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《哈尔滨工业大学》 2010年
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强地震动场估计中若干问题的研究

孙晓丹  
【摘要】: 在大跨桥梁、长距离管线、大坝等长大空间建、构筑物的地震反应分析中,各输入点地震动之间的变化会产生重要影响,采用非一致的地震动输入,得到的结构内力比一致输入的有明显差别。需要考虑地震动的空间变化,采用多点激励,表达地震波到达各墩底的时间不同、各点所受到的激励之间并不完全相干、不同地点地震动振幅和频率成分的差别。统计结果表明,在几百米间距的尺度上,地表地震动的相关性与距离的大小和地震动的频率范围密切相关。在低于某一频率的范围内,相邻点地震动是完全相关的,可用确定性的波动理论来解释;在高于此频率的范围,相邻点的地震动是不完全相关的,显示出较高的随机性。从本质上讲,这个空间尺度上地震动相互间的相关性是由各点的地震动来源于同一个震源和十分相近的传播途径决定的。近场的地震动受震源的影响尤为显著,震源的埋深、尺寸、方位、运动类型和破裂过程,都强烈地影响近场地震动的特点和空间的分布。 本文在我国近场地震动场估计最新进展的基础上继续推进,在四个环节上进一步改进,为发展一套大跨工程结构抗震分析的多点地震动输入方法,提供技术支撑。 首先,指出了尽可能与地震活断层探查成果、区域地震学和地球物理学成果密切结合,确定震源模型中全局、局部参数的重要性。强调发震断层位置、产状和埋藏深度务必要由探查的结果确定;破裂长度、宽度和面积的确定,要充分重视区域观测数据的作用,即便不能直接观测到破裂面的参数,也应参考其他数据间接推测;凹凸体位置和尺寸的判断可以参考断裂分段资料。通过一工程实例,具体阐述了用截断正态分布将两类震源参数估计方法结合起来,同时表达不确定性的思路和技术方法。提出了利用试算点地震动反应谱与相应平均反应谱的残差,选择表达“平均”特征的震源模型的方法,以避免对地震动场空间特征表达的干扰。 接着,对点源引起的高频地震动的随机合成方法进行了研究,并从震源幅值谱和相位谱两方面进行了改进: 对震源幅值谱模型的改进体现在两方面,其一是建立了Masuda震源谱模型中频率项指数与破裂面积的关系,同时保持两个频率项指数之积为2.0,比较好地表达了拐角频率随破裂面扩展而逐步降低的趋势,克服了合成地震动对子源尺寸的依赖性;其二,为体现凹凸体是高频地震波的主要散射源,用子源地震矩与平均地震矩之比,进一步调整基于整个地震矩推算的拐角频率,同时将标度因子与错动量的不均匀分布联系起来。既保证了合成地震动幅值及远场辐射能量不受子源尺寸的影响,又对地震动估计的精度有所改善。最后借助北岭地震的实测数据,对两种改进效果进行了验证。 对相位谱的改进体现在,强调一个点源引起地震动的相位谱应该与地壳速度结构、介质参数,尤其是场地与源点的几何关系密切相关,努力在随机合成中减少随机性。提出了将无限均匀介质中剪切位错源引起的位移所对应的加速度傅式谱的相位谱,与所估计的幅值谱结合,形成复谱,再通过傅立叶逆变换生成加速度时程的方法。算例检验的结果表明,得到的加速度时程的反应谱,能够表征基于大量随机相位谱合成的地震动的平均水平,亦借助北岭地震的实测数据,验证了改进方案的可靠性和有效性。本文改进,消除了随机相位谱对合成地震动场空间特征的干扰。 随后,本文列出了地震学普遍坐标系下无限均匀介质中剪切位错源引起的位移解的详细计算过程,推导了普遍坐标系下点源方位、滑动矢量、法向量等计算公式。通过对比分析,研究了数值积分的简化及子源上升时间的计算问题,指出:当子源尺寸小于1km时,可考虑用子源面积直接乘上点位错源引起的位移解,简化数值积分;子源上升时间可根据震级—上升时间统计关系式确定,避免根据子源错动量估计。 最后,本文研究了高、低频地震动在时域叠加中滤波和数值积分、微分的步骤,提出了一些参考原则:高频地震动位移和速度,可通过对高频加速度时程积分得到,不必通过修改地震动类型因子重复随机合成计算;依低频位移时程推算低频速度和加速度,低通滤波须在数值微分后进行,以防止出现振荡;最终的位移和速度时程可以通过直接叠加滤波后的高、低频位移和速度时程得到,也可以由叠加后的加速度时程积分得到。 近场地震动相当复杂,强地震动场的估计需要持续不断地深入,本文的改进可以视为一步推进,在若干环节上有改善,但并不是彻底解决。结尾处,本文亦列出了若干有待进一步研究的问题。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU311.3

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 孙晓丹;陶夏新;;宽频带地震动混合模拟方法综述[J];地震学报;2012年04期
2 孙晓丹;陶夏新;;基于弹性位移解析解的相位谱改进对随机合成法工程应用的影响[J];土木工程学报;2012年S1期
