三角网格谱元法地震波场数值模拟

谱元法结合了有限元法的灵活性和谱方法的指数收敛性,高效且高精度,是近年来发展的一种重要的地震波场数值模拟方法.经典的谱元法采用四边形(六面体)网格,利用一维Gauss-Legendre-Lobatto(GLL)积分的张量积得到对角的质量矩阵,以大大提高计算效率,但是四边形(六面体)网格不能够灵活地刻画复杂的几何模型的弯曲界面.为此,在谱元法中引入三角形(四面体)网格到二维(三维)是十分必要的.不同于经典的谱元法,在非结构化网格中不能使用GLL积分的张量积,使得非结构化网格的谱元法的实现存在着诸多的困难.目前,比较流行的三角网格谱元法,通过使用KoornwinderDubiner(KD)正交多项式,并正交化这些KD多项式构建基函数,同时利用重合的插值节点和积分节点以获取对角的质量矩阵;它所使用的积分点为优化的点集——Fekete点,且这些积分点能与四边形网格完全耦合.相比于四边形,三角网格谱元法能显著提高复杂模型的描述能力,对起伏地表模型有很大优势.本文引入高效的最佳匹配层(PML)吸收边界条件,并通过数值试验将三角网格谱元法与经典的谱元法进行对比研究.相比于经典的谱元法,三角网格谱元法显著缺点为较低的计算精度.对于7阶谱元,为了能够精确地模拟面波,三角网格谱元法需要在每个最短的面波波长内至少有11个采样点,然而经典的谱元法仅需4个采样点,并且前者所需的内存量约为后者的5.5倍.     

影堂水闸的抗震计算分析

水闸是调节水位、控制流量的一种低水头水工建筑物,其结构的安全性和可靠性非常重要。以影堂水闸为工程实例,建立了其刚架结构模型与结构-土-水耦合的三维有限元模型,分别采用拟静力分析方法、反应谱分析方法和时程分析方法进行了水闸的抗震分析,得出了每种方法的适用性。其中,时程分析法能够考虑到土体、结构的相互接触作用以及结构进入弹塑性阶段的响应,计算结果相对反应谱分析法和拟静力法小,其最能反映结构的真实受力情况。最后还对该类型的水闸设计提出了优化建议。     

海峡两岸公路桥梁抗震设计规范比较与研究

简要回顾了海峡两岸公路桥梁抗震设计规范的沿袭和发展,并以一典型桥梁为例,从抗震设防标准、抗震设防目标、水平向反应谱等方面对两岸现行的抗震规范进行了比较研究。研究结果表明,台湾地区抗震规范在抗震设防标准和抗震设防目标方面总体高于大陆地区的抗震规范;两岸抗震规范水平向反应谱形状相似,但台湾地区抗震规范在场地条件、结构周期、地震动强度、近断层效应等因素对水平向反应谱特征的影响考虑得更为全面和细致。因而可为大陆地区桥梁抗震规范的进一步修订、完善提供参考。     

场地划分标准对基岩地震动参数衰减关系的影响

基于美国NGA强震观测数据库中描述场地的不同指标,定义了五种不同的"基岩"场地类型,得到了相应的数据集;同时采用最小二乘法回归得到了世界范围内对应不同"基岩"定义的地震动参数衰减关系,并研究了不同场地划分标准造成的基岩地震动参数衰减关系的差异。     

高阶振型对建筑结构层间位移的影响1

建筑结构层间位移是抗震设计的研究重点。本文基于广义层间位移谱,分析高阶振型对结构最大层间位移角以及对结构层间位移沿无量纲高度分布的影响,并通过调整结构侧向刚度比,分析高阶振型对结构层间位移变形类型的影响。结果表明:随着结构固有周期的增加,仅取一阶振型进行分析将会显著低估结构的最大层间位移角,高阶振型的影响决不能忽视;从结构层间位移沿无量纲高度分布的角度分析,高阶振型将会显著增加结构中上部位的层间位移需要;高阶振型将增加长周期结构的剪切变形和中上部位的弯曲变形需求,但对中下部位弯曲变形的影响并不明显;针对长周期结构的设计和分析,除计算最大层间位移角外,建议考虑层间位移沿结构高度的分布情况。     

绝对和相对输入能量谱对比及延性系数的影响研究

利用266条强震记录,在研究绝对输入能量谱和相对输入能量谱衰减规律的基础上,对由衰减关系所确立的两种输入能量谱进行对比分析,讨论了延性系数对这两种输入能量谱的影响. 研究发现,在弹性情况下,两种输入能量谱在周期0.5~1.0 s范围内相差不大; 在非弹性情况下 两种输入能量谱在周期0.5 s处相差不大. 周期较小时,绝对输入能量谱要大于相对输入能量谱;周期较大时,绝对输入能量谱小于相对输入能量谱. 延性系数对这两种输入能量谱影响均比较大, 对绝对输入能量谱而言,周期小于0.3 s时,随着延性系数的增大, 能量谱升高;周期大于0.3 s时,随着延性系数的增大能量谱降低. 不同延性系数的绝对输入能量谱在分界点0.3 s左右相等. 相对输入能量谱受延性系数影响与绝对输入能量谱相似, 但分界点在0.5 s左右. 与绝对输入能量谱相比, 相对输入能量谱在短周期段受延性系数的影响较大, 特别是当场地较软时更为明显.      

印尼大地震震前次声异常信号的分析

2004年12月26日发生在印尼苏门答腊岛附近印度洋海斌的地震震级高达9．0（Mw9．0）,引起了巨大海啸．造成了几十万人的伤亡,至今全世界的人们还记忆犹新。美国地质调查局把此次地震列为百年以来全球第五大地震。时隔3个月,2005年3月29日在印尼又发生了Ms8．7地震,5月17日再次发生了7．1级地震。北京工业大学地震研究所在这几次印尼地震前都收到次声波异常信号,本文对这些异常信号进行了初步的分析与探讨。     

土体参数对地表加速度峰值和反应谱的影响

运用一维土层地震反应的等效线性化波动方法,研究了单层均质土密度、动剪切模量比和阻尼比、土层厚度和土层剪切波速等参数变化对土层地表加速度峰值和反应谱的影响,所得到的结论对于指导地震安全性评价中的勘察试验工作、提高土层地震反应的计算精度具有一定的参考价值。     

大跨预应力混凝土框架结构的静力弹塑性(pushover)分析

基于美国规范ATC-40和N2方法,建立了大跨预应力混凝土框架结构竖向地震反应的静力弹塑性(pushover)分析方法。编制了预应力混凝土构件截面弯矩-曲率的计算程序。这些为评价大跨预应力混凝土框架结构的竖向抗震能力提供了有益的参考。结合具体工程实例进一步说明了该方法的实施步骤。     

二维EMD 方法在微尺度波斜率波数谱提取中的应用

进行海面微尺度波频率分析时,为消除重力波影响,引入二维 EMD(经验模态分解)方法滤除造成频率混叠的长重力波,然后进行傅立叶变换,得到海面微尺度波谱,进一步处理得到斜率波数谱。斜率波数谱提取结果表明：采用二维EMD方法可以有效滤除图像中混叠的长波信息,在此基础上进行微尺度斜率波谱计算的结果与国外已有结果基本一致。文中还将二维 EMD 方法与小波方法的处理结果进行了比对,结果表明在滤除长波的影响时,二维EMD方法具有其较明显的优势。