EMD在建筑物GNSS振动信号分析中的应用

从建筑物的全球卫星定位系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)监测信号中提取变形信息能够为建筑物沉降分析、安全警报提供可靠的技术支撑,是建筑物安全监测的关键。本文利用经验模态分解(EMD,Empirical Mode Decomposition)方法对GNSS监测数据进行了逐级分解,获得了显著的周期性信号、趋势性信号和高频信号,并分析了其对应的各尺度变形的物理机制。其中周期性信号和趋势性信号分别可能是由太阳照射周期和天气变化引起,而高频信号应是风振导致。实验结果表明,EMD方法能够准确识别GNSS监测数据中的多尺度的变形信息,为进一步的安全监测和预报提供可靠的基础。     

表面波有效相速度近似分析方法

分层介质中瑞利面波有多个模态,表面瞬态响应是多个模态响应的叠加。在近场,面波模态响应传播速度随传播距离而变化;在远场,其趋于模态相速度。由分层介质表面两不同点响应互谱分析(SASW)得到的有效相速度并不对应于面波基阶模态相速度,它与波场中高阶模态能量分配比例有关。有效相速度随传播距离而变化,近场体波对有效相速度影响较大。对分层介质在简谐荷载下表面质点位移响应进行了互谱分析,得到了有效相速度理论值,通过理论值与测试值匹配分析可估算分层参数,该分析方法考虑了近场及高阶面波模态对有效相速度的影响。     

青藏高原东北缘岩石圈变形及其机理

为了解青藏高原东北缘岩石圈变形特征,进一步研究该地区地壳运动的壳-幔耦合机理,本文通过处理分析该地区1999～2007年多期GPS观测数据、1972~2000年水准测量数据和1992年及2007年相对重力测量资料,获得了该区域地壳水平运动速度场、较长时间段的垂直形变场和相对重力变化场.分析发现青藏高原东北缘东西部的变化特征存在明显差异：西部以北东向地壳缩短运动为主,而东部以顺时针旋转为主;东部以地壳隆升为主,速率在2.1 mm/a左右,而西部隆升的速率小于1 mm/a;相对重力变化则表现为在整体增大的背景下东部升高速率较大,平均为9.0×10^-8 m·s^-2·a^-1,而西部较小,平均值为3.1×10^-8 m·s^-2·a^-1.我们还发现,地壳不同变形形式的转换不是渐变的,而是发生在较窄的一个转换带内.这个转换带的整体走向为NEE,北部位于金昌与武威之间,中部在祁连山东部、门源以西,南部位于德令哈以东青海湖以西.最后结合前寒武纪构造格架、重力均衡异常资料和地震SKS分裂结果对形成这种运动态势的机理进行了探讨,我们认为岩石圈物质侧向流动、岩石圈结构及壳-幔耦合方式差异可能是导致东部与西部岩石圈变形差异主要动因.     

非匀质场地地震反应的模态叠加法解

将模态叠加法应用于刚性基岩上、受竖直向上传播的稳态剪切地震波激振下剪切刚度沿深度按指数规律增长的单层非匀质场地土模型的地震反应分析,求得有效振型参与系数的解.在算例分析中将此类非匀质场地与剪切波速取为平均值的匀质场地的有效振型参与系数进行了比较,并验证了第一阶固有频率的工程估算式仍可用于此类非匀质场地,且其对估算高阶固有频率是个很重要的参数.     

福建泉州古石塔结构动力特性测试与分析

采用中国地震局工程力学研究所研制的SLJ-100型三分向力平衡加速度计,进行泉州东、西塔结构脉动反应测试和模态分析,可为同类古塔的测试和研究提供参考;提出了砖石古塔自振周期的计算公式,可为砖石古塔的抗震计算、鉴定及抗震加固提供一定的参考依据.     

