中国西部地区场地放大模型

为探讨场地对地震动的影响,选取汶川地震主震、余震记录及美国下一代地震动衰减关系（NGA）项目的强震记录,通过比较地震动观测值与基岩衰减关系预测值得到场地放大系数．分析得出以Vs30和参考地震动为变量的场地放大连续函数模型．模型考虑了场地的K30对地震动影响的差异,反映了汶川地区场地条件对地震动的影响．通过随机效应方法回归了模型系数．模型结果表明：当参考地震动小于45～55gal时,其对场地放大无影响;当参考地震动大于45～55gal时,相同场地上随其增大场地放大系数减小;而且参考地震动对软场地上短周期地震动的场地放大影响显著,对硬土场地影响不显著．     

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.     

基于地震记录的震动图校正方法研究

针对地震动强度速报工作,利用地震动衰减关系和地震台站记录到的数据研究地震动强度衰减中地震事件内部(intra-earthquake)的不确定性.通过台站实际观测值与理论计算值之间的残差分析,提出了利用台站数据对缺少台站地区理论估计值的对数偏差校正方法.研究分析表明,线性偏差校正方法对系统偏差校正的效果不显著,与使用汪素云2000年回归的我国东部峰值加速度(PGA)衰减关系的结果相当;针对特定震级的地震不约束R0(近场饱和因子)拟合的衰减关系,由于近场台站分布的不均匀性,使得R0过大,衰减关系对近场地震动参数缺乏控制;对数偏差校正方法的结果与固定R0拟合地震动衰减关系的结果大致相当,适合于地震动强度速报中缺少台站数据的地区地震动参数理论估计值的系统偏差校正.最后以2010年3月4日中国台湾屏东6.4级地震为例,比较了点圆和点椭圆衰减关系模型的对数残差及震动图的分布形态,说明衰减关系模型对震中地区地震动参数估计值的分布影响较大,并利用对数偏差校正方法快速生成震动图展示了该校正方法的可靠性.     

长周期随机地震作用下超大跨斜拉桥的行波效应分析

从各个国家和地区的地震记录库中寻找出一些具有良好记录质量和基本场地资料的强震记录,并从中挑选出较为典型的长周期地震波,对比分析了不同场地条件下长周期地震波和普通地震波的平均加速度反应谱及其规范形式的分段拟合曲线.选取软土场地拟合反应谱作为目标反应谱,用迭代方法求取与目标反应谱相对应的功率谱密度函数,分析了基于长周期地震动加速度功率谱密度的特点.在此基础上,以某超大跨斜拉桥结构为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元分析模型,分别以文中拟合的长周期地震动功率谱密度和普通地震动功率谱密度作为输入,采用直接求取位移的改进虚拟激励法,对超大跨斜拉桥结构进行了不同视波速下的行波效应分析.结果表明:长周期地震动功率谱密度的卓越频率明显低于普通地震动功率谱密度的卓越频率.长周期地震动功率谱作用下的桥梁左桥塔顶、右桥塔顶和桥面板跨中节点的位移响应功率谱值均明显大于普通地震动功率谱作用下的结果,桥梁塔顶位移响应功率谱均呈双峰分布.在本文算例中,考虑行波效应使超大跨斜拉桥结构的位移响应和弯矩响应结果有所减小.     

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。     

近场脉冲型地震对结构非弹性位移比谱的影响

将选择的746条各国强震记录按照我国建筑抗震设计规范中的规定进行场地分类.按照最新的识别近场强速度脉冲地震记录的定量方法,将选择的地震记录划分为中远地震、近震及近场强脉冲地震记录.利用这些强震记录,统计得到了近场强脉冲地震对应Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ四类场地的等延性位移比谱、等强度位移比谱的计算公式,并由此研究了场地条件及各种地震动参数对等延性位移比谱、等强度位移比谱的影响.结果表明:近场地震动的脉冲作用在中短周期段[0.3s,5s]对等延性位移比谱的影响较大,近场地震动的脉冲作用在中短周期段[0.5s,3s]对等强度位移比谱的影响较大且部分可达80%以上,场地条件对影响周期段的范围有重要影响;峰值地面速度与峰值地面加速度比(PGV/PGA)是影响近场地震动位移比谱最大的参数.     

基岩上均匀场地中透镜体对地震动的影响

采用有限元方法研究了基岩上均匀场地中透镜体对地震动影响的基本规律,分析了含透镜体的场地与不含透镜体的场地对地震动影响的差别,针对透镜体埋深、宽度、厚度、刚度以及输入波频谱等因素对地震动反应谱的影响进行了研究.研究表明,透镜体的存在对地震动有显著的放大作用,该放大作用可达49.7%;由于透镜体对入射波的散射,会产生竖向加速度,且竖向加速度的短周期成分相对较多;透镜体埋深、宽度、厚度、刚度以及输入波频谱等因素对地震动反应谱具有重要的影响.     

基于能量分布的地震动聚类与反应谱特征周期的确定

收集了7 778条水平地震动加速度记录,分析了其频谱特性.提出了一类基于能量分布的地震动聚类方法.按照该方法将同一类场地条件下的地震动记录分为3组.按照我国建筑抗震设计规范关于设计地震动的分类方式,确立了不同分组特征周期的建议值,分析了建议值与我国抗震设计规范规定的不同设计地震动分组特征周期的差异.研究表明,与文中建议值相比,现行规范规定的设计地震动特征周期第1组、第2组取值偏大,第3组取值偏小.     

