基于相位差谱的时─频非平稳人造地震动的生成

本文首先考察了地震动加速度时程在时域和频域上的非平稳性，通过实例分析说明地震动加速度时程 的非平稳性不能由相位谱的概率分布唯一决定，进而阐明了相位差谱是影响地震动非平稳的决定性因素。经 统计检验确定了脉动相位差的概率分布模型，利用相位差谱的数字特征与地震特性参数之间的统计关系，给 出了基于相位差谱的地震动时程生成方法。最后，通过对计算实例的分析，证实了此方法能够反映并模拟实 际地震动的时─频非平稳性。

基于相位差谱的时-频非平稳人造地震动的反应谱拟合

本文根据相位差谱对地震动时程非平稳性的影响，反应谱、功率谱和傅里叶幅值谱间的数学关系以及加速度时程单谐波分量对反应谱拟合精度和拟合效率的作用，提出了一种可直接拟合目标反应谱的具有时－频非平稳性的人工地震动的高效方法，算例说明了其有效性。

合成人造地震动的非线性解法

提出了一种合成具有高的收敛精度的人造地震动的简易方法 .首先 ,从单质点系在地震作用下的反应出发 ,直接推导了求解与目标反应谱拟合的人造地震动基本公式 ;随后 ,利用插值函数将积分方程变换为代数方程组 ,进而从反应谱的变分求得人造地震动的时域变分 .我们将证明上述代数方程组是一非线性方程组 ,因而方程组的求解和收敛准则可以使用非线性方程组的经典解法 .本文提出的方法的特点是 ,充分利用传统的生成人造地震动的理论、方法和计算机程序 ,因此简单易行 .实例计算表明 ,文中提出的拟合方法 ,具有较高的收敛精度和较少的计算时间 .

考虑地震环境的人造地震动合成方法

本文将经验格林函数法和人造地震动反应谱拟合技术有机地结合起来,提出了一种新的人造地震动方法。利用已有的场地附近的小震记录合成可能发生的大震地面运动,以此作为人造地震动的初始值,通过反复调整初始加速度的傅氏幅值谱来拟合给定的目标反应谱,以得到满足精度要求的人造地震加速度时程。本文方法可以考虑地震环境和局部场地对地震动的影响。所合成的地震加速度时程具有时间强度和频率含量的非平稳特征,并且不需要人为规定强度包线。

拟合峰值速度与目标反应谱的人造地震动

提出一种以绝对加速度反应谱和峰值速度为目标的合成人造地震动时程的方法.该方法首先利用传统的在频域内调整傅里叶幅值谱的方法,生成以给定峰值加速度、反应谱和强度包线为目标的初始加速度时程a(g0)(t);然后利用在时域内叠加窄带时程的方法来进一步调整a(g0)(t),以使其峰值速度逼近目标峰值速度,并且提高对目标反应谱的拟合精度.算例分析结果表明,该算法所得结果具有很高的拟合精度.

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 ,但在高频带上的误差是无法接受的 .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。

人造地震动合成的研究现状及展望

结合随机过程的模拟方法,对国内外人造地震动的主要合成方法及研究现状进行述评.重点介绍以场地反应谱为目标的间接拟合方法,以及考虑震级、距离、场地及发震断层等综合影响的半经验综合方法的研究进展.最后,指出现有拟合人造地震动存在的主要问题及今后的主要研究方向.

人造地震动合成中的位移误差分析

三角函数级数法是合成人工地震动常用算法之一 ,但是通过对加速度积分求取位移时 ,却存在与零线漂移相类似的位移漂移现象。作者在详尽推导计算速度时程积分公式的基础上 ,分析了产生误差的原因 ,提出了一种改进的计算方法 。

拟合峰值位移与目标反应谱的人造地震动

提出了一种以绝对加速度反应谱和峰值位移为目标合成人造地震动时程的方法。该方法首先利用传统的频域内调整傅立叶幅值谱的方法生成以给定峰值加速度APG、反应谱ST(ω,ζ)和强度包线为目标的初始加速度时程a(t);然后利用在时域内叠加窄带时程的方法来进一步调整a(t)以使其峰值位移DPG逼近目标峰值位移DPTG,并且提高对目标反应谱的拟合精度。算例分析结果表明,该算法所得结果具有非常高的拟合精度。