长输管道悬索跨越结构抗震性能的试验研究

本文以一实际长输管道悬索桥跨越工程为原型,制作了缩尺比例为1：8的试验模型,对试验模型的模态、抗震性能进行了白噪声和不同强度的El Centro波输入下的试验研究以及有限元分析。试验结果表明：试验模型的自振频率随地震强度的增加而降低,最大降低20％;试验模型的最大地震反应为塔架顶部的纵向振动,加速度达1．75g,折合原型为1．62g,动力放大系数为5．47。管道的地震反应以横向振动为主,最大加速度达1．21g,折合原型结构为1．12g,动力放大系数为2．63。试验过程中,输入的最大横向和竖向地震反应加速度折合原型均超过0．4g,但模型构件未发生破损,结构体系保持稳定,表明悬索跨越结构具有抗御地震烈度9度而保持使用功能的能力。不同强度的地震动作用下,钢索与管道的内力分配改变,钢索具有调节结构体系构件受力的重要机能,有限元分析结果与试验结果比较吻合。     

热带印度洋Dipole事件的两种模态

研究了印度洋Dipole事件期间热带太平洋．印度洋海洋次表层海温异常和海面风应力异常分布主要型,揭示了Dipole事件的两种模态,探讨了其形成机制,得到如下结果：（1）印度洋Dipole事件在热带印度洋次表层海温异常表现为“〈”型的东西向偶极子分布,“〈”以东的热带东印度洋为沿赤道呈舌状西伸的显著海温异常中心,“〈”以西的热带中西印度洋为反号的、以赤道为准对称的南强北弱显著海温异常中心．（2）印度洋Dipole事件由两种模态构成,二者具相同空间分布但具不同的时间变率,它们是两个独立的大尺度海气相互作用的结果．Dipole事件第一模态源于热带太平洋一印度洋尺度海气相互作用,它与ENSO事件共存．Dipole事件第二模态起因于热带印度洋尺度海气相互作用,它与Mascarene高压位置和强度变化紧密联系．当二者位相一致时,产生强Dipole事件,二者位相相反时,Dipole事件很弱或消失,一者较强时,Dipole事件一般也较强．（3）印度洋Dipole事件是热带印度洋海面异常风应力强迫的结果,海面异常风应力作用下产生的垂直输送导致海水堆积和涌升是造成次表层海温异常的主要动力过程．当赤道印度洋为异常东风时,热带东印度洋冷海水上升,热带西印度洋暖海水堆积,热带印度洋温跃层东浅西深;由于Coriolis力的作用,赤道海域离赤道流造成冷海水上升,赤道印度洋温跃层变浅;赤道两侧热带印度洋异常反气旋环流及旋度场,造成该异常旋度中心区域暖海水堆积,赤道外热带印度洋温跃层加深．三者共同作用产生正位相Dipole事件．热带印度洋为异常西风时,动力过程相反,产生负位相Dipole事件．     

高层结构塑性铰分布在不同荷载模式下的求解

目前,关于pushover水平荷载模式的研究成果已经有了很多。然而,已有的研究存在如下几个局限性:1.仅选取结构能力曲线和目标位移(顶端、层间)作为结构的性态指标;2.选取的结构模型多为中低层结构。为了考察pushover方法在高层结构的应用,选取了2个高层钢筋混凝土框架剪力墙结构,以结构的塑性铰分布为性态指标,分别进行不同荷载模式下pushover分析计算,给出了各荷载模式的优劣顺序。     

SS波形复杂性研究

通过使用传播矩阵方法计算全波场理论地震图和对观测资料分析,对40deg;——180deg;震中距范围内SS波形复杂性的影响因素进行了定量探讨. 研究表明,S波在反射点的莫霍面和地表产生的透射转换与反射转换震相,是造成SS波形复杂化的主要因素;反射点莫霍界面两侧的波速差异程度对各转换震相幅度有重要影响. 当反射点地壳比较薄时,台站地壳也对SS波形的复杂化起作用. 这些影响因素共同造成了SS的切向与径向分量之间的分裂时间与反射点地壳厚度具有明显正相关性. 对SS反射点分别落在中国东部和西部的两组观测波形资料进行了分析,并测量了切向与径向之间的分裂时间. 结果表明,地壳较厚的西部的分裂时间明显大于地壳较薄的东部的分裂时间,并有可能发展一种利用SS分裂时间来估算地壳厚度的新方法.      

冬季欧亚海平面气压场主要空间模态的年代际变化特征

运用非线性主成分分析法对欧亚地区1948-2007年冬季海平面气压距平场进行分析。结果表明：冬季欧亚地区海平面气压异常变率具有显著的非线性特征,当非线性主成分取不同的异常值时,对应的空间气压异常分布型具有显著的非对称性。同时,第一非线性模态（NLPC1）年际振荡强度和周期在20世纪70年代初存在明显的年代际变化,1970年以后,年际振荡强度显著增强。