非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的概率模型及在重力壩抗震分析中的應(yīng)用.pdf

1、高壩抗震問(wèn)題作為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)一直備受關(guān)注，在高壩抗震研究中，地震輸入模型、結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)和抗震可靠度分析是壩體結(jié)構(gòu)抗震分析中不可或缺且相互聯(lián)系的三個(gè)方面。由于地震動(dòng)過(guò)程不僅具有明顯的隨機(jī)性，而且具有強(qiáng)度和頻率的非平穩(wěn)性，這將對(duì)壩體結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力響應(yīng)分析影響顯著。為此，本文建立了基于水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的概率模型，并應(yīng)用概率密度演化方法對(duì)金安橋重力壩進(jìn)行了隨機(jī)地震反應(yīng)分析和抗震可靠度計(jì)算。本研究主要內(nèi)容包括：

2、>　?、沤榻B了一類(lèi)新的全非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的譜表示-隨機(jī)函數(shù)方法。首先，在Priestley演變譜理論的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程模擬的二類(lèi)譜表示方法，即：第一類(lèi)是由2N個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正交隨機(jī)變量的線性組合來(lái)表示的，第二類(lèi)是由N個(gè)相互獨(dú)立隨機(jī)相位角的余弦級(jí)數(shù)疊加來(lái)表示的。其次，通過(guò)比較第一類(lèi)譜表示與第二類(lèi)譜表示的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇第一類(lèi)譜表示作為非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的模擬方法，同時(shí)，采用隨機(jī)函數(shù)的思想，建立了全非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程模擬的譜表示-隨機(jī)函數(shù)方法。

3、在譜表示-隨機(jī)函數(shù)方法中，實(shí)現(xiàn)了用1~2個(gè)基本隨機(jī)變量即可在二階統(tǒng)計(jì)值上表達(dá)原隨機(jī)過(guò)程的目的。最后，從物理上對(duì)譜表示-隨機(jī)函數(shù)方法進(jìn)行了闡述和解釋。
　?、瓢l(fā)展了全非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的廣義演變譜模型。在平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的功率譜密度函數(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展了一類(lèi)時(shí)-頻全非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的廣義演變譜模型。廣義演變譜模型可以全面地反映地震動(dòng)的時(shí)域特性和頻域特性，如強(qiáng)度非平穩(wěn)性、持續(xù)時(shí)間、地震動(dòng)峰值加速度以及頻率非平穩(wěn)性、場(chǎng)地特性、反應(yīng)譜。
　

4、?、墙⒘嘶谒そㄖ锟拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范的地震動(dòng)概率模型。以上述譜表示-隨機(jī)函數(shù)方法和廣義演變譜模型為基礎(chǔ)而建立的非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的概率模型，其優(yōu)點(diǎn)之一在于能夠利用基本隨機(jī)變量的離散代表點(diǎn)集，直接由廣義演變譜生成具有指定賦得概率的代表性樣本集合，從而可以在代表性樣本集合的層次上來(lái)考察地震動(dòng)過(guò)程。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行的《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL5073-2000），建立了4類(lèi)場(chǎng)地條件下的水工建筑物抗震設(shè)計(jì)所用地震動(dòng)的代表性時(shí)程集合。同時(shí)，應(yīng)用代

5、表性時(shí)程的二階統(tǒng)計(jì)值與目標(biāo)值的比較，以及代表性時(shí)程的平均反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜的擬合誤差，驗(yàn)證了上述概率模型不僅計(jì)算效率高而且精度也很高的優(yōu)越性。
　?、冗M(jìn)行了混凝土重力壩的非線性隨機(jī)地震反應(yīng)與抗震可靠度的概率密度演化分析。上述非平穩(wěn)地震動(dòng)過(guò)程的概率模型與概率密度演化理論相結(jié)合，可以進(jìn)行復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的隨機(jī)地震反應(yīng)與抗震可靠度的精細(xì)化分析。為此，以我國(guó)金安橋混凝土重力壩的抗震分析為例，進(jìn)行了金安橋重力壩的非線性隨機(jī)地震反應(yīng)分析與抗震可靠