地震地面运动能量分析的新方法——小波变换

从小波变换的基本原理出发,利用小波能量特性及正交特性,根据加速度记录推导出小波变换下的地震地面运动的能量时程公式,通过小波变换后求得的能量同时包括了地震动时域和频域内的能量,而且这种方法从理论上是可行,从方法实现上也是比较简单的。

2015年尼泊尔Gorkha地震强地面运动记录分析

2015年4月25日在尼泊尔Gorkha地区发生M_w7.8地震,距离发震断层约11 km的KATNP台站完整记录了主震的加速度时程.本文根据KATNP台站记录的加速度数据分析了Gorkha地震的地震动特征.结果表明Gorkha地震在KATNP台站处产生的水平向峰值加速度为0.17 g,竖直向峰值加速度为0.19 g,该数值小于科学家们对如此大规模地震产生的地震动的预期,初步推测这可能是由加德满都山谷产生的非线性响应造成的(Dixit et al.,2015);地震在KATNP台站处产生了地表永久位移,其中竖向永久位移为131.9 cm,水平向永久位移的绝对值为159.2 cm,方向为南偏西19°(199°),据此可简单推算出断层走向约为289°(109°).地震产生了脉冲型地震动,影响因素有盆地效应、地震破裂的向前的方向性效应以及滑冲效应,其中盆地效应的周期约为5 s左右,方向性效应产生的速度脉冲的周期约为8 s左右.加速度反应谱显示在0.5 s和5.0 s左右各有一个峰值,前者是由地震破裂的脉冲式滑移产生的大量高频地震动造成的,后者是由于盆地效应和地震破裂的方向性效应造成的.基于阿里亚斯烈度计算的地震动持时约在36~46 s之间,小于与其规模相当的地震产生的地震动持时,并且不同方向上的地震动持时可能与地震破裂方向有关.阿里亚斯烈度随时间的变化比较简单,也反映了Gorkha地震是一次连续的、能量释放相对简单的地震事件.

2016年新西兰M_S8.0地震震源及强地面运动特征分析

2016年11月13日新西兰发生MS8.0地震,该地震造成2人死亡,20多人受伤,仅10余栋房屋严重受损,致灾特征较轻.本文针对新西兰MS8.0地震的震源参数特征,对该地震的震源过程进行了分析.结果表明,该地震的地震波辐射能量和视应力均偏低,震源破裂过程为应力上调模式,发震断层破裂相对充分,余震相对丰富.结合新一代衰减关系(NGA)的分析结果显示,该地震的强地面运动峰值加速度(PGA)观测记录整体偏低,与基于震源参数对该地震PGA的理论估算结果较为一致.进一步选取10km范围内6个台站的强震观测记录进行比较研究,初步认为影响该地震近断层区域PGA高值的因素主要是断层破裂面上最大滑动集中区的位置,而非主震的初始破裂位置.综合研究表明,新西兰MS8.0地震的强地面运动主要受到应力上调模式和最大滑动集中区位置的影响,致灾特征较轻则可能源于峰值加速度偏低和地表破坏较大地区的人口相对稀少.

地震地面运动功率谱分析中自相关回归法的数学过程研究

本文扼要叙述了用于离散时程数据的功率谱分析的自相关回归法 (ARM)的数学过程。本研究进一步确认了赤池氏提出的ARM在地震工程中的适用性。特别是该方法具有由少量随机数据可得稳定、光滑的功率谱密度函数的优点 ,从而 ,可以有效地用来研究地震地面运动的非平稳谱特性。本研究的成果对于高层建筑抗震设计有一定的参考价值。