3 陶夏新;陈富;孙晓丹;;强地震动随机合成中震源谱模型的改进[J];岩土工程学报;2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 孙晓丹;陶夏新;;基于弹性位移解析解的相位谱改进对随机合成法工程应用的影响[A];第六届全国防震减灾工程学术研讨会论文集(Ⅰ)[C];2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈富;强地震动随机合成中震源谱模型的改进[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 朱瑞广;基于地震动模拟的一致危险性谱与条件均值谱研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖振鹏;;近场波动问题的有限元解法[J];地震工程与工程振动;1984年02期
2 廖振鹏,魏颖;设计地震加速度图的合成[J];地震工程与工程振动;1988年01期
3 廖振鹏,刘晶波;波动的有限元模拟——基本问题和基本研究方法[J];地震工程与工程振动;1989年04期
4 朱昱,冯启民;地震加速度相位差谱分布的数字特征[J];地震工程与工程振动;1993年02期
5 金星,廖振鹏;地震动随机场的物理模拟[J];地震工程与工程振动;1994年03期
6 杨庆山,姜海鹏,陈英俊;基于相位差谱的时─频非平稳人造地震动的生成[J];地震工程与工程振动;2001年03期
7 丁海平,刘启方,金星,袁一凡;基岩地震动的一个相干函数模型——倾滑断层情形[J];地震工程与工程振动;2003年02期
8 张小涛;韩丽萍;张双凤;严俊岗;马广庆;王静;;邯郸-邢台地区尾波Q_C值分布特征研究[J];大地测量与地球动力学;2007年04期
9 陈运泰;多层弹性半空间中的地震波(一)[J];地球物理学报;1974年01期
10 郑天愉,姚振兴;用近场记录研究唐山地震的震源过程[J];地球物理学报;1993年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王海云;近场强地震动预测的有限断层震源模型[D];中国地震局工程力学研究所;2004年
2 张冬丽;基于数值格林函数方法的近场长周期强地震动模拟[D];中国地震局工程力学研究所;2005年
3 刘启方;基于运动学和动力学震源模型的近断层地震动研究[D];中国地震局工程力学研究所;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 马强;强震观测数据实时处理方法的研究[D];中国地震局工程力学研究所;2002年
2 路建波;模拟的近断裂地震动场的空间相关性[D];中国地震局工程力学研究所;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘静;廖孝江;;基于相位差谱与幅值谱的人造地震动的反应谱拟合[J];四川建筑科学研究;2011年06期
2 翟洪涛;曹均锋;;汶川Ms8.0级地震房屋震害调查与分析[J];安徽建筑;2009年04期
3 ;A 1D time-domain method for in-plane wave motions in a layered half-space[J];Acta Mechanica Sinica;2007年06期
4 时刚;高广运;张军;;评价水泥搅拌桩复合地基加固效果的新思路[J];地下空间与工程学报;2007年05期
5 孙铁成;高波;皇民;王峥峥;;地震动时频分析在隧道动力响应分析中的应用[J];北京工业大学学报;2009年11期
6 彭凌云;周锡元;李小军;;对已有强震地面运动功率谱模型的改进[J];北京工业大学学报;2011年03期
7 孙竹凤;范天佑;;汶川地震主震断层构造应力场数值分析[J];北京理工大学学报;2010年03期
8 宋熙太 ,任建民;爆炸波分析及其波谱[J];爆炸与冲击;1982年04期
9 李山有,王学良,周正华;地震波斜入射情形下水平成层半空间自由场的时域计算[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年03期
10 滕吉文;刘财;韩立国;阮小敏;闫雅芬;张永谦;;汶川—映秀M_S8.0地震的介质破裂与深部物质运移的动力机制[J];吉林大学学报(地球科学版);2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈祖安;林邦慧;白武明;程旭;王运生;;2001年8.1级昆仑山大震破裂过程及对2008年汶川8.0级大震孕育发生影响的研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
