基于谐和小波的空间变化地震动时变延迟相干函数估计

空间变化地震动的非平稳特性会对大跨结构非线性响应产生显著影响。地震动建模多采用时变互谱或时变延迟相干函数描述空间变化地震动的非平稳特性。本研究发展了一种基于广义谐和小波的时变互谱估计方法,并将其应用于实测地震动记录的时变延迟相干函数估计中。首先,基于Spanos和Failla提出的演变功率谱估计方法,采用广义谐和小波推导了非平稳过程时变互谱的估计公式。由于具有频域非重叠特性,非平稳过程的时变互谱可由广义谐和小波系数显式给出。之后,利用广义谐和小波对台湾SMART-1台站组Event45地震实测地震动的时变延迟相干函数进行了估计。估计结果表明,在地震动强度平稳段,延迟相干函数峰值约为0. 8,且具有明显的随频率衰减现象;在地震动强度上升段和衰减段,延迟相干函数峰值约为0. 4,随频率衰减现象不明显。

非平稳空间变化地震作用下的大跨斜拉桥响应分析

大跨度工程结构的地震响应分析和抗震设计必须考虑地震动的空间变化效应。以大跨斜拉桥为工程背景,提出了一个空间变化地震动的时变相干函数模型,利用谱表现方法对地震动位移时程进行了模拟。建立了斜拉桥的有限单元模型,计算了其在非平稳空间变化地震作用下的响应。结果表明:提出的时变相干函数模型能够用于各向异性空间变化地震动的样本模拟;提高阻尼系数能够有效增强阻尼器耗能能力,进而增强结构抗震能力,但阻尼系数对阻尼器耗能能力的影响会出现饱和现象。

雷暴风作用下流线型箱梁抖振力空间相关性时变特性试验

为了研究雷暴风作用下流线型箱梁断面抖振力空间相关性的时变特性,通过多风扇主动控制风洞开展雷暴风物理模拟和刚性节段模型测压试验。基于Priestley经典谱估计理论分析了非平稳脉动风和抖振力的时变相干函数,在此基础上,借鉴Jakobson研究成果提出了时变相干函数模型。最后,深入研究了紊流积分尺度时变特性对于抖振力空间相关性的影响,通过引入紊流三维效应因子的概念,揭示了雷暴风作用下流线型箱梁紊流三维效应的时变特征和作用机理。结果表明:雷暴风的时变积分尺度是影响流线型箱梁断面抖振力空间相关性时变特征的控制因素,由于该参数的引入,时变相干函数模型能够较好地描述非平稳抖振力的时变相关性;同时,当雷暴风在时变风速快速突变时,抖振升力的紊流三维效应时变特征明显,其变化趋势与积分尺度的时变规律相反,且存在一定的迟滞现象,其原因可能为风速突变产生的漩涡瞬态畸变效应导致。