基于随机有限断层法的泸定6.8级地震强地面运动场重建

基于随机有限断层法开展泸定6.8级地震强地震动模拟,并通过实际强震记录校核,重建了泸定地震的强地面运动场。结果表明:(1)震中距80km以内,大部分模拟峰值地面加速度值与实际值较为接近,峰值地面加速度差值最小为0.58gal;(2)与低频段相比,高频段加速度反应谱的模拟效果较好,与实际反应谱的吻合度更高;(3)模拟峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)、谱烈度(SI)及仪器地震烈度(II)的最大值分别为433gal、30cm/s、34cm/s、8.5,除II的模拟结果未展现Ⅸ度区外,各地震动参数均沿断层延伸方向呈对称分布,且在宏观形态上与地震烈度图的相似性较强;(4)与实际地震烈度图相比,重建的强地面运动场可有效预估地震烈度Ⅶ~Ⅸ度区的分布范围。作为合理确定地震动输入的一种途径,研究结果不仅可为泸定地区的抗震设防工作提供技术支撑,也可为特定地震强地震动(高频)的快速模拟提供参考。

近断层地震动考虑能量损伤效应的非弹性强度需求

由于靠近断层处地震地面运动中速度脉冲作用的存在,导致传统的基于瞬时加速度反应谱的抗震设计,不能有效考虑由此带来的巨大能量耗散和位移需求。笔者采用代表性的脉冲型实际近场地震记录和人工模拟三角函数地震动时程,在分析累积输入地震动耗能和结构位移间关系基础上,提出了等效速度比的表达式;给出了近场地震动的等效变形需求表达式;提出了等价延性系数的概念,来考虑由于地震动能量耗散对结构的强度需求;经非线性时程分析方法对其稳定性进行了验证比较,有利于增强结构的安全性。

高烈度区桥梁桩基础地震响应三维动力学数值模拟

针对高烈度区桥梁基桩的桩土相互作用问题,以锦屏一、二级水电站对外交通专用公路安宁河大桥为工程背景,建立了安宁河大桥2号墩的基桩的三维有限元模型。从基岩输入加速度时程,在此基础上对桩及其周边土进行动力时程分析,探讨了发生强震时的桩—土相互作用以及地震地面运动和上部结构对桩土相互作用体系地震响应的影响,得出一些有应用价值的结果。

基于双向最大加速度反应谱的双向水平地面运动记录选择和标定方法

在用动力时程分析法预测高层建筑和复杂建筑的地震反应时,需要输入包含两个水平分量的双向地面运动记录。通过整理现有双向地面运动记录选择和标定方法可知,我国规范GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》在这方面存在不足之处。在双向最大加速度反应谱的基础上,提出双向水平地面运动记录选择和标定方法。为揭示该方法与我国规范方法所预测的结构地震反应的差异,并考察根据我国规范方法预测出的结构地震反应评价抗震性能的安全性,在一个工程算例的罕遇地震非线性动力反应分析中,分别用这两种方法选择双向地面运动记录。分析结果表明:基于双向最大加速度反应谱的双向地面运动记录选择和标定方法较我国规范方法预测的结构地震反应更大,对于力和位移的预测结果,前者比后者分别增大约7%和15%。针对地震风险起控制作用的地面运动类型不同,我国规范方法预测出的结构地震反应相对于基于双向地面运动记录选择和标定方法预测出的结构地震反应的危险程度高低亦不同,以统一的性能指标来控制结构的抗震性能,最终实现的各结构抗震安全性有所不同。因此,建议在动力时程分析中采用基于双向最大加速度反应谱的双向地面运动记录选择和标定方法。

桥梁隔震技术应用研究

隔震技术是通过采用隔震装置将结构（或部件）尽可能与地震地面运动（或支座运动）分隔开来．从而大大减少传递到上部结构的地震力和能量。而传统结构抗震设计方法是依靠结构构件自身较高的强度来抗御地震作用．凭借结构构件自身的较小变形来吸收地震能量．它容许很大的地震力和地震能量从地面传递给结构。尽管适当选择塑性铰的位置和仔细设计构件的细部构造可以确保结构的整体性．防止结构倒塌现象的发生．但结构受迫振动及构件的损伤是不可避免的。