2 ;Rock avalanches triggered by oblique-thrusting during the 1 2 May 2008 Ms 8.0 Wenchuan earthquake,China[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
3 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 ;Crustal P-wave velocity structure of the Longmenshan region and its tectonic implications for the 2008 Wenchuan earthquake[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
5 李志伟;胥颐;黄润秋;郝天珧;徐亚;刘劲松;刘建华;;龙门山地区的P波速度结构与汶川地震的深部构造特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
6 梁海安;景立平;李永强;刘春辉;;“5.12”汶川地震震损水坝特征及震害影响因素分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
7 张伯艳;陈厚群;;拱坝坝肩抗震稳定分析[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年
8 李杰;;生命线工程研究中的关键力学问题——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
9 陶夏新;刘海明;路建波;孙晓丹;王海云;;合成地震动场的相干性检验[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
10 刘海明;陶夏新;;磁县断裂上7.5级地震的震源模型[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐瑞;大型复杂结构非平稳随机振动分析方法研究[D];华南理工大学;2010年
2 刘佩;随机地震作用下结构动力可靠度计算方法研究[D];北京交通大学;2011年
3 姚锦宝;考虑土—结构动力相互作用的轨道交通引起的环境振动及隔振措施研究[D];北京交通大学;2010年
4 蒋廷臣;星载宽幅合成孔径雷达干涉测量形变监测理论与应用研究[D];武汉大学;2010年
5 郜新军;地震及列车竖向荷载作用下大跨桥梁动力响应分析研究[D];北京交通大学;2011年
6 崔杰;弱各向异性介质转换波AVO分析与流体识别方法研究[D];吉林大学;2011年
7 何伟;地下结构地震响应及其与地表建筑的影响研究[D];大连理工大学;2011年
8 周晓成;汶川Ms 8.0地震后川西地区的气体地球化学[D];中国科学技术大学;2011年
9 王伟;地震动的山体地形效应[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
10 郭晓云;汶川地震反应谱研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹彦彦;地震诱发斜坡塌滑机理研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 陈顺章;基于LabVIEW的风力机叶片振动监测系统开发[D];长沙理工大学;2010年
3 柳亚千;宝鸡市眉县杨家村黄土边坡地脉动特性及动力响应规律研究[D];中国地质大学(北京);2010年
4 刘瑛慧;基于粗糙集理论的数据挖掘技术在时序信号分析系统中的应用[D];大连交通大学;2010年
5 肖建民;基于单相—三相变换器的电机控制系统研究[D];浙江大学;2011年
6 陈光明;反应谱、地震动、结构易损性研究[D];大连理工大学;2011年
7 刘朋;周期微八角点阵复合材料带阻和阻尼特性研究[D];大连理工大学;2011年
8 李振;汶川8.0级地震断层摩擦特征研究[D];中国地质科学院;2011年
9 杨长青;基于地震动参数高压电气设备的易损性分析[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
10 陈珊;西藏抗震设防单层民居试验研究与有限元分析[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
【同被引文献】
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1 刘吉夫;史培军;范一大;张垲铭;;2010年4月14日青海玉树地震灾害特点与启示[J];北京师范大学学报(自然科学版);2010年05期
2 王国新;史家平;;近场强地震动合成方法研究及地震动模拟[J];东北地震研究;2008年02期