调整已有地震动拟和规范反应谱人造地震动方法比较

利用已有的地震记录调整得到拟和规范反应谱的人造地震动的方法越来越得到广泛的认可和应用。常用的方法包括比较粗略的比例调整法、比较精确的调整傅里叶幅值谱法、基于小波变换的调整方法和时域内叠加小波函数的方法等。本文详细介绍了各种谱拟和方法的原理以及实现过程中的难点;通过算例分析,对各种方法的优缺点进行了探讨。结果表明:当已有地震动反应谱与规范反应谱相差较大时,可先采用比例调整法粗调,然后再采用其他三种比较精确的方法继续进行调整;后三种方法都能快速地由实际地震动时程纪录得到拟和规范反应谱的人造地震动时程,并一定程度上保留原始时程的非平稳特征;相比之下,时域内叠加小波函数的方法精度最高,调整完后不用进行基线调整,是一种值得推荐的方法。

对人造地震动反应谱求解及拟合的几个相关问题探讨

为更高效合理地生成与设计反应谱相符的人造地震动信号,本文基于自主开发的地震动信号处理软件EQSignal对人造地震动生成过程中涉及的几个问题进行了探讨,并通过对单自由度简谐共振体系的响应分析,提出了具体的解决建议:(1)反应谱求解时应该对高频段和低频段分别采用频域传递函数法和逐步积分法求解;(2)反应谱周期控制点的分布模式也应分段处理,短周期段宜采用对数平均分布,长周期段宜采用线性平均分布,反应谱总周期控制点不宜少于120个;(3)人造地震动反应谱与设计反应谱拟合的过程中,使用频域方法与时域方法相结合可兼顾效率与收敛性。

拟合D-V-A联合谱及各项峰值的人造地震动

结合D-V-A联合谱的宽频带特点及传统人造地震动方法在拟合各项峰值方面的局限性,提出了一种可同时拟合D-V-A联合谱及各项峰值的人造地震动新方法。根据小波变换的原理,在时-频域将天然地震波加速度时程进行分解,确定对峰值加速度(peak values of acceleration,简称PGA)和峰值位移(peak values of displacement,简称PGD)贡献最大的小波分量,对其初步调整后拟合D-V-A联合谱及PGA,PGD值;在此基础上,通过在时域叠加小波函数对加速度时程进行小幅度修正,提高D-V-A联合谱的拟合精度,同时对峰值速度(peak values of velocity,简称PGV)贡献最大的小波分量进行振幅调整,拟合PGV值;循环执行多次后,生成的人造地震动可同时拟合D-V-A联合谱及PGA,PGV和PGD值。算例结果表明,该方法得到的地震动加速度、速度和位移时程不仅对目标反应谱及各项峰值均具有较高的拟合精度,且对天然地震波的改动较小,可用于生成高质量的人工地震波。

简论人造地震动的研究

为了满足工程研究的需要,而现有的地震记录在数量上又不满足要求,这就要求人们根据地震动的特性来模拟合成地震动。合成地震动的研究经过几十年的探索也取得了长足进步,综合考虑到震源物理过程,传播过程以及场地条件的模拟,结合工程实际进行目标反应谱的拟和。介绍了一些合成地震动的方法,对当今以及今后合成地震动的研究方向给出一个综述。

考虑强度包线影响的人造地震动研究

利用多峰点强度包线模型——Amin和Ang模型,并采用基于谐波叠加的人造地震动技术,以随机数为初始相位,不断变化强度包线模型参数,以Ⅰ类场地为例,研究拐点时间t1,t2及下降系数C对反应谱和相应人造加速度时程曲线的影响。研究表明:①反应谱拟合的速度与精度伴随强度包线平台长度的增加而提高;②人造地震动加速度时程曲线的平稳段长度随强度包线平台长度的变化而变化;③如果固定强度包线拐点时间,强度包线衰减段下降系数只影响加速度时程曲线衰减段的形状;④精度高的反应谱拟合并不意味着所得人造地震动加速度时程曲线一定合理。

