基于环境激励的厦门财富中心动力参数实测分析

为揭示环境激励下不同测点反映的模态信息情况,在厦门财富中心布置结构台阵获取环境激励下的结构振动响应。采用Welch平均周期图法获得功率谱密度(power spectral density,PSD)曲线,并在此基础上识别结构模态参数。比较不同测点的PSD曲线和模态识别结果,并与有限元结果进行对比。结果表明:1)结构基底、自由场地和基岩场地三个测点PSD曲线在0.1~1.0 Hz频段高度相似,该频段是由场地次级微地震引起的;不同之处在于结构基底测点PSD曲线Z向峰值是结构竖向基频,而自由场地峰值是场地基本频率。2)结构低楼层测点主要反映其测试方向上的模态频率,而高楼层测点能够反映多方向的模态频率。高楼层测点反映的模态信息更丰富,但易受到密集模态的影响。3)有限元结果与实测结果接近,表明有限元模型可以较好地反映结构的真实动力特性。

基于ST-CNN的脉冲型地震动与脉冲周期融合识别方法

如何快速准确地识别脉冲型地震动是困扰学术界和工程界的关键难题,定量识别方法虽然能够克服人工识别的经验性限制,但是传统定量识别方法存在识别结果不一致、适用范围不广泛、难以同时识别脉冲周期或识别的脉冲周期部分情况下差异明显等问题。为此建立了一种问题针对性融合学习规则并结合卷积神经网络(CNN),开发出了一种新的脉冲型地震动与脉冲周期同步识别方法。该学习规则通过对基于不同识别原理的多个传统典型识别方法进行融合学习并采用全球范围的30000条任意方向地震动数据进行训练和验证,摒弃了以往繁琐的人工标记过程并得到了3个问题针对性识别模型,分别命名为Strict识别模型、General识别模型以及TP识别模型。除此之外,为解决地震动时序输入信息不足从而导致模型泛化能力较弱的问题,对CNN的输入结构进行了优化增强,提出了ST-CNN模型。其引入了S变换层以将地震动时序变换至时频,从而增加了频域分布信息并进一步提高了识别精度。结果表明:Strict识别模型能严格区分脉冲型与非脉冲型地震动,识别结果得到已有方法的一致认可;General识别模型的识别能力更强,适用范围更加广泛;TP识别模型识别的脉冲周期更加准确,并可与前述识别模型并用以同步输出识别结果。提出的问题针对性融合学习规则还可推广至其他工程领域与其他机器学习模型,建立的识别方法可为脉冲型地震动研究提供科学指导。

考虑水-结构-土相互作用的桥墩自振频率半解析解

建立考虑水-结构-土相互作用的桥墩结构自振频率半解析解,并通过实测数据进行验证。以单个桥墩为研究对象,将“桥墩-承台-桩基”结构体系简化为Bernoulli-Euler梁,采用附加质量模型模拟水-结构相互作用,采用弹性Winkler地基模型模拟桩-土相互作用,建立考虑水-结构-土相互作用的桥墩结构振动控制方程。使用分离变量法得到结构振型函数,根据边界条件建立矩阵方程,通过求解方程的特征值得到结构自振频率。以福州浦上大桥E11桥墩为例,将海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)核心地震计安装在承台处,采集桥墩的振动响应并提取结构自振频率。同步安装陆地地震仪验证OBS水下监测的有效性,通过对比半解析解、有限元解和实测值验证桥墩结构半解析解的合理性。在此基础上,分析土-结构相互作用、水-结构相互作用对结构自振频率的影响。结果表明,OBS能够满足桥墩自振频率水下测试的环境要求;建立的考虑水-结构-土相互作用的桥墩结构自振频率半解析解合理;土-结构、水-结构相互作用会降低结构的一阶自振频率,其中土-结构相互作用的影响比水-结构相互作用更显著。

宁化—大田—惠安地壳构造与速度结构特征

福建地处欧亚大陆东南缘,新构造活动强烈,区内北东向断裂带异常发育,是华南震区中、强地震活动的频发区.为深入认识我国东南沿海地壳上地幔速度结构特征及其深部构造背景,福建省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心于2010年至2012年在福建陆域实施由18次人工爆破、四条北西向原生纵测线和四条北东向集成纵测线构成的三维人工地震测深实验.本文对该实验中以北西-南东走向近似垂直穿过政和—海丰断裂的宁化—大田—惠安深地震测深测线数据进行处理解释,采用地震射线走时正演构建了该剖面二维地壳速度模型.结果显示,沿剖面地壳厚度由西向东逐渐减薄,其西北侧地壳厚约31.8km,东南侧地壳厚达28.4km.剖面上地壳P波速度从5.90km·s^(-1)逐渐增加至6.20km·s^(-1),上地壳厚度横向变化不大,厚度在16~17km左右,但是下地壳厚度由西向东减薄较为明显.地壳以政和—海丰断裂为界,东西两段具有明显不同的速度结构,呈西段速度偏低、东段速度较高的特性,且西段在上下地壳分界面下方存在一个低速层.研究表明,剖面不同区段呈现出的速度结构差异与该区大地构造单元的划分基本吻合,剖面解释结果和以往远震接收函数研究结果均印证了作为闽西南坳陷带和闽东火山断陷带分界线的政和—海丰断裂是一条切割至下地壳底部的深大断裂.

