长周期地震动的非弹性反应谱

根据长周期地震动的特性,选取139条长周期地震动记录,以分析结构动力参数和长周期地震动特性对长周期地震动非弹性反应谱的影响规律。研究结果表明：与常规地震动相比,恢复力模型和屈服后刚度比(η)对地震动非弹性反应谱中长周期段的影响较大,且场地土对非弹性反应谱的放大效应更为显著;相反,阻尼比(ξ)和位移延性比(μ)对常规和长周期地震动非弹性反应谱的影响规律较为类似。提出在建立长周期地震动设计谱时,应选取合理的恢复力模型和η,参考已有ξ和μ对常规地震动反应谱的影响规律,并针对不同的场地类型建立相应的设计谱;可以先建立某标准设防烈度的长周期地震动的设计谱,其他设防烈度的设计谱可用PGA_设防与PGA_标准的比值调整得到。     

非弹性结构随机地震反应及概率位移需求分析实用方法

探讨常规Pushover分析法的优劣,介绍改进后的模态Pushover分析法（即改进MPA法）。基于概率统计理论和Pushover分析法的基本思想,分别推导2种分析多自由度结构非弹性随机地震反应和概率位移需求的实用方法。方法Ⅰ采用常规POA方法将多自由度结构等效为单自由度体系,而方法Ⅱ则主要基于改进的MPA法。研究结果表明:采用方法Ⅰ估计所得结构顶点位移需求概率接近Monte Carlo数值模拟结果,采用方法Ⅱ估计所得结构层间位移需求概率与概率IDA法的分析结果基本吻合。这2种方法具有准确、高效且便于操作的优点,与大量非线性时程分析为基础的数值方法相比,其复杂程度低,运算效率高。     

地震动相位谱与相位差谱分布特征的研究

引入相位差谱主值的概念,讨论了相位（差）谱与其主值分布函数之间的关系,通过将相位（差）谱与其主值加以区别,能有效地克服过去相位谱与相位差谱概率特征的不协调性。在假定相位差谱服从正态分布的条件下,对相位（差）谱主值的概率分布进行数值计算与模拟,结果与Ｏｈｓａｋｉ对实际地震记录的统计结果非常接近,说明本文的思想是合理的。     

基于分量分离方法的地震动反应谱

地震动反应谱统计分析中存在的离散性一直是影响设计谱精确估计的重要因素.地震动加速度反应谱离散性偏大的区段主要集中于长周期部分.为了进一步研究地震动反应谱及其长周期段的特征,建立了一个综合强地震动数据库,考虑地震动反应谱的特征将强震记录分为普通型和低频型2类,采用数字滤波方法将低频型地震动中的长周期分量分离,引入了一种2阶段平稳简谐地震动模型用于等效所分离的低频分量.结果表明:滤波后的低频型地震动与普通型地震动反应谱仍有明显差别;低频型地震动与分离后得到的低频分量以及高、中频分量参数间存在一定的相关性;指出普通型地震动与低频型地震动的设计谱须分别单独标定,其中普通型地震动设计谱采用平均谱标定,低频型地震动设计谱可以在普通型地震动设计谱标定方法的基础上对长周期段进行修正得到.该研究为地震动反应谱特征及规律的认识提供了新的方法,为设计谱的精确标定提供了参考和依据.     

多维地震动作用下结构抗震计算的反应谱方法

比较全面地研究了在多维地震动作用下结构反应的组合问题，对各种组 合方法进行了评价。通过理论分析和大量的数值计算对比，建议了非对称结 构在多维地震动作用下合理的反应谱组合方法。     

利用正交Hilbert谱模拟非平稳随机地震动

基于样本记录正交HHT变换的Hilbert谱提出了非平稳随机地震动过程的模拟方法。利用正交EMD法对IMF分量进行处理,克服了传统EMD分解存在能量泄漏的缺点,使正交HHT法可以精确分析非平稳信号的时频特性。在此基础上,把样本的Hilbert谱均值作为地震动随机过程的目标Hilbert谱,引入随机相位角来进行非平稳随机地震动过程的仿真,并且给出了随机过程的统计特性函数。通过对2个地震动记录的模拟,验证了模拟的地震动样本,能完全反映原记录强度和频率的非平稳特性,在时频分布上和原记录非常接近,具有相同的统计特征,并且模拟样本之间也具有良好的离散性。     

