结构模糊随机地震反应分析

抗震结构设计的地震荷载主要取决于预测地震烈度和场地土类别．地震干扰不仅具有明显随机性，而且还具有强烈的模糊性．产生模糊性的原因是由于地震烈度和场地土等级不可能有精确的定义和评定标准所引起的．在对受这种模糊随机地震干扰的结构系统作现实的分析和设计时，必须协调地和合理地处理这种由随机性与模糊性同时引起的不确定性．本文首先建立了地震地面运动的平稳与非平稳过滤白噪声模糊随机过程模型，然后应用我们建立的模糊随机动力系统理论(张跃，1991；张跃、王光远，1993)，提出了单自由度体系和多自由度体系的模糊随机地震反应的分析方法．      

地震地面运动的模糊随机模型

未来地震地面运动不仅具有随机性而且具有强烈的模糊性。这种模糊性是由于地震烈度和场地土类別的定义和评定标准的模糊性所引起的,在其模型中应该予以考虑。 本文从不同特征和条件的工程实际出发,在充分考虑上述模糊性和随机性的基础上,提出了地震地面运动的两种模糊随机模型。第一种模型是在预测地震烈度和应用地震反应谱的基础上建立起来的;第二种模型是在现有的随机过程模型的基础上,通过引进适当的模糊参数而建立起来的。      

青藏铁路多年冻土区桥墩随机地震反应分析

利用随机振动理论和动力分析的有限元方法,将场地地震动考虑为均值为零的高斯平稳随机过程,对青藏铁路多年冻土区典型桥墩进行了随机地震反应分析,计算了9度地震作用下桥墩随机地震响应的统计特性,分析了冻土层对桥墩地震反应的影响。研究结果表明,冻土层对桥墩地震反应具有显著影响。     

基于模糊破坏准则的抗震结构动力可靠性分析

结构的动力可靠性分析常常归结为结构控制截面的随机反应在规定的时段〔0.T〕内不超过某个界限的概率。由于在地震作用下结构震害的等级分类具有强烈的模糊性,本文建议采用模糊破坏界限作为超越界限,并在此基础上利用极值理论和点过程法导出了结构反应不超过模糊界限的概率。这就为更合理地估价抗震结构的安全度提供了一种新的方法。用本文的方法可容易地求出结构“小震不坏”、“大震不倒”这样的模糊准则的动力可靠性。     

土层地震反应分析的研究现状

从确定性分析和不确定性分析两方面对土层地震反应分析的研究现状进行了系统总结。确定性分析以土层地震反应分析方法发展为顺序,介绍了等效线性化方法基本原理及其若干进展、非线性模型的构建形式及其发展状况;不确定性分析以土层地震反应分析为方法应用随机过程理论所作的假定为线索,介绍了随机过程理论在土层地震反应分析中的研究、应用及其进展。最后对土层地震反应分析的发展方向进行了分析和展望。     

钢框架基于复模态随机反应分析的抗震可靠度研究

首次将复模态法应用于钢框架结构的随机地震反应分析中,通过算例对钢框架结构在平稳地震激励下的抗震可靠度进行了计算分析。同时,提出了钢框架在非平稳地震激励下的反应统计量的求解方法。研究表明,钢框架结构在非平稳地震激励下的随机反应分析,可以利用扩阶的方法来进行,将求解结构非平稳随机响应转化为求解扩阶系统在均匀调制白噪声激励下的响应。采用复模态分析法可较方便地求解出结构在非平稳地震激励下弹性随机反应的协方差函数及均方差的解析表达式。     

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     

粘弹性阻尼器连接的相邻结构非线性随机地震反应分析

本文用随机等价线性化方法探讨了相邻结构之间用粘弹性阻尼器连接后的非线性随机地震反应，分析发现：在小震作用下，粘弹性阻尼器对相邻结构可以同时达到较好的控制效果；但是在强烈地震作用下，安装粘弹性阻尼器有可能会在减少一个结构的地震反应的同时，增大另外一个结构的地震反应。     

框架—剪力墙型结构的非线性随机地震反应和可靠性分析

框架-剪力墙结构在地震载荷作用下的非线性特性及其描述以及非线性随机反应分析是很复杂的。本文对剪力墙建议了一个能反映其主要弯曲和剪切非线性特性的简化模型,据此模型提出了框架-剪力墙结构非线性随机地震反应分析的等效线性化方法和以变形极限状态概率表示的地震可靠性分析方法,该方法比较简便实用,可用于剪力墙和框架-剪力墙型结构体系的非线性随机地震反应分析和可靠性分析。     

水中空间结构对随机地震的反应

本文作者在文献〔1〕中曾对互不连接的水中任意布置的多圆柱结构进行过随机地震反应分析。但由于大多数实际海洋工程都是任意的空间杆系结构,为此本文特对水中任意空间杆系结构的随机地震反应进行了详细研究。本文成果可以推广应用到一般任意空间杆系结构中去。 最后,本文列举了两个算例,并讨论了水中结构在随机地震反应分析中存在的某些规律。     

均质土坝非平稳随机地震反应分析

考虑地震荷载的随机性及强度、频率的非平稳性,基于作者提出的适用于非平稳随机过程的一般随机地震动模型,采用虚拟激励法,建立了非平稳随机地震反应分析方法,并将其应用于某实际均质土坝动力分析中。土石坝及坝基体系采用整体有限元离散,坝体和坝基材料的动力非线性性能以等效线性化方法考虑。首先,基于目标加速度时程的强度和能量信息,确定了作为输入的加速度时—频演变功率谱密度;其次,比较了确定性时程动力分析和非平稳随机分析的结果,探讨了频率非平稳随机地震激励下的土石坝地震反应特性;最后,比较了2种不同坝基条件下的土石坝非平稳随机地震反应,探讨了频率非平稳随机激励下的土石—坝基动力相互作用。分析结果表明：地震动的频率非平稳性对土石坝动力反应有一定影响;坝体—坝基动力相互作用在地震过程中的不同阶段表现有所不同,主震阶段的相互作用显著。     