福州地区典型土动剪切模量与阻尼比的试验研究

通过对福州地区淤泥、淤泥质土、粉质黏土、粉质黏土与粉砂互层土、粉砂、残积土等6类典型土的共振柱试验,详细探讨了围压大小、土的性质对这6类典型土的动剪切模量G及阻尼比γ的影响。通过试验和理论分析,给出了福州地区6类典型土在不同围压下的G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的推荐值,并定量地给出围压对这6类典型土G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线的参数的影响规律,对实际工程具有一定的借鉴作用。

福建及邻近地区地震烈度衰减关系研究

对福建及邻近地区地震烈度资料进行等效处理、近远场补点、数据加权处理,改进衰减模型和统计方法,加强了对大震近、远场的控制,建立了适合本地区的地震烈度衰减关系,并对比分析了Ra和Rb取值、补点和加权对烈度衰减关系的影响。

重庆主城区粉质黏土动力特性研究

采用自振(共振)柱和动三轴试验方法,得到重庆主城区粉质黏土动剪切模量和阻尼比随剪应变变化试验结果,比较分析试验值、文献[1]给出的推荐值和文献[2]给出的规范值的差异,并通过土层反应计算初步给出了这种差异对地表反应谱的影响,结果表明:(1)G/Gmax-γ关系中,规范值在中等应变时给出的G/Gmax比试验值和推荐值低;大应变时,相比较于试验值和推荐值,规范值衰减更快;(2)相比较于λ-γ关系,G-γ关系经过Gmax归一化后,更具有一致性,粉质黏土阻尼离散性较大;(3)试验值和推荐值计算的地表反应谱相差较小,但试验值和规范值计算的地表反应谱相差较大,特别是在随着输入地震动强度增大,这种差异性更显著。分析表明,重庆主城区进行土动力计算过程中,当无土动力特性试验资料时,选用规范值具有一定的局限性和风险,相比较于规范值,推荐值在一定程度上更具适用性。

结合历史大震的反演探讨砖石古塔的抗震变形能力

通过对1604年泉州海外721级大震进行反演,得到该次地震在泉州东、西塔塔址的基岩水平峰值加速度和基岩水平加速度反应谱;然后,结合试验测定的场地岩土力学性能,采用一维等效线性化波动法计算土层地震动反应,得到塔址地表水平加速度时程;接着,基于MATLAB平台,结合地震危险性分析结果,采用Wilson-θ法自编程序,对东、西塔进行结构弹性时程动力分析,并根据史料记载的东西塔在这次地震中的破坏状况,得到东、西塔的弹性层间位移角限值。与相关文献的结果相比,两者数值上相差不大,但本文的分析方法更符合当前的认知水平。本文结果可供古石塔抗震变形验算和震害预测参考。

福州市区粉质黏土动剪切模量与阻尼比试验研究

通过共振柱试验给出福州市区粉质黏土在动荷载作用下的剪切模量G、阻尼比λ,详细探讨了应变幅值γ、固结应力对试验结果的影响。结合理论分析,给出福州市区粉质黏土G/Gmax和λ随γ变化的拟合曲线及其参数,并与推荐值和规范值进行对比。结果表明:①G/Gmax-γ关系中,规范值给出的G/Gmax最低,试验值最高;在大、小剪应变时,试验值、规范值、推荐值三者给出的数值相近,但在中等剪应变时,三者相差较大,如在剪应变γ为10-4时,试验值和推荐值相差近5%,试验值和规范值相差近20%;②λ-γ关系中,试验值最大,推荐值和规范值相近,在剪应变γ为10-4时,三者阻尼比相差近50%,说明黏性土阻尼离散性较大。试验成果对本地区和东南沿海相似地质环境地区实际工程具有一定的借鉴作用。

基于人工地震测深数据建立地壳一维速度结构

设计适用于人工地震宽角折射/反射测深数据,以走时残差为阈值迭代计算一维速度结构的线性反演流程,并编制相应程序LIAE1D。其特点:1)建立自适应的初始模型;2)运用广义逆矩阵法求解线性方程。该方法和程序可行有效,其结果可为后续二维反演提供较为优化的初始模型。