人造地震动反应谱的计算

通过人造地震动拟合过程中地震动反应谱不同计算方法所得计算结果的比较,分析了常用计算方法－－线性积分方法的优缺点：该方法虽可大大缩短计算时间,但在高频带上误差是无法 接受的。同时指出：卷积计算方法虽然耗费大量机时,但由于它仅涉及数据本身,与数据是否连续、可导无关,只有采用该方法计算高频带处的反应谱值方可得到正确结果,如单纯加大采样率或采用非线性内插的积分方法虽然会使计算精度有所提高,但不是解决问题的根本方法;如从计算时间角度考虑,在计算人造地震动的反应谱值时,可分频带计算,即高频带处采用卷积方法,中、低频带处采用线性积分方法。     

近场脉冲型地震动作用下设计位移反应谱

选取属于特定震源机制、场地平均剪切波速、震级和断层距下的36条近场脉冲型地震记录作为输入,按照速度脉冲周期对地震记录进行分组,运用Matlab进行脉冲型地震动作用下的位移反应谱计算,采用标准化和平均化的方式研究位移反应谱的特征,用分段线性拟合方法建立以速度脉冲周期作为特征周期的设计位移反应谱,给出位移反应谱的峰值和分段周期。研究结果表明：脉冲型地震动下位移反应谱的谱形呈现出4个阶段,谱特征周期近似等于速度脉冲周期,经标准化和平均化后的谱峰值约等于2.2,文中给出的设计位移反应谱能较好地拟合平均位移反应谱。     

长周期地震动的能量反应谱

选取139条长周期地震动记录作为输入,研究了恢复力模型参数(恢复力模型、刚度比η、阻尼比ξ、位移延性比μ)和地震动特性(周期T、震级MW、场地、PGA)对长周期地震的输入能量谱SEI、滞回耗能谱SEH和阻尼耗能谱SED的影响.研究表明:1)恢复力模型对长周期(常规)地震能量谱的影响很大(小);η对长周期和常规的地震动的能量谱的影响都很小;随着ξ增加,长周期(常规)地震的SEI的长周期段谱值增大(减小);随着μ增加,长周期(常规)地震的SEH的峰值平台段延长(缩短)且峰值降低(增大).2)MW越大,结构损伤越大;场地土越软,能量谱值越大;若已知基准PGAref的能量谱,其他PGAoth的能量谱可由(PGAoth/PGAref)2调整得到.基于以上的参数影响研究,采用三段式拟合函数,建立了长周期地震弹性输入能量设计谱,并拟合了μ和ξ对长周期地震能量谱的影响公式,进而得到长周期地震非弹性输入能量设计谱.     

空间相关非平稳地震动反应谱拟合

为了给大跨度结构的抗震分析提供空间多点相关地震动加速度时程,在前人研究的基础上,提出根据标准设计反应谱合成非平稳空间相关多点地震波的方法.从规范反应谱出发得到功率谱,然后由地震动的空间相关性得到功率谱矩阵,用三角级数法生成各点地震动.生成的地震波具有地震动的空间相关性,同时还考虑了强度和频率的双重非平稳性, 在保证相关性的前提下对初始波进行修正使其反应谱与规范反应谱逼近.数值算例表明,利用该方法生成的地震动加速度反应谱具有较高的拟合精度,合成的多点时程可用于大坝等延伸结构多点激励的地震动输入.     

斜拉桥易损性分析的合理地震动强度指标评估

以迫龙沟特大跨斜拉作为工程背景,用OpenSEES开源程序建立考虑多重非线性效应的有限元模型,从太平洋地震工程研究中心(PEER)中选择80组地震波纵向和横向输入.通过高效性、实用性、熟练性、充分性以及灾害可计算性等5个指标,详细讨论并比较了峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、和结构一阶周期、0.2s以及1.0s对应的加速度反应谱数值(Sa-T1、Sa-02、Sa-10)作为地震动强度指标的优缺点.结果表明,PGA具有最好的充分性和实用性,在高效性和熟练性上也表现得很好,因此是最为合理的斜拉桥地震动强度指标.     

