考虑时间约束的地震救灾数学模型设计与实现

在地震救灾方面,针对信息实时更新的地震救灾数学模型,为了满足不同受灾点的物资需求,增加了出救点数量以及配送时间,以此来保证地震救援物资需求的满足度,提高了应急响应水平。结合地震救灾特点,设计了一种考虑时间约束的地震救灾数学模型。该模型在地震救灾物资需求预测部分,分析影响地震救灾物资需求量的主要因素,构建地震救灾物资需求量计算模型,对影响地震救灾物资需求量的主要因素构建隶属度函数,给出基于模糊综合评判的地震救灾物资需求分级模型。其次,考虑时间约束以及需求不确定等方面,构建考虑时间约束的地震救灾多目标优化数学模型,并给出求解模型。实验结果表明,该模型减少了救灾物资到达受灾点的延迟时间,可在满足时间约束的条件下提高物资需求满足率。     

黄土高填方场地地震动参数特性分析

削山造地后形成的黄土高填方场地对地震动参数特性影响较大。以实际工程项目为研究对象,构造不同填土高度的计算剖面,采用一维等效线性化方法计算土层地震动参数,分析基岩地震动输入参数和填土高度对场地地表放大效应的影响。研究表明:场地地震放大系数随填土层的高度增加呈递减趋势。在多遇地震动和基本地震动作用下,场地地震放大系数递减速度比罕遇地震动和极罕遇地震动作用下要大。当填土高度达到一定程度后放大效应趋于平稳;填土高度的变化,会改变地表加速度反应谱的形状。填土高度越大,地表反应谱长周期的频谱成分越显著,反应谱曲线向后移,反应谱峰值点均明显向长周期移动,并出现多个峰值点,反应谱特征周期值变大;下伏基岩的刚度越大,地表峰值加速度的放大效应越大。地表加速度反应谱特征值相比变小。当填土高度增大到一定程度时,下伏基岩的种类对地表地震动特性影响则不明显。该研究成果对高填方场地的地震安全评价和结构抗震设计提供参考。     

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。     

饱和土体-地下综合管廊结构地震响应分析

将土体视为固-液两相介质,基于饱和土体有效应力原理,建立饱和土体-地下综合管廊结构体系相互作用动力模型:在地应力平衡的静力状态下采用Duncan-Chang非线性弹性本构模型,在地震波作用的动力状态下采用Davidenkov非线性黏弹性本构模型;考虑饱和土体黏弹性动力人工边界条件,将地震动作用转化为作用在人工边界节点上的动力荷载。模型考察不同地震波时程、地震波加速度峰值、入射角度、孔隙率以及地应力场的影响,得出如下结论:(1)地震波的卓越周期与场地卓越周期相近时引起结构上的变形最大;随着地震波加速度峰值的增大结构变形增大;随着地震波入射角度的增加结构变形增大,地震波斜入射情况下产生的行波效应使得结构变形最大。(2)土体材料的孔隙水压力是影响地震中结构变形的主要因素之一。(3)将土体材料考虑为单相介质时结构上的变形要比考虑为固-液两相介质时大得多,直接将饱和土体场地中得到的地震波等效荷载施加到单相土介质-结构动力相互作用模型上,能够得到与完全基于有效应力法一致的结果。     

Bivariate Gaussian mixture–based equivalent linearization method for stochastic seismic analysis of nonlinear structures

To address challenges in stochastic seismic analysis of nonlinear structures, this paper further develops a recently proposed Gaussian mixture–based equivalent linearization method (GM‐ELM). The GM‐ELM uses a Gaussian mixture distribution model to approximate the probabilistic distribution of a nonlinear system response. Using properties of the Gaussian mixture model, GM‐ELM can decompose the non‐Gaussian response of a nonlinear system into multiple Gaussian responses of linear single–degree of freedom oscillators. With the set of the equivalent linear systems identified by GM‐ELM, response statistics as crossing rate and first‐passage probability can be computed conveniently using theories of linear random vibration analysis. However, the original version of GM‐ELM may lead to an inaccurate estimate because of the heuristic parameters of the linear system introduced to supplement insufficient information. To overcome this limitation and define unique equivalent linear systems, this paper proposes a further developed version of GM‐ELM, which uses a mixture of bivariate Gaussian densities instead of univariate models. Moreover, to facilitate the use of elastic response spectra for estimating the mean peak responses of a nonlinear structure, a new response spectrum combination rule is proposed for GM‐ELM. Two numerical examples of hysteretic structural systems are presented in this paper to illustrate the application of the bivariate GM‐ELM to nonlinear stochastic seismic analysis. The analysis results obtained by the bivariate GM‐ELM are compared with those obtained by the univariate GM‐ELM, the conventional equivalent linearization method, the tail equivalent linearization method, and Monte Carlo simulation. The supporting source code and data are available for download at https://github.com/yisangri/GitHub‐bGM‐ELM‐code.git     

