A statistical approach to determine 2D optimal equivalent linear parameters with application to earthquake engineering

The equivalent linearization method approximates the maximum displacement response of nonlinear structures through the corresponding equivalent linear system.By using the particle swarm optimization technique,a new statistical approach is developed to determine the key parameters of such an equivalent linear system over a 2D space of period and damping ratio.The new optimization criterion realizes the consideration of the structural safety margin in the equivalent linearization method when applied to the performance-based seismic design/evaluation of engineering structures.As an application,equations for equivalent system parameters of both bilinear hysteretic and stiffness degrading single-degree-offreedom systems are deduced with the assumption of a constant ductility ratio.Error analyses are also performed to validate the proposed approach.     

融合多源数据的局部重力场建模中线性化误差的研究

引入高阶重力场模型作为参考场,削弱局部重力场逼近中线性化误差的影响。以实测的陆地重力异常、船载重力异常及航空重力扰动为基础数据,基于泊松小波径向基函数分析不同参考场对局部重力场逼近的影响。结果表明,引入高阶全球重力场模型代替GRS80参考椭球正常场作为参考场,能更为准确地逼近真实的重力场,有效削弱线性化误差的影响。相比于基于GRS80正常场构建的似大地水准面模型,基于DGM1S重力场模型为参考场构建的似大地水准面的精度,在地形起伏较大的德国、英国及挪威区域分别提高了1.5 mm、3.3 mm和9.0 mm。     

新型框架结构弹塑性地震反应的等效线性化方法研究

等效线性化方法是计算结构弹塑性地震反应的实用方法.通过对几种等效线性化方法的比较分析,提出了基于FEMA440 （2005）计算等效刚度和等效阻尼比的等效线性化方法;分别采用静力弹塑性分析方法和等效线性化方法,分析了局部使用高性能纤维增强混凝土新型框架结构的弹塑性地震反应.结果表明,两种方法所得结构的地震反应均比较接近.因此,本文建议的等效线性化方法能够较好地预测新型框架结构的弹塑性地震反应.     

不同焦距的连续像对相对定向严密公式

针对现有解算相对定向元素的公式通常用于具有相同焦距的立体像对这一现状,为充分利用不同相机所拍摄的现有影像信息,以像点坐标作为观测量,给其加入改正数,借助计算机代数系统对共面方程进行严格的线性化,推导出了适用于解算不同焦距立体像对相对定向元素的严密公式;最后,通过算例验证了该方法的正确性,可在一定程度上丰富摄影测量理论。     

等效阻尼比对基于位移的抗震设计的影响分析

等效阻尼比是基于位移抗震设计中确定等效周期的一个关键参数。通过对不同研究者提出的等效阻尼比模型进行比较研究,重点讨论了滞回模型、延性系数和等效周期对等效阻尼比的影响。结果表明,不同等效阻尼比模型的总体变化趋势是一致的;滞回模型对等效阻尼比有很大影响,Ramberg-Osgood模型的等效阻尼比是Flagshaped模型的2.56倍;等效阻尼比随着延性系数的增大而增大,尤其在μ=2～4范围内变化幅度最大;短周期与中长周期等效阻尼比相差2倍多,故等效周期小于1 s时,必须考虑其对等效阻尼比的影响。     

逐次线性化衰减层析成像方法研究

在时间域衰减成像的基础上,建立了一种与当前走时层析成像类似的衰减成像方法——逐次线性化衰减层析成像方法,这是一种基于射线理论的方法.文中推导了逐次线性化过程的一系列公式,给出了相应的迭代算法及实现技术,并通过数值实验验证了方法的可行性.作为走时层析成像的补充方法,实现多参数成像.工程勘察实践表明,走时与衰减联合成像方法的应用效果良好.     

非一致激励条件下非线性工程场地地震动相干函数研究

将土非线性分析的等效线性化方法与随机工程波动散射问题的求解方法相结合,建立了开放系统中非一致激励条件下考虑岩土介质非线性的工程场地地震动随机场数值模拟方法并研究了介质非线性对场地地震动相干性的影响。分析结果表明：与不考虑非线性相比,在地震过程中,场地土介质的非线性改变了复杂场地的局部特性从而导致场地地震动空间相干性的变化,因此有必要在场地地震动相干函数的分析中考虑场地介质非线性特性对地震动相干性的影响。     

一种二阶锥线性化方法在上限有限元中的应用研究

对于平面应变条件下岩土稳定性分析,基于线性规划的上限有限元需对常用的摩尔-库仑屈服准则形成的二阶锥约束进行线性化,直接地处理方法是以外接多边形替代锥体投影形成的圆域。为了提高线性化精度往往需直接增加外接多边形边数,从而造成线性规划模型中决策变量包含大量的塑性乘子变量,使计算难度大为增加甚至变得不可行。为此,引入Ben-Tal和Nemirovsky提出的一种二阶锥线性化方法,并将其嵌入到自编的上限有限元程序。经算例分析发现,该法与外接多边形线性化方法所获计算结果相互印证,且其通过适量的增加决策变量和等式约束数目,能保证摩尔-库仑屈服准则线性化精度,同时形成的线性规划规模更小,可望应用于基于线性规划模型的上限有限元中。     

用强震记录检验深厚土层小应变下一维等效线性化土层地震反应

本文以强震记录为基础,通过土层地震反应计算得到了地表加速度与加速度反应谱,对比研究了由强震记录得到的地表加速度以及由地表加速度得到的与土层地震反应相同阻尼下的加速度反应谱.结果表明:在高频段与中频段,用一维等效线性化计算得到的土层地震反应加速度值与反应谱值比地表实测得到的加速度记录值与加速度反应谱值偏低;但在低频段,计...     

Non‐iterative equivalent linearization of inelastic SDOF systems for earthquakes in Japan and California

The seismic performance of existing structures can be assessed based on nonlinear static procedures, such as the Capacity Spectrum Method. This method essentially approximates peak responses of an inelastic single‐degree‐of‐freedom (SDOF) system using peak responses of an equivalent linear SDOF model. In this study, the equivalent linear models of inelastic SDOF systems are developed based on the constant strength approach, which does not require iteration for assessing the seismic performance of existing structures. To investigate the effects of earthquake type and seismic region on the equivalent linear models, four ground‐motion data sets—Japanese crustal/interface/inslab records and California crustal records—are compiled and used for nonlinear dynamic analysis. The analysis results indicate that: (1) the optimal equivalent linear model parameters (i.e. equivalent vibration period ratio and damping ratio) decrease with the natural vibration period, whereas they increase with the strength reduction factor; (2) the impacts of earthquake type and seismic region on the equivalent linear model parameters are not significant except for short vibration periods; and (3) the degradation and pinching effects affect the equivalent linear model parameters. We develop prediction equations for the optimal equivalent linear model parameters based on nonlinear least‐squares fitting, which improve and extend the current nonlinear static procedure for existing structures with degradation and pinching behavior. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.