南京河西地区软土场地地震动参数研究

根据南京河西地区所处的地震地质环境、地震活动环境及基岩地震动衰减规律，对所选取的某个型工程软土场地，进行了地震危险性分析，给出了基岩地震动参数；对场地的地震动效应进行了研究，给出了50a及100a超越概率水平为63％、10％和3％的场地地震动参数，该成果对河 西地区的工程抗震设计有一定的参考价值。     

考虑地震动空间效应的深水桥梁减震性能

以大跨深水连续梁桥为研究对象,提出了拉索减震体系.对考虑地震动空间效应的不同激励地震动输入的实现方法做了阐述,对比常规体系和弱固定体系,研究考虑地震动空间效应时深水桥梁拉索减震体系的减震效果,并进一步探讨了考虑地震动空间效应时,动水压力对深水桥梁地震响应的影响.研究结果表明,拉索减震支座具有良好的减震性能,且其对地震动空间效应非常敏感;考虑地震动空间效应时,动水压力对拉索减震体系、常规体系动力响应的影响较一致激励有所差异,且该差异随视波速、失相干系数及局部场地条件的不同而变化.     

基于演变谱和正交化HHT法的类谐和长周期地震动合成

结合演变谱理论和正交化HHT法的优点,建立了一种能同时反映强度和频率非平稳特性的地震动人工合成方法.选取1999年台湾集集地震中的2条类谐和长周期地震动记录作为原始地震动进行了人工合成,并进行了局部功率谱密度分析和反应谱分析.分析结果表明,本文建立的地震动合成方法能实现对地震动频率非平稳性的模拟,合成的类谐和长周期地震动时程与原始地震动时程在能量时频分布上具有较好的一致性,且弹性反应谱及弹塑性反应谱的拟合精度较高,可供工程结构地震反应分析使用.     

盆地型长周期地震动的判别准则

为了筛选出盆地内超高层结构抗震设计所需的盆地型长周期地震动(简称为长周期地震动)验算波,总结了长周期地震动的形成机理,分析了长周期地震动中面波的卓越性,提出了截取由面波主导的地震动尾波的方法,通过基于尾波特性的统计分析得到了长周期地震动的判别准则.结果表明:沉积盆地边界所激发的面波在盆地内传播、叠加以及依频率放大是长周期地震动的主要形成机理;长周期地震动中由面波主导的尾波段对长周期结构响应起控制作用;长周期地震动判别准则宜定为:速度反应谱卓越周期大于2s,且截取出的尾波与原始波在速度反应谱卓越周期处的谱幅值比大于85%.     

采用时频滤波技术的近断层脉冲地震人工模拟

利用现代时频分析工具S变换的时频滤波特点,把反映场地局部特征的实际远场地震波或人工合成的远场地震波在等效速度脉冲的发生时间段实行时频滤波,再与等效速度脉冲叠加,生成既能反映场地局部特征又能反映近断层脉冲地震特点的人工近断层脉冲地震时程.通过数值算例,得到的人工近断层地震波与原始波有相似的时频特征,而功率谱密度函数在高频段与建筑抗震规范相容的目标功率谱一致,该波的峰值加速度还与抗震规范中相应烈度的峰值一致,可供近断层地区结构抗震分析使用.     

基于概率密度演化理论的地震概率安全评估

基于概率密度演化理论,通过引入随机地震动模型,可以获得某一场地在一定时期内遭遇不同地震动强度的超越概率,并且有望解决地震易损性分析中如何选择地震动的关键问题.在此基础上,通过调幅随机地震动模型的基底幅值参数,并与地震易损性研究中的增量调幅思想相结合,可以获得工程结构在遭遇不同超越概率的地震作用时,结构性能达到各极限状态的超越概率.这一将地震易损性曲线的地震动强度度量指标赋予概率意义的工作,可以避免以往采用不同地震动强度度量指标时,由于计算方法的不同,生成的地震易损性曲线具有较大不同的缺点.这一工作,进一步与基于性能的地震工程全概率决策框架相结合,可为工程结构的地震概率安全评估提供坚实的理论基础.     

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.     

冻结技术在地铁及隧道工程中的应用

冻结技术是利用人工制冷技术原理来加固软弱地层的技术。介绍了冻结技术的主要工艺过程及基本原理，列举了冻结技术在地铁和隧道工程中的主要应用领域。对影响冻结加固土体强度和稳定性的冻土温度场进行了分析，对冻土的抗压强度和抗剪强度进行了试验研究。结合实际工程阐述了冻结技术加固隧道计算模型，并对地铁和隧道工程中应用冻结技术所带来的环境岩土工程问题进行了探讨。     

覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响研究

选取汶川8.0级地震中陕西省6个台站的东西向地震动加速度记录,通过HHT计算了各条地震动和其IMF分量的Hilbert能量和输入能量,对比分析了覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响。结果表明：随着覆盖层厚度的增加,地震动的HE峰值、输入能量和Hilbert能量平均周期T_mE逐渐增加,当覆盖层厚度大于400m时,地震动能量主要分布在低频区域,具有显著的长周期特性;当覆盖层厚度为0或很小时,地震动能量主要集中在前2-3阶IMF分量中,多个IMF分量的HE峰值较大,卓越IMF分量对结构的影响较小;随着覆盖层厚度的增加,地震动能量主要集中在高阶IMF分量中,仅1-2个IMF分量的HE峰值较大,其余分量均很小,卓越IMF分量的平均周期T_mE和原始地震动十分接近,对结构的破坏起主导作用,应重点研究。