基于相位余弦分区的人造地震动反应谱拟合

为解决人造地震动拟合时出现的经幅值调整仍未收敛的问题,分析了造成相位调整效果不稳定的原因并给出有关参数的补充公式,提出由地震动各分量反应对应的相位余弦符号来实现相位分区并给出各分区的相位调整方法。针对经相位调整仍无法收敛情况,在相位调整完成后继续使用幅值调整来改善拟合效果。算例表明本方法可有效实现迭代收敛并生成较好拟合规范反应谱的人造地震动。

同时满足多个阻尼反应谱的人造地震动时程合成

应用Ｍ．Ｈｉｒａｓａｗａ和Ｍ．Ｗａｔａｂｅ（１９９２）提出的方法，进行了相应的数学推导：即以满足某个阻尼比的反应谱的人造地震动作为初始时程，采用奇异值分解法，通过解线性方程组求出校正时程，并经多次叠代以逐步逼近，最后得到了在一定精度范围内能满足多个阻尼比的反应谱的加速度时程。文中对控制频率点的作用和选取进行了初步的讨论，认为尽管现行的规范对不同阻尼比的控制频率点数尚无明确的规定，但在实际工作中应给予必要考虑。

人造地震动多阻尼反应谱拟合优化算法

在核电厂抗震设计过程中，结构的设计地震荷载首先是特定厂址地震安全性评价中给出的频域范围内的厂址包络设计谱，随后基于厂址多阻尼包络设计谱给出设计地震动时程，进而进行核电厂各抗震I类厂房的结构响应分析。作为结构抗震分析，尤其是动力时程分析的输入数据，设计地震动时程对分析结果会有显著影响，因此设计地震动时程是否恰当直接影响核电厂的抗震分析。中美两国相关规范对设计地震动时程均有一定的要求，但对于拟合地震动时程时，要包络几个阻尼比下的给定目标反应谱并没有明确规定。

一种时频非平稳人造地震动的生成及反应谱拟合方法

本文从数学角度介绍了相位差谱影响地震动非平稳性的机理，及结合大量实际地震波的统计数据，得到了相位差民地震特性参数之间的统计关系（只限其岩情况），同时给出了基于相位差谱的地震动人工生成及反应谱拟合的方法与步骤。最后，通过对计算实例的分析，证实了此方法能够反映模拟实际地震动的时－频非平稳性。

吉林台水电站坝址人造地震动研究

为满足水库抗震设计的需要 ,合成了 50年超越概率 5%和 10 0年超越概率 2 %的基岩加速度时程曲线。考虑到吉林台电站所处的特殊地震环境和场地条件 ,分析其地震危险性认为 :50年超越概率 5%的地震动为远震影响 ;10 0年超越概率 2 %的地震动为近震影响。目前使用的基岩加速度反应谱衰减关系的来源资料多少丢失一些高频成分 ,可能低估高频成分的地震动对基岩场地的影响 ,为此根据大震、远震的特征周期 Tg 较大这一规律 ,把两个概率水平的加速度反应谱的特征周期 Tg都定为 0 .3s,并增加基岩反应谱高频成分控制 ,从而把基岩地震加速度反应谱处理成相应的规准谱。在此基础上通过拟合规准谱合成的基岩地震动时程曲线 ,较好地满足了坝址的设防要求。

非平稳人造地震动反应谱拟合的地震记录应用研究

利用天然地震记录数据提取其非平稳相位数据的方法、论证人造地震动方法的可行性和合理性,并以呼和浩特市基岩场地非平稳人造地震动预测拟合应用为例,进行人造地震动反应谱拟合。本研究方法明显加强地震监测数字化记录与结构地震动输入预测模拟的密切联系,使地震动预测因充分利用近场地震观测资料而得到质的飞跃。