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.     

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.     

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。     

基于改进随机地震动模型的概率反应谱

结合我国现行抗震规范(GB 50011—2010),给出一种改进随机地震动模型的相关参数。推导单自由度体系(SDOFS)弹性加速度需求的条件概率模型,进而建立弹性SDOFS的概率加速度需求谱以及概率位移需求谱。在此基础上,据强度折减系数R与延性系数μ之间的关系,确定SDOFS非弹性位移需求的条件概率分布函数,进而运用随机振动理论和概率方法,建立非弹性SDOFS在给定强度地震作用下及50 a设计基准期内的概率位移需求谱。从美国太平洋地震工程研究中心收集大量实测地震记录,基于大量SDOFS动力时程分析的统计结果,对本文方法所得的理论结果进行Monte Carlo数值验证。研究结果表明:该理论方法准确、合理,且计算效率高。     

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。     

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.     

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.     

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.     

极限安全地震动下核电站安全壳楼层反应谱

核电站安全壳结构的抗震分析对核电站设计和安全性评估起着至关重要的作用。采用ABAQUS有限元分析软件,对核电站CPR1 000安全壳结构建立精细的三维有限元模型,在极限安全地震动下使用时程法进行非线性抗震分析;选取一些关键楼层位置的代表点计算结构的楼层反应谱,分析比较不同目标阻尼比对楼层反应谱的影响。结果表明:所建立的三维有限元模型能够真实有效地反映结构抗震分析时的具体响应,并且在极限安全地震动作用下仍然保持完整性,分析得到的结构楼层反应谱可作为子结构抗震分析的输入数据。     

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。     

基于现行规范场地划分标准的地震动峰值加速度衰减关系研究

文章搜集了美国西部近几年场地钻孔资料和近几年的强震记录,根据钻孔资料把强震记录按照我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中的规定进行场地分类,利用这些强震记录建立了适合我国场地的地震动峰值衰减关系。在衰减关系模型中考虑到了震级饱和和近场距离饱和特性,统计得到了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的地震动峰值加速度的衰减关系并分析了其特点。通过将Ⅰ类场地地震动PGA的衰减关系和其他研究的基岩场地衰减关系对比,可以看出第Ⅰ类场地得到的水平与竖向PGA衰减曲线和其他研究的基本一致。由此说明只要场地分类相同,使用各地区同类场地的强震记录进行地震动参数研究是可行的。研究结果为我国各类场地的PGA的估计提供了依据。     

双向地震动作用弹塑性反应谱研究

在基于性能/位移抗震设计中,弹塑性反应谱在计算结构地震位移反应方面越来越受到重视.考虑实际地震动的多维性和结构非线性反应空间耦合特性,研究并建立了双向地震动作用弹塑性反应谱模型,将其定义为在两个相互垂直的主轴方向上分别具有水平平动自由度,恢复力特性满足二维屈服面模型的理想弹塑性单质点系统,分别承受双向和单向地震动作用,在同一主轴方向上的最大位移反应之比.给出了一种等强度折减系数的弹塑性谱.通过硬土场地10组双向地震动记录等强度折减系数谱的统计平均结果,分析了结构周期、强度折减系数和阻尼等因素对谱值及结构双向地震反应的影响.结果表明,双向地震动作用相对单向地震动作用主要增加结构较长周期方向的最大位移反应;若增加结构较短周期方向的设计强度,可在一定程度上降低双向地震动不利影响;因定义的谱为比值形式,阻尼对其影响不大.     

基于双地震动强度指标的桥墩地震易损性模型研究

基于双地震动强度指标,开展典型桥墩的地震易损性模型研究.采用Open Sees软件建立桥墩的有限元分析模型,通过增量动力分析方法计算得到桥墩的地震响应.根据受试者工作特性分析方法对地震动强度指标进行评价,选择出有效性较好的地震动强度指标组合,基于线性组合的方法分别建立双地震动强度指标桥墩易损性模型,并和单地震动强度指标模型进行对比.结果表明:双地震动强度指标的有效性普遍优于单一地震动强度指标;桥墩发生相同损伤状态时,基于双地震动强度指标建立的易损性曲面的中位值小于基于单一地震动强度指标得到的中位值.研究结果可为桥梁结构的后续风险评估及加固决策提供参考.     