地震动强度包络函数模型

由于现有的地震动强度包络函数存在着不足,为此本文提出了一种不同的地震动模型．它是以随机过程理论为基础,把对强度包络函数的研究转化为对地震记录标准差的研究,即通过对美国近千条地震记录的标准差的统计计算,以此研究包络函数的特性．     

地震动反应谱对土石坝二维地震反应的影响

针对目前土石坝抗震计算中对频谱特性考虑的不足,分析了输入地震动加速度反应谱、速度反应谱、位移反应谱对土石坝地震反应的影响.研究结果表明,如果加速度反应谱卓越周期与土石坝的自振周期相近,土石坝地震反应则相应出现最大值,但不能从结果中简单得出周期的长短对坝体反应的影响;仅靠加速度谱的卓越周期不能完全反应地震动的频域特性.     

汶川震区地震动三维地形效应的谱元法模拟

针对三维波动弹性动力方程推导了谱元法算法,并考虑三维真实地形及介质的衰减特性,基于并行计算环境采用谱元法和ASTER DEM模型对5.12汶川地震动的地形效应进行了模拟.模拟结果表明陡峻地形对地震波两个水平分量的影响要大于对竖向分量的.震中附近区域的PGA最大值为671 cm/s2,高PGA区多分布于山顶及山脊区域.与...     

在地震动水平与摇摆分量作用下高层结构随机地震反应

根据地震作用的概率统计特征,研究剪切型高层结构在地震动的水平与摇摆分量联合作用下的随机反应。建立了在地震动水平与摇摆分量联合作用下高层结构的振动方程,推导出在平稳随机地震作用下结构体系的反应功率谱密度函数,得到结构体系反应的各项统计特征量计算表达式。在此基础上,编制相应的计算机程序,对实际结构进行数值计算。研究结果表明:地震的摇摆分量对高层结构的位移影响较大,不可忽视。     

黄土边坡-隧道结构地震动反应谱特性研究

利用地震波处理软件SeismoSignal对大型振动台模型试验坡面处监测点数据进行处理,研究边坡-隧道结构在不同地震动输入下的加速度反应谱特性.结果表明:①地震动输入对加速度反应谱和规准反应谱影响显著,随着周期的增大反应谱值先增大后减小,最后趋近于零;②规准反应谱在地震动输入较小时,最大值随地震动输入的增大而减小,随坡高的增大而增大,在坡顶时达到最大值,隧道的存在对边坡的抗震性能有一定影响,尤其在隧道洞口段是抗震的薄弱环节;③平均规准反应谱在短周期段随地震动的增大而减小,在中长周期段随地震动的增大而增大,峰值随地震动的增大呈现出向中长周期段推移的趋势,平均曲线峰值两侧的数据呈现出较好的数学关系,左端拟合曲线为二次多项式关系式,右端拟合曲线为指数关系式.     

地震动各分量间的谱矩阵

地震动各分量间的谱矩阵李宏男（土木工程系）关键词地震动；转动分量；谱矩阵分类号：Ｐ３１５．０１大量震害分析表明，地震时的地面运动不仅存在着平动分量，而且存在着转动分量（三个平动分量和三个转动分量，如图１所示），即地震动是多维的。因此，在多维地震动作用...     

桥梁概率地震需求分析中的地震动强度指标选择研究

对目前桥梁抗震分析和设计中应用较多的两个地震动强度指标,即峰值地面运动加速度（PGA）和结构特定周期处的谱加速度（Sa）,研究在基于性能的地震工程学理论中,采用 PGA 和 Sa作为地震动强度指标,对非规则连续梁桥概率地震需求分析的重要影响。     

随机有限断层法在汶川强地震动模拟中的应用

在总结了国内外地震动模拟技术基础上,研究了5.12汶川大地震加速度时程的特点和合成方法,采取网格划分的方式,利用随机有限断层方法逐点合成了各网格点处的加速度时程,并绘制了加速度等值线图,分析了此次强地震动的分布特点.研究结果对研究发震时断层附近地区建(构)筑物的破坏原因、程度等与地震动强度间的关系,进而提高结构的防灾减灾能力具有十分重要的意义.     

随机有限断层法在汶川强地震动模拟中的应用

在总结了国内外地震动模拟技术基础上,研究了5．12汶川大地震加速度时程的特点和合成方法,采取网格划分的方式,利用随机有限断层方法逐点合成了各网格点处的加速度时程,并绘制了加速度等值线图,分析了此次强地震动的分布特点．研究结果对研究发震时断层附近地区建（构）筑物的破坏原因、程度等与地震动强度间的关系,进而提高结构的防灾减灾能力具有十分重要的意义．