強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)周老師

1、強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的研究-2006，12，221提綱：隨機(jī)地震動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特性設(shè)計(jì)譜和GPS技術(shù)在強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用;強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的三維數(shù)值模擬;功率譜模型的改進(jìn);地震動(dòng)非平穩(wěn)特性的影響;結(jié)論與建議.21 隨機(jī)地震動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特性地震動(dòng)持續(xù)時(shí)間地震動(dòng)峰值特性包絡(luò)線(強(qiáng)度非平穩(wěn)性)頻率成分(含量)的非平穩(wěn)性3設(shè)計(jì)譜與真實(shí)反應(yīng)譜的差異關(guān)于地震動(dòng)強(qiáng)度或設(shè)防烈度，自上世紀(jì)70年代以來(lái)廣泛采用地震危險(xiǎn)性分析方法，至于反應(yīng)譜峰值的形狀一直采用 Housner提出的平滑化設(shè)計(jì)譜。應(yīng)該指出，這種平滑化的設(shè)計(jì)譜與真實(shí)的反應(yīng)譜之間是存在一定的差異的。真實(shí)地震的反應(yīng)譜是隨周期波動(dòng)變化的，而且變化的幅度比較大

2、。 4設(shè)計(jì)地震應(yīng)該是單純的地震動(dòng)特性還是綜合了結(jié)構(gòu)和地震的特性?-這樣的爭(zhēng)論來(lái)源于對(duì)設(shè)計(jì)譜的理解Housner 對(duì)設(shè)計(jì)譜的解釋:設(shè)計(jì)譜工實(shí)際用的平滑化反應(yīng)譜為什么可以用平滑化的譜取代實(shí)際的波動(dòng)狀反應(yīng)譜?結(jié)構(gòu)的周期不能正確的確定對(duì)迭加在平滑化譜上的波動(dòng)成分是未知的考慮到結(jié)構(gòu)的阻尼,材料的強(qiáng)度和延性以及結(jié)構(gòu)的非線性影響5設(shè)計(jì)譜和GPS技術(shù)在強(qiáng)震記錄數(shù) 據(jù)處理中的應(yīng)用1.1 關(guān)于設(shè)計(jì)譜 擬加速度譜相對(duì)位移譜美國(guó)與中國(guó)的設(shè)計(jì)譜與抗震設(shè)計(jì)軟件中的處理方法678歐洲抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的位移反應(yīng)譜TD =2s TE =6s TF =10s9隨機(jī)地震動(dòng)功率譜的基本特性在給定震級(jí)和距離的條件下平滑化功率譜也具有隨機(jī)

3、性，但是它們的離散性相對(duì)比較小，迭加在其上的波動(dòng)成分隨機(jī)性更大，而且有一定的共性，所以可以說(shuō)是高階隨機(jī)或超隨機(jī)特性。這兩部分貢獻(xiàn)可以分開來(lái)加以統(tǒng)計(jì)。隨機(jī)波動(dòng)成分對(duì)方差或地震動(dòng)強(qiáng)度是基本沒(méi)有貢獻(xiàn)的。 10111213Typical autocorrelation function14Typical power spectrum density15161718地震動(dòng)記錄統(tǒng)計(jì)特征的隨機(jī)特性1、自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)對(duì)自相關(guān)函數(shù)用曲線 來(lái)擬合192021三方向地震動(dòng)的譜特性三向地震動(dòng)的譜特性的差異如何根據(jù)規(guī)范中的單向地震反應(yīng)譜產(chǎn)生多向地震動(dòng)時(shí)程豎向地震反應(yīng)譜的場(chǎng)地相關(guān)特性地震動(dòng)場(chǎng)的模擬222 GPS技

4、術(shù)在強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用GPS技術(shù)的特點(diǎn)強(qiáng)震觀測(cè)中存在的問(wèn)題GPS技術(shù)的應(yīng)用 1次/s 的采樣率2002年美國(guó)Denali7.9級(jí)地震 2003日本Tokachi-Oki8.0級(jí)地震2003年San Simeon 6.5級(jí)地震 地面運(yùn)動(dòng)永久位移無(wú)法確定23經(jīng)過(guò)低通濾波以后的GPS 位移與采用不同頻帶濾波以后的加速度時(shí)程的比較24從加速度和GPS信號(hào)中分析得到的阻尼比為0.05的位移譜的比較 253.強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的三維數(shù)值模擬模擬方法：有限斷層模型基本思想：發(fā)震斷裂子斷裂較小的地震斷層方位滑沖方向斷層方位相應(yīng)于基本參數(shù)26 懷來(lái)-延慶盆地波速結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)（黑三角）布置和數(shù)值模擬范圍27計(jì)算區(qū)域