大跨度空间网格结构多维多点随机地震反应分析

本文建立了三维正交地震动多点激励下大跨度空间网格结构的随机地震反应分析方法,依据现行抗震设计规范的有关规定,确定了平稳随机地震动功率谱密度的模型参数。数值仿真分析了一柱距80m的正方形平板网架分别在一维地震动或三维地震动的一致激励、行波激励和考虑部分相干效应的随机激励下的地震反应。结果表明:考虑地震动的空间效应会很大程度地改变结构杆件的内力,其中控制杆件的内力增幅达到30%;地震动的行波效应对结构杆件内力的影响比随机地震动的部分相干效应的影响更大;三维地震作用比一维地震作用下结构杆件的内力大。由此得出结论,对于大跨度空间网格结构,必须进行多维多点地震激励下的随机地震反应分析。     

黄土高原混凝土建筑物的地震随机反应分析

本文利用随机振动理论和动力分析有限元法,计算了在9度地震作用下黄土高原混凝土建筑物在随机地震下响应的统计特性,分析了黄土层对混凝土建筑物地震反应的影响。     

线性结构的非平稳随机地震反应与可靠度分析

基于Sigma振子过程完全非平稳地震荷载模型,建立线性结构随机地震反应分析的时域表达式,利用Simpson法则迭代计算结构随机地震反应的二阶统计特性,由穿越方法,给出具有较大设计安全界限结构地震可靠度的近似评估方法。一个抗弯钢框架的非平稳地震反应与可靠度分析,说明了本文方法的效率、精度和应用过程。     

随机地震动场多点激励下大跨度连续刚构桥的地震反应分析

本文基于随机地震动场的功率谱模型和多点地震激励，建立了大跨度桥梁在随机地震动场多点激励的地震反应分析方法，并数值模拟了某四跨预应力混凝土连续刚构桥的地震反应，考虑了行波效应、部分相干效应和局部场地效应等因素的影响，并与确定性地震一致激励下的计算结果进行了比较。对工程建设具有参考意义。     

唐山地震前地震活动模糊熵值的异常特征

定义了地震活动模糊熵概念，计算了唐山地震前地震活动模糊熵随时间，空间的变化，发现唐山Ｍｓ７．８地震发生前，地震活动模糊熵值下降，唐山Ｍｓ７．８地震发生在地震活动模糊熵值较低的地方，这符合大地震前震源区地震活动从无序趋向有序的规律，地震活动模糊熵反模糊因子与震群活动熵统一起来，比震群活动熵更突出地反映地震活动异常。     

摄动理论在腐蚀管线随机地震反应分析中的应用

埋地管线的腐蚀情况十分复杂,具有随机性的特点,从而导致其在地震激励下的反应必然具有随机性。本文在管线腐蚀离散状态模型和弹性地基梁原理的基础上,利用随机摄动理论推导给出了腐蚀管线在地震激励下位移和应力的解析表达式,并进行了均值和标准差的计算。实例分析中将该方法计算结果与Monte Carlo模拟方法计算结果进行了对比。结果表明,利用随机摄动方法可以快速、精确地求得腐蚀管线的随机地震反应。     

随机地震动场多点激励下大跨度桥梁地震反应分析方法

地震输入问题一直是工程结构抗震研究关注的焦点。对大跨度桥梁结构，考虑随机地震动场的多点激励而进行地震反应分析较为合理。本文结合大跨度桥梁抗震设计，系统地介绍了随机地震动场的模型以及随机地震动场多点激励下大跨度桥梁地震反应分析的方法。     

结构平稳随机地震反应时域分析:方法

给出了三种常用的随机地震地面运动过程模型,即理想白噪声模型、金井清模型、改进金井清模型的相关函数表达式.引入状态向量,在状态空间中建立地震地面运动激励下的结构振动方程,并求解出结构的复模态特性和复模态反应.利用复模态叠加法推导出线性时不变多自由度体系在这三种随机地震动激励下的平稳协方差反应的解析式,可在时域内直接计算结构随机反应的统计特征.该方法物理概念清晰,结论简便明确,可作为实际工程结构平稳随机地震反应的实用分析方法.     

输入地震动相位特性对不同类别场地土层地震反应影响

以某Ⅷ度设防区基岩场地地震危险性计算为基础,拟合不同随机相位的人造地震动时程作为输入,采用一维等效线性化方法,计算了Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类典型场地的土层地表地震反应。结果表明:(1)在不同地震动强度、不同随机相位基岩时程输入条件下,对不同类型场地土层地震反应计算得到的地表加速度峰值和反应谱值相对极差差别较大,地震动相位特征对土层地震反应的影响不可忽略;在反应谱特征周期2.0 s内,地表峰值和反应谱值变异系数随输入地震动强度的增大有增大趋势;(2)采用统计学方法计算给出了不同场地类别的基岩输入随机相位样本时程的必要数量,不同场地类别不同地震强度输入条件下所需要的最少样本量不同。在输入地震动强度不大(PGA0.20 g)且满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,不同类别场地至少需要15组不同随机相位的基岩时程,基本能满足均值统计要求;在输入地震动强度较大(PGA≥0.20 g),满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,至少需要30组不同随机相位的基岩时程,才能满足均值统计要求。