基于现行抗震规范的胡聿贤模型参数研究

回顾了地震地面加速度随机过程模型,根据随机振动理论采用迭代方法求解出与我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)设计反应谱相对应的功率谱密度函数,选用胡聿贤功率谱密度函数拟合上述功率谱密度函数,运用非线性拟合技术给出了与规范对应的胡聿贤功率谱参数,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

桃夭门大桥基岩长周期设计反应谱

文中结合舟山市桃夭门大桥抗震设计在长周期频段的需要,研究分析了桃夭门大桥场地基本地震地质环境特点和长周期地面运动谱的研究现状,从强震记录长周期分量信息特点出发,以强震记录为基础,选用了11个有代表性的M≥65的强震,共72条强震地面运动记录,参照核法规HAF0101(1)特定场地谱的确定方法,通过统计分析建立了以均值反应谱为基础的长周期反应谱     

地震地面运动的功率谱模型及其参数的确定

本文使用改进的金井清功率谱密度函数,模拟地震地面运动的功率谱。根据实际地震加速度记录的功率谱,采用非线性函数的最小二乘法,确定了两种场地条件的改进的金井清谱的参数。获得的两种场地条件的改进的金井清谱和实际地震记录谱符合较好;它们不仅可以用于中高频结构的随机地震反应分析,而且还可用于低频结构的这种反应分析。     

古田地震水口水电站重力坝强震观测记录的谱结构特征

通过对水口水电站重力坝强震反应台站在古田地震中获取的强震反应观测资料进行信噪比、反应谱和功率谱分析,得到如下结论:①大坝在0.7～15 Hz频率段的振动特性较为可信;②坝基和自由场输入地震动富于高频,峰值加速度反应谱存在较大差异;③坝基输入地震动存在差异性,建议今后此类大坝抗震设计时考虑多点地震动输入;④单个卓越频率携带的能量对反应谱影响不大,反应谱是和输入地震动总能量相关的;⑤坝体刚度较大,此次地震中还处于线弹性状态。初步了解了强震记录的地震动特性和大坝结构的抗震性能,对认识水库地震近场地震动特性和重力坝地震反应有一定的参考意义。     

基于随机地震动模型的结构随机地震反应谱及其应用

本文考虑给定地震烈度下地震地面运动的随机过程性，得强震记录统计确定的地震持时和我国地震规范采用的地震地面最大加速度平均值，确定了平稳过滤有色噪声地震动模型的参数；通过大量计算和回归分析，得到了单质点振子均方地震位移的实用计算公式，提出了随机地震反应谱，等效随机地震静荷载及结构地震随机反应和可靠性分析的实用方法，把结构在随机地震动作用下的动力可靠性分析转化成了结构在等效随机地震静荷载作用下的静力可靠     

对应地震反应谱的当量功率谱密度函数的数值算法

提出根据地震反应谱曲线求解当量功率谱密度函数曲线的一种数值算法,为结构随机地震反应分析中确定和计算地面运动功率谱密度提供依据。在相对位移谱与结构相对位移响应峰值的均值之间建立联系;在现有迭代方法的基础上,对算法公式作进一步的推导和整理,将迭代计算转变为线性方程组的求解计算,进而避免迭代方法的不收敛。通过对数值计算结果的分析发现,由于规范反应谱曲线存在斜率突变,采用本文算法计算出的功率谱密度曲线在规范反应谱曲线的两端和分段转折点处会出现倍周期分岔甚至混沌现象。为此建议适当增加低频范围内离散频率点的数目,且采取整体光滑的反应谱曲线,从而提高计算结果的稳定性。     

双规准化地震动加速度反应谱研究

本文提出了双规准反应谱的概念。在统计了美国西部大量强震记录的基础上,分别研究了规准反应谱和双规准反应谱的特性,并进行了详细的对比分析。研究结果表明,双规准反应谱比通常的规准反应谱有更好的规律性,这不仅有利于认识地震动的特性,还可使基于场地的抗震设计反应谱大大简化,更便于广大工程设计人员应用。     

