完全非平穩(wěn)多點(diǎn)地震動模擬研究.pdf

1、強(qiáng)地面運(yùn)動是一個極其復(fù)雜的過程，受震源機(jī)制、傳播路徑、場地特性等因素的影響，觀測得到的地震動通常表現(xiàn)為強(qiáng)非平穩(wěn)特性。尋找一種非平穩(wěn)地震動模型化方法，使模擬地震動特性與實際地震動時頻分布特性一致，一直是地震動模擬的研究熱點(diǎn)。而對于大型橋梁等空間延展結(jié)構(gòu)而言，由于其結(jié)構(gòu)不同支撐點(diǎn)位置和場地條件的不同，常常導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各點(diǎn)地震輸入在時頻非平穩(wěn)的分布特性上出現(xiàn)差別，開展多點(diǎn)地震動時頻非平穩(wěn)特性分析與模擬方法研究，是重大工程結(jié)構(gòu)抗震分析對地震動輸入研

2、究提出的迫切需求。
　　為此，本文對多點(diǎn)地震動的非平穩(wěn)特性以及時頻完全非平穩(wěn)多點(diǎn)地震動的實現(xiàn)問題進(jìn)行了研究，主要工作和取得的成果可歸納為以下四個方面：
　　（1）空間多點(diǎn)地震動場的非平穩(wěn)特性描述研究
　　通過引入非平穩(wěn)度的概念，采用非線性交叉預(yù)測法以及希爾伯特-黃變換方法分別對地震動時域和頻域的非平穩(wěn)度進(jìn)行了分析。與強(qiáng)度包線與穿零率方法對比，非平穩(wěn)度方法描述地震動時頻非平穩(wěn)特性不僅更為直觀、而且便于不同地震動橫向?qū)Ρ取?/p>

3、利用非平穩(wěn)度直觀描述地震動時頻非平穩(wěn)特性的優(yōu)勢，對SMART1-45臺陣記錄各測點(diǎn)地震動的時頻非平穩(wěn)特性差異進(jìn)行了定量分析，揭示了實際空間多點(diǎn)地震時頻非平穩(wěn)特性隨距離和場地特征變化的規(guī)律。
　?。?）基于傳統(tǒng)傅立葉分析的多點(diǎn)地震動非平穩(wěn)特性分析與模擬研究
　　采用直接定量分析多點(diǎn)地震動場各點(diǎn)之間傅立葉幅值和相位差異的手段來建立時頻非平穩(wěn)多點(diǎn)地震動模擬方法。在對多空間多點(diǎn)地震動場各點(diǎn)傅立葉幅值與相位存在一個共同基本量認(rèn)識的基礎(chǔ)

4、上，研究了空間多點(diǎn)地震動場各測點(diǎn)傅立葉幅值和相位與共同幅值和共同相位之間的波動特征，建立了定量表述多點(diǎn)地震動幅值與相位波動的參數(shù)化模型，并結(jié)合SMART1-45臺陣記錄研究了空間多點(diǎn)地震動幅值譜與相位差譜波動量隨距離及土層厚度變化的規(guī)律。同時，還基于傳統(tǒng)傅立葉分析模擬地震動方法，利用現(xiàn)有反應(yīng)譜與傅立葉幅值譜之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、以及相位差譜對數(shù)正態(tài)分布模型相關(guān)研究成果，建立了可考慮幅值與相位空間變化規(guī)律，并能同時滿足時頻非平穩(wěn)特性與規(guī)范反應(yīng)譜

5、要求的多點(diǎn)地震動場模擬方法。
　?。?）基于演變譜法的多點(diǎn)地震動非平穩(wěn)特性分析與模擬研究
　　采用對地震動時變功率譜進(jìn)行參數(shù)化建模的方式來實現(xiàn)多點(diǎn)地震動模擬的時頻非平穩(wěn)。通過非均勻調(diào)制函數(shù)以及直接對地震動時變功率譜進(jìn)行建模兩種方式來實現(xiàn)地震動時變功率譜的模型化，并將其應(yīng)用于多點(diǎn)地震動場的空間效應(yīng)分析，基于 SMART1-45臺陣記錄系統(tǒng)分析了局部場地空間位置變化對非均勻調(diào)制函數(shù)模型和Kameda時變功率譜模型參數(shù)的影響顯著程

6、度，建立了可考慮多點(diǎn)坐標(biāo)位置和場地土層厚度變化的完全非平穩(wěn)空間隨機(jī)地震動模擬方法。
　?。?）基于分頻帶子波瞬時譜模型的多點(diǎn)地震動非平穩(wěn)特性分析與模擬研究
　　采用直接對地震動時頻分布建模的方法來實現(xiàn)多點(diǎn)地震動模擬的時頻非平穩(wěn)。通過小波變換多分辨率分析，將地震動信號分解為固定頻帶下的地震動子波，提
　　出了基于分頻帶子波實現(xiàn)地震動瞬時譜模型化的改進(jìn)方法。同時，利用SMART1-45實際臺陣記錄，分析了地震動分頻帶子波瞬

7、時譜參數(shù)的空間變化特性，建立了基于子波瞬時譜模型的完全非平穩(wěn)多點(diǎn)地震動模擬方法，為瞬時譜方法在多點(diǎn)地震動場分析中的應(yīng)用提供了新的思路。
　　論文以空間多點(diǎn)地震動的非平穩(wěn)特性模擬為主線，在研究實際臺陣記錄空間時頻非平穩(wěn)特性變化效應(yīng)的基礎(chǔ)上，通過三種不同的方法對非平穩(wěn)多點(diǎn)地震動模擬進(jìn)行了研究，是對目前非平穩(wěn)多點(diǎn)地震動模擬的最新發(fā)展，研究成果不僅有利于對空間多點(diǎn)地震動非平穩(wěn)特性的全面認(rèn)識，而且可為工程抗震設(shè)計提供實用的人工多點(diǎn)地震動模擬