5、內(nèi)的巖土分層情況 2824個(gè)子震源在斷層面上的分布 29觀測(cè)點(diǎn)上的位移、速度和加速度時(shí)程 30動(dòng)速度和位移沿測(cè)線的轉(zhuǎn)播過(guò)程 31 研究區(qū)域的地震動(dòng)強(qiáng)度（烈度）分布 324.地震動(dòng)功率譜模型的改進(jìn) 隨機(jī)模型存在的問(wèn)題 對(duì)新模型的構(gòu)想-看作是白噪聲過(guò)程分別經(jīng)過(guò)高、低頻濾波以后得到的平穩(wěn)過(guò)程或兩個(gè)高斯Markov過(guò)程的疊加或復(fù)合，因此也可以稱為復(fù)合Markov模型。33(a) 用高低頻截?cái)喾绞较拗聘叩皖l成分（豎線部分為有限帶寬白譜） (b) 用高低通濾波器限制高低頻成分34復(fù)合Markov功率譜模型: 35 Markov功率譜模型與Kanai-Tajimi模型的對(duì)比 36包絡(luò)函數(shù)的幾種形式 ：平穩(wěn)化

6、過(guò)程：是一個(gè)確定性的時(shí)間函數(shù)與一個(gè)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的乘積，即：5.地震動(dòng)非平穩(wěn)特性的影響37 四種模型模擬的El_Centro波包線 38四種模型模擬的集集地震的包線 395 考慮地震動(dòng)非平穩(wěn)特性的CCQC（t）法：40CSRSS（t）法：CQC（t）法：SRSS（t）法：4142發(fā)展基于隨機(jī)過(guò)程理論的抗震設(shè)計(jì)方法（1）分析加速度時(shí)程對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞作用，研究加速度時(shí)程作為隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特征和參數(shù)，其中包括幅值和頻率特性非平穩(wěn)性的表達(dá)方式等；（2）探索對(duì)加速度時(shí)程進(jìn)行危險(xiǎn)性分析的方法；（3）研究結(jié)構(gòu)在隨機(jī)地震地面運(yùn)動(dòng)作用下的動(dòng)力反應(yīng)分析方法；（4）在統(tǒng)一的概率定義下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度分析，獲得真正意義上

7、的結(jié)構(gòu)可靠度水準(zhǔn)。 43這樣的加速度時(shí)程不是一個(gè)確定性的時(shí)間函數(shù)，但是可以定義為一個(gè)隨機(jī)函數(shù)，其統(tǒng)計(jì)特性可以看作是確定性變量并由這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)來(lái)產(chǎn)生樣本隨機(jī)過(guò)程，也可以直接用一組樣本隨機(jī)過(guò)程來(lái)表示。這樣得到的具有一定概率水準(zhǔn)的加速度時(shí)程可以作為重大工程的的設(shè)計(jì)地震或輸入地面運(yùn)動(dòng)，并據(jù)此對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)進(jìn)行可靠性分析。 446.結(jié)論與建議1、今后需要研究相對(duì)位移反應(yīng)譜在長(zhǎng)周期段的特征，進(jìn)一步拓寬設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的適用范圍；2、在地面和結(jié)構(gòu)上布置高采樣率的GPS接收器，研究相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法和軟件，綜合利用觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析記錄位移隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)變化規(guī)律；3、地震動(dòng)的非平穩(wěn)性及其對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響，還有待進(jìn)一步研究；454、有限差分和其他離散化方法可以有效地應(yīng)用于地震動(dòng)場(chǎng)的數(shù)值模擬，目前的研究工作已經(jīng)在這方面奠定了良好的基礎(chǔ)，今后還需要發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)值分析技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件，為在城市和區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和重大工程中的實(shí)際