工程随机地震动物理模型的参数统计与检验

利用PEER强震记录数据库,确定了一类实用的随机地震动模型的参数概率分布。依据GB50011-2010规定的场地类别,对4438条实测地震动记录进行分组。引用系统识别方法对不同场地上的地震动记录进行参数识别,据此结果,对工程地震动物理随机函数模型的基本参数进行了统计分析,给出了随机地震动模型参数的概率分布密度。对基本随机参数的概率空间进行剖分,结合波群叠加方法生成地震动时程,计算获得了随机地震动反应谱。通过比较随机反应谱和实测地震动反应谱的统计特征量,验证了地震动物理随机函数模型及基本随机参数统计结果的正确性。     

震源机制对近场地震动反应谱的影响

将欧洲及其毗邻地区以及美国的部分近场强震记录按照震源机制进行分组,详细的分析了震源机制对水平和竖向分量地震动加速度反应谱放大系数以及竖向与水平向反应谱比值的影响.结果表明震源机制对震级不同的地震动以及地震动不同分量反应谱的影响程度不同;震源机制不仅影响反应谱峰值大小以及峰值位置,还在一定程度上影响反应谱的形状.     

地震动演变功率谱模型参数的统计建模

工程上常将规范反应谱拟合的确定性取值作为地震动演变功率谱参数,这虽然便于工程应用,但同时存在明显弊端:一方面,参数并非从实测强震记录中获得,具有较强的经验性;另一方面,确定性参数生成的地震动样本过于规则,且工程特性单一,无法全面地反映地震动的随机性。为了克服上述难题,从PEER的NGAGWest2地震动数据库中筛选1 766条主轴方向的实测强震记录,并根据《中国地震动参数区划图》建议的场地类别和聚类方法划分为15组;随后,识别实测强震记录的演变功率谱参数,并结合K-S检验和BIC信息准则,确定每个参数最优概率模型;最后,根据演变功率谱参数统计建模结果,结合降维方法,生成了Ⅱ类场地与Ⅲ类场地的代表性时程。与《建筑抗震设计规范》中建议取值不同,研究参数来源于实测地震动,且具有随机性,避免地震动样本工程特性的单一化和规则化。     

Statistical Characteristics of Strong Ground Motion Specified by Response Spectrum and Power Spectral Density Function

The statistical characteristics of strong ground motion specified by response spectrum and power spectral density function are studied using 190 strong-motion records of the Haicheng and Tangshan earthquakes in China and 138 earthquakes in the western United States.The response spectrum is normalized by the peak ground acceleration(i.e.,represented as spectral magnification factor),and the power spectral density function is described by the Kanai-Tajimi spectrum.The statistics and dependence of parameters are evaluated,and correlations between the spectral magnification factor or Kanai-Tajimi spectral parameters and the site condition,epicentral distance,or local magnitude are investigated.The statistical characteristics of spectra China and the U.S.A.are compared.Based on the results obtained the values of the statistics on spectral parameters for earthquake engineering applications in China are suggested.     

CHARACTERISTICS OF TORSIONAL GROUND MOTIONS

Due to the inherent difficulty in directly recording the rotational ground motions, torsional ground motions have to be estimated from the recorded spatially varying translational motions. In this paper, an empirical coherency function, which is based on the recorded motions at the SMART-1 array, is suggested to model the spatial variation of translational motions. Then, the torsional ground motion power spectral density function is derived. It depends on the translational motion power spectral density function and the coherency function. Both the empirical coherency function and the torsional motion power spectral density function are verified by the recorded motions at the SMART-1 array. The response spectra of the torsional motions are also estimated. Discussion on the relations between the torsional motion response spectrum and the corresponding translational motion response spectrum is made. Numerical results presented can be used to estimate the torsional ground motion power spectral density function and response spectrum.     