Discussion on bearing capacity of soft rock ground based on in situ load test

This paper explores five methods of bearing capacity of soft rock foundation based on in-situ load test, namely, point of contraflexure method, relative settlement method, rebound method based on elastoplasticity theory, hyperbola fitted method and minimum curvature radius method. The suitability of various methods was discussed on the basis of the typical results from in-situ load test of Renshou mansion and Caifu plaza in YueYang. It shows that the bearing capacity can be obtained by the proportion load and limit load from p-s curve with first and second point of contraflexure easily. The accurate value of bearing capacity could be obtained by hyperbola fitted method and minimum curvature radius method theoretically, so it is recommended. The rebound method is clear in principle, in which the elastoplasticity characteristic was thought about, and it is recommended, too. Out of consideration for the unsteadiness and unobviousness of bearing capacity from relative settlement method, it can be only adopted as reference. So bearing capacity of soft rock foundation should be decided by weathering condition of soft rock and curve type.     

砂岩扩容过程中超声波衰减的实验研究

利用振幅谱比法对砂岩扩容过程中超声波衰减的实验结果进行分析表明:岩石存在裂纹稳定性传播与裂纹的非稳定性传播和宏观破裂过程;在前期研究三轴实验中横波速度极大值作为岩石应力门槛值的基础上,增添了横波的衰减系数的最小值,即品质因子的最大值作为新的判据.提出了裂纹稳定性传播阶段与裂纹的非稳定性传播阶段分界的特征是:横波的衰减系数、横波损伤因子、泊松比、体积应变曲线在该分界处出现拐点.将其归属于裂纹传播过程中具有局部贯通时破裂的特征,该分界点处在岩石的应力门槛值与抗压强度之间.此项研究结果具有广泛的应用价值.     

Discussion on bearing capacity of soft rock ground based on in-situ load test

<正>The suitability of five methods was discussed here,taking the typical results from in-situ load test of Renshou Mansion and Caifu Plaza in Yueyang City for example.It shows that bearing capacity can be obtained by the proportion load and limit load from p-s curve with the first and the second point of contraflexure easily.It is recommended that the accurate value of bearing capacity can be obtained by hyperbola fitting method and minimum curvature radius method theoretically.The rebound method is clear in principle,in which the elastoplasticity characteristic is thought about.Out of consideration for the unsteadiness and unobviousness of bearing capacity from relative settlement method,it can be only adopted as reference.So bearing capacity of soft rock ground should be determined by weathering condition of soft rock and curve type.     

基于地应力转移的拱形围岩稳定性

为了研究综放开采方式下围岩的应力分布特征,以大佛寺煤矿40301综放工作面为背景,基于理想弹塑性本构模型及Drucker-Prager屈服准则,利用ANSYS有限元软件,探讨围岩拱形存在的合理性,分析采场周围应力场的分布规律。结果表明：工作面前方的应力随开挖的进行总体呈现增长趋势,其峰值所在位置随着围岩拱形高跨比的变小而逐渐远离工作面。     

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。     

Site effects on earthquake ground motion based on microtremor measurements for metropolitan Beijing

A campaign of microtremor measurements was conducted in summer 2007 for assessing local site effects of seismic strong ground motion in metropolitan Beijing. Using the measurements from over 600 sites with approximately 1―2 km spacing covering the entire area inside Beijing’s 5th Beltway, we present the analysis results in the form of contours of the predominant resonant frequency, the thick- ness of the uppermost soft sediments, and the ground motion amplification factor. The microtremor- derived soft sedi...