美国大陆得到的。因此建议加强对中国大陆经验关系的研究,并把中国大陆的经验关系加入到随机方法中,使随机的方法成为中国大陆普适的模拟地震动的方法。     

随机方法在地震烈度速报中的应用

我国地震监测台网间距大,很难实现大震发生时地震烈度分布图的快速编制.基于随机方法,利用历史小震数据反演地震动估计模型的参数,参考地震发生时获取的少量强震动数据,选取合适的震源参数,正演地震动场的分布.根据地震烈度与地震动参数的经验关系,实现地震烈度速报.本方法可以模拟大震的近断层地震动特征,对高烈度区的判断较目前常用的烈度速报方法更为合理.研究成果既可以用于首张烈度分布图的发布,还能够用于地震烈度的动态修正.     

场地条件对地震动相干函数的影响

本文通过弹性半空间内位错源的数值解法研究了基岩地震动相干函数,采用有限元方法分析了一些典型场地的地表地震动相干函数,两者的对比结果表明:复杂场地对地震动相干函数的影响强烈.     

基于新《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

根据新《电力设施抗震设计规范》(GB50260-2013)对随机地震动功率谱参数的取值进行分析。介绍新《电力设施抗震设计规范》中设计反应谱,推导设计谱到功率谱的转换过程。选取常用的Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过功率谱参数拟合,得到不同场地类别、不同抗震设防烈度下的地震动模型参数。该研究成果可为电力工程抗震设计分析提供参考。     

超大跨度斜拉桥考虑行波效应的地震动随机响应研究

斜拉桥地震反应不同于其它桥型,具有明显的空间耦合效应.利用有限元理论对苏通长江公路大桥的空间抗震性能进行分析,重点研究行波效应对结构响应的影响,并与一致激励计算的结果进行比较,为大跨度斜拉桥抗震分析采用随机方法提供了一定的参考依据.研究结果表明,行波效应对斜拉桥结构内力有显著的影响,大跨度斜拉桥抗震性能分析必须考虑行波效应.而行波效应的影响与结构自身动力特性、视波速、构件位置及研究响应类型(位移与内力)相关.     

考虑地震动局部场地效应的大跨度斜拉桥随机地震响应分析

基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为例,研究了局部场地效应对大跨度斜拉桥地震反应的影响。结果表明:与一致激励相比,局部场地效应对结构的内力和位移影响显著;场地效应对主梁、索塔内力和位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析。     

基于概率密度演化的基础隔震结构随机响应分析

针对抗震结构和基础隔震结构,应用概率密度演化方法对其进行多遇地震作用下的线性随机响应分析.通过引入工程地震动物理随机函数模型,采用数论选点法对多维外荷载随机变量进行离散代表点的生成并求得其赋得概率,利用离散代表点合成地震动加速度时程样本作为输入结构的随机激励,对于每条地震波,相当于对结构进行确定性动力反应分析.在求得结...     

地震动参数对地裂缝场地动力响应的影响规律研究

为系统地研究地震动参数对地裂缝场地土体动力响应的影响规律,探究动力放大系数在地裂缝场地土体内部的分布规律,以西安地裂缝为研究对象,开展了地裂缝场地土体振动台物理模型试验和数值模拟分析。研究结果表明：加速度和Arias强度放大系数从模型土底部到顶部逐渐增大,地表放大系数远大于土体底部的;在单向或者多向地震作用下,地裂缝场地上、下盘有不同的动力响应规律,表现出上下盘效应和非一致性,上盘的动力响应更剧烈,影响范围更大;随着地震动强度的增大,上、下盘的动力放大效应均呈减弱趋势,同时上、下两盘的数值差异逐渐减小,上下盘效应也不再显著;地震波输入方向、频谱特性以及强震持时均对地裂缝场地的动力响应有很大影响,但影响规律和程度不尽相同。     

地震动随机函数模型研究(Ⅱ)——参数统计与模型验证

依场地类别进行了强震记录分组,对模型参数的变化规律进行了统计分析.在模型随机参数向量满足独立性假设的前提下,得到了地震动随机函数模型的联合概率密度函数.引入数论选点方法对地震动随机函数模型的概率空间进行剖分,可以较少的样本点描述概率空间.以所选模型参数代表点代入地震动随机函数模型,即可以得到地震动时程样本集合.在集合层次上对比了模型预测地震动与真实记录的差异,两者在均值谱和标准差谱层次上均吻合较好,证实了模型预测结果的合理性.     

A coherency function model of ground motion at base rock corresponding to strike-slip fault

IntroductionEarthquakedamagesurveyandresearchresultshavedemonstratedthatspatialdistributiondifferenceofgroundmotionisoneoftheimportantreasonswhichcausedlongstructure(eglongspanbridge,undergroundpipe)destroy.Thathowtoprovideareasonableinputofgroundmotionfieldforaseismicdesignoflongstructureisaurgentprobleminearthquakeengineeringfield.Atpresent,themethodtostudyspatialvariationofgroundmotionsisadoptingstatisticanalysisbasedondensearrayrecordssuchasSMART-1array,etc,togetcoherencyfunctionofground…