有关Kanai-Tajimi模型的统计特征分析

选择金井清过滤白噪声模型,采用留数定理推导出K-T谱激励的自相关函数表达式,并在此基础上利用相关函数法分析出K-T谱激励下的平稳反应,并采用功率谱方法加以验证。这些结果可为结构随机地震反应时域分析和抗震可靠性评估提供基础。     

地震波双模态时变修正Kanai-Tajimi非平稳随机模型的改进及参数识别

在Vlachos等提出的双模态时变修正Kanai-Tajimi功率谱模型及其参数识别方法的基础上,利用杜修力等提出的Kanai-Tajimi功率谱滤波方法并引进遗传算法及二次优化识别技术进行改进,建立地震动时变功率谱的参数模型化方法。通过集集地震波的时变功率谱模型参数识别及模拟地震动算例,验证改进后的双模态时变修正Kanai-Tajimi功率谱模型的可行性和有效性,其方法可运用到重大工程结构抗震分析的设计地震动输入中。     

Sensitivity analysis of site effects on response spectra of pipelines

In this paper, a numerical sensitivity analysis of the site effect on dynamic response of pipelines embedded in some idealised soil deposits resting on a halfspace covering a wide range of soil profiles encountered in practice and subjected to vertically propagating shear waves, is presented. The power spectrum of the lateral differential displacement between two distant points due to the site effect is formulated analytically by using an analytical amplification function of a viscoelastic inhomogenous soil profile overlying either a compliant halfspace or a bedrock, represented by a more realistic continuous model. Also, Kanai-Tajimi spectrum parameters are estimated and expressed analytically from the soil profile model. Finally, results in the form of stochastic response spectrum of pipelines, for different key soil and pipeline parameters, are given and discussed.     

A new model for spectral velocity ordinates at long periods

The estimation of peak linear response via elastic design (response) spectra continues to form the basis of earthquake‐resistant design of structural systems in various codes of practice all over the world. Many response spectrum‐based formulations of peak linear response require an additional input of the spectral velocity (SV) ordinates consistent with the specified seismic hazard. SV ordinates have been conventionally approximated by pseudo spectral velocity (PSV) ordinates, which are close to the SV ordinates only over the intermediate frequency range coinciding with the velocity‐sensitive region. At long periods, PSV ordinates underestimate the SV ordinates, and this study proposes a formulation of a correction factor (>1) that needs to be multiplied by the PSV ordinates in order to close the gap between the two sets of ordinates. A simple model is proposed in the form of a power function in oscillator period to estimate this factor in terms of two governing parameters which are in turn estimated from two single‐parameter scaling equations. The parameters considered for the scaling equations are (1) the period at which the PSV spectrum is maximized and (2) the rate of decay of the pseudo spectral acceleration (PSA) amplitudes at long periods. For a given damping ratio, four regression coefficients are determined for the scaling equations with the help of 205 ground motions recorded in western USA. A numerical study undertaken with the help of several design PSA spectra and ensembles of spectrum‐compatible ground motions illustrates the effectiveness of the proposed correction factor, together with the proposed scaling models, in comparison with the PSV approximation in a variety of design situations. Both the input parameters mentioned above can be easily obtained from the specified design spectrum, and thus the proposed model is convenient to use.     

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。     

平稳随机地震地面运动过程模型及其统计特征

地震地面运动过程具有强烈的随机性,应用随机理论对实际工程结构进行地震可靠性分析和抗震设计与加固时都需要建立合理的随机地震地面运动模型,本文选择3种典型的随机地震动模型,即理想白噪声模型、金井清模型和改进的金井消模型,分析了它们的物理概念、频域特征以及适用范围。引入状态向量,建立状态方程．通过复振型叠加法分析了地震地面运动过程的时域统计特性,推导出3种随机地震动模型的相关函数的解析表达式．这些结果可为结构随机地震反应时域分析和抗震可靠性评估提供基础。     

地震动功率谱与反应谱的转换关系

本文详细评述了现今常用的几种加速度反应谱与功率谱的转换关系。对于小阻尼单质点体系而言，考虑到输入地震动是一非平稳的随机过程，又由于其传递函数的窄频带滤波特性，它的加速度反应将是一窄频带的非平稳随机过程。对于峰值系数水平的超越不是独立的，而是成群超越。据此本文考虑非平稳效应和对峰值系数水平的成群效应，对前人的转换关系进行了修正，并基于随机振动理论，给出了对工程上常用的频率平稳、强度非平稳的地震;动模型的功率谱和反应谱的转换关系。此转换关系对于长、短持时的地震动记录和反应谱长、短周期部分以及不同阻尼比的反应谱都能给出精度较高的结果。