福建顺昌M_L4.7级地震建筑物震害分析

介绍了福建顺昌4.7级地震震区建筑物震害的调查结果,归纳了建筑物震害的特征,并对各类建筑物的破坏原因进行了分析。在此基础上,提出灾区重建抗震措施。

福建及邻区水平基岩加速度反应谱衰减关系

收集福建及邻区内既有仪器测定震级又有宏观烈度调查资料的28次破坏性地震资料,并对上述资料进行烈度等效处理、近远场补点、数据加权处理,加强对大震近场与远场的控制,建立了适合本区的地震烈度衰减关系;利用最新得出的美国西部基岩水平向地震加速度反应谱衰减关系,采用转换方法建立了本区的基岩水平向地震加速度反应谱衰减关系;并与华南地区的地震动参数衰减关系进行了对比,其结果更加符合该区近代地震震害分布的地域性特征。所得结果可应用于该区的地震安全性评价、震害预测、损失快速评估等防震减灾领域。

福州盆地结构性软土动阻尼比试验对比研究

以福州盆地广泛存在的3层结构性软土为研究对象,首先阐述了三者的沉积特征及常规物理力学性质,然后利用共振柱试验仪进行了一系列不同固结应力下动力试验,得到不同结构性软土在动荷载作用下的动阻尼比λ,通过数值分析给出其阻尼比λ与剪应变γ关系曲线,进而分析不同结构性软土试验结果的差异。试验结果表明:动阻尼比λ与剪应变γ关系与固结应力没有很强的相关性,在剪应变0.00001～0.01范围内三层结构性软土λ-γ曲线差异较大。试验成果为进一步了解福州盆地土层地震效应提供了可靠的数据,具有现实意义。

福建泉州古石塔结构动力特性测试与分析

采用中国地震局工程力学研究所研制的SLJ-100型三分向力平衡加速度计,进行泉州东、西塔结构脉动反应测试和模态分析,可为同类古塔的测试和研究提供参考;提出了砖石古塔自振周期的计算公式,可为砖石古塔的抗震计算、鉴定及抗震加固提供一定的参考依据。

厦门常规土动力特性的试验分析

通过对厦门淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、残积土等五类常规土的共振柱试验,详细地探讨了围压大小、土的性质对这五类常规土的动剪切模量G及阻尼比γ的影响。通过试验和理论分析,给出了厦门五类常规土在不同围压下的G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的推荐值,并定量地给出围压对这五类常规土G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的影响规律,对实际工程具有一定的借鉴作用。

福清市高山镇农村建筑抗震性能调查

在调查福清市高山镇农村建筑抗震性能现状的基础上,分析了本地区农村建筑抗震设防存在的问题,提出了改进建议。

重庆及邻近地区水平向基岩地震动加速度峰值与反应谱衰减关系

结合重庆及邻近地区地震烈度衰减关系,选择有丰富强震记录和地震烈度资料的美国西部作为参考地区,采用转换方法,得到重庆及邻近地区基岩水平地震动加速度峰值与反应谱衰减关系。

泉州东、西塔场地抗震性能评价和场地地震动参数估计

本文首先结合东、西塔场地实际情况,对其场地类别、地基震害进行评判;然后采用综合概率法对工程场地进行地震危险性分析;最后结合试验测定的场地岩土力学性能,采用一维等效线性化波动法计算地震动土层反应,得到供结构地震反应分析的场地地震动参数。

强地震动估计中映射法四种映射原则的数学表达

运用数学语言对四种映射原则进行阐述,得到四种映射原则对应的数学映射关系;为方便地震动衰减关系转换数值计算设计了计算流程;并以美国西部为参考区,导出了云南地区的基岩水平向地震峰值加速度衰减关系。结果表明本文给出的四种数学映射关系和设计的数值计算流程在转换过程中是可行的,最小扭曲映射原则、最小扭曲可逆映射原则得出的结果在某种程度上要优于IR映射原则、IM映射原则得出的结果。

福州市区场地类别划分的初步研究

利用现场实测波速和钻孔资料,根据中国建筑抗震设计规范(GB50011-2001)和美国FEMA编制的NEHRP(2000)以及欧洲抗震规范(EUROCODE8,1998)关于场地分类划分的标准,对福州市区典型场地进行了场地类别划分,讨论了划分结果的适用性。文章认为,对福州市区带有软弱夹层土的场地,简单的划分方法可能对长周期地震动估计不足,应当考虑用其他方法估计地震动。