2016年8月24日意大利中部MW6.2地震强地面运动特征分析

对意大利国家强震台网在2016年8月24日获得的其中部拉齐奥大区阿库莫利市发生的M_W6.2地震强震动三分向记录进行处理和分析。完成原始数据基线校正、滤波等基本数据处理,回归此次地震动幅值衰减规律,发现其整体与ITA08及BA08的衰减趋势一致,但远场实际值低于预测值,不同场地条件下的衰减特性与ITA10一致,近震源幅值较大,且方向性明显;计算并回归分析几种持时,与全球经验预测方程均基本吻合;比较4个幅值较大的近震源台站的反应谱,发现其明显高于欧洲抗震设计规范中的设计反应谱。结合此次震害特点,该地区在实际建设中仍需提高抗震设防能力,以确保安全性等级。     

湖北地区地震震源参数研究

为了研究湖北地区地震震源参数特征,本文基于湖北数字地震台网记录到的S波观测振幅谱,通过遗传算法获得湖北地区的介质品质因子和台站场地响应,并在此基础上计算了湖北地区地震震源参数。结果显示,湖北地区介质品质因子Q值随频率f变化的关系式为Q(f)=501.8·f~(0.309);对于大部分台站获得了与其岩石基底相符的场地响应,没有出现明显放大效应;地震震级与地震矩对数间呈线性关系,即lg M_0=10.06+1.093M_L;震源半径与应力降间呈双对数线性关系,即lgΔσ=10.52-2.01lgr;地震矩与拐角频率间整体上呈反相关;地震矩与应力降间关系不显著。     

设计反应谱标定方法的研究现状与讨论

设计反应谱及其标定方法的研究是工程抗震研究领域的基本问题之一。在现有研究成果的基础上,归纳和总结了设计反应谱及其标定方法的研究历史和现状;评述了研究进程中的若干节点问题;介绍了设计反应谱的标定原理和当前几种有代表性的设计反应谱的标定方法;分析了设计反应谱标定参数的影响因素。在此基础上,对设计反应谱及其标定方法研究中的强震资料积累问题、谱形状问题、标定参数的确定问题以及标定方法等问题进行了讨论并提出了改进和进一步研究的建议。     

15km3天然气球罐设计研究及优化

天然气的广泛应用,促进存储容器向大型化发展。以已投产使用的10km³天然气球罐为设计基础,设计建造完全国产化的15km³天然气球罐,利用计算参数建立有限元模型,验证模型的可靠性。建立双层拉杆模型,施加地震荷载及风载,进行动力响应分析及应力分析。为讨论双层拉杆最优位置及直径,建立了5种上下拉杆比例不同的模型,另外每种比例模型设计3种不同拉杆直径。结果表明:在8度设防二类场地地震波的情况下,上层和下层拉杆比例为0.618∶1,直径为50mm的模型对于球罐优化方面优于其他模型,球罐各项参数均显著减小且应力无放大效应。     

P波斜入射角对沉管隧道地震响应的影响

为了研究P波斜入射对沉管隧道地震响应的影响,以港珠澳大桥沉管隧道为工程背景,考虑上覆海水与海床、沉管隧道之间耦合作用,采用粘弹性边界和等效力的地震荷载输入方式,利用ADINA软件建立三维有限元模型进行地震响应分析。分析入射角为0°、20°、40°、50°、60°时P波对沉管隧道环向应力峰值（正应力峰值、剪应力峰值）和位移峰值的影响,结果表明:入射角为40°时,沉管隧道应力峰值最大;入射角为0°—40°时,隧道的应力峰值逐渐增大,入射角为40°—60°时,隧道的应力峰值逐渐减小;隧道截面4个转角处及隔墙与顶板、底板的连接处为隧道剪应力峰值最大处;隧道截面左侧剪应力峰值远大于右侧;隧道顶板正应力峰值最大,顶板的正应力峰值大约为底板的2倍;隧道截面左侧位移峰值远大于隧道截面右侧。