3 胡聿贤,何训;考虑相位谱的人造地震动反应谱拟合[J];地震工程与工程振动;1986年02期
4 欧进萍,牛荻涛,杜修力;设计用随机地震动的模型及其参数确定[J];地震工程与工程振动;1991年03期
5 金星,刘启方;断层附近强地震动半经验合成方法的研究[J];地震工程与工程振动;2002年04期
6 石玉成,陈厚群,李敏,卢育霞;随机有限断层法合成地震动的研究与应用[J];地震工程与工程振动;2005年04期
7 郭迅;;汶川大地震震害特点与成因分析[J];地震工程与工程振动;2009年06期
8 李启成;景立平;;经验格林函数方法的理论探讨[J];地震工程与工程振动;2010年03期
9 张冬丽;陶夏新;周正华;;近场强地震动数值模拟的简化计算方法[J];地震地质;2006年04期
10 梁建文;非平稳地震动过程模拟方法(Ⅰ)[J];地震学报;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王海云;近场强地震动预测的有限断层震源模型[D];中国地震局工程力学研究所;2004年
2 张冬丽;基于数值格林函数方法的近场长周期强地震动模拟[D];中国地震局工程力学研究所;2005年
3 盛俭;长春市近断层地震动场预测[D];吉林大学;2008年
4 李启成;经验格林函数方法模拟地震动研究[D];中国地震局工程力学研究所;2010年
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1 安自辉;结构在罕遇地震下的强震记录选择[D];西安建筑科技大学;2004年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱介寿;;汶川地震的岩石圈深部结构与动力学背景[J];成都理工大学学报(自然科学版);2008年04期
2 谢礼立,陶夏新,王国新;强地震动估计和地震危险性评定[J];东北地震研究;2001年01期
3 廖振鹏;杨柏坡;袁一凡;;三维地形对地震地面运动的影响[J];地震工程与工程振动;1981年01期
4 廖振鹏,杨柏坡,袁一凡;暂态弹性波分析中人工边界的研究[J];地震工程与工程振动;1982年01期
5 廖振鹏;无限弹性介质中暂态标量波问题的有限模型[J];地震工程与工程振动;1982年04期
6 廖振鹏;;近场波动问题的有限元解法[J];地震工程与工程振动;1984年02期
7 胡聿贤,何训;考虑相位谱的人造地震动反应谱拟合[J];地震工程与工程振动;1986年02期
8 廖振鹏;关于地震小区划的若干观点和建议[J];地震工程与工程振动;1987年01期
9 刘晶波,廖振鹏;地震波散射问题的数值解[J];地震工程与工程振动;1987年02期
10 廖振鹏,魏颖;设计地震加速度图的合成[J];地震工程与工程振动;1988年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张勇;震源破裂过程反演方法研究[D];北京大学;2008年
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1 刘启方;断层附近强地面运动的初步研究[D];中国地震局工程力学研究所;2001年
【相似文献】
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1 陈国兴;;国家自然科学基金重大研究计划《重大工程动力灾变》“强地震动场、地下结构抗震、高坝抗震”项目群2011年春学术交流会(第一号通知)[J];岩土工程学报;2011年03期
2 叶冶;孙容书;;采用谐波合成法对随机地震动场的模拟[J];辽宁工学院学报;2006年03期
3 田玉基;杨庆山;;多阻尼比设计反应谱的非平稳地震动场拟合[J];振动与冲击;2010年01期
4 武芳文;赵雷;;考虑地震动局部场地效应的大跨度斜拉桥随机地震响应分析[J];地震研究;2010年01期
5 杨庆山;刘文华;田玉基;;国家体育场在多点激励作用下的地震反应分析[J];土木工程学报;2008年02期
6 李杰,廖松涛;考虑岩土介质随机特性的工程场地地震动随机场分析[J];岩土工程学报;2002年06期
7 武芳文;薛成凤;;桩—土—结构相互作用对超大跨度斜拉桥随机地震动响应影响研究(Ⅰ)[J];四川建筑科学研究;2010年02期
8 徐林;叶继红;;基于AR算法的小波技术在随机场模拟中的应用[J];振动与冲击;2010年08期
9 陈国兴;;国家自然科学基金重大研究计划《重大工程动力灾变》“强地震动场、地下结构抗震、高坝抗震”项目群2011年春学术交流会(第二号通知)[J];岩土工程学报;2011年04期
10 丁海平,廖振鹏;强地震动场相位谱的一种工程预测方法[J];地震工程与工程振动;1996年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陶夏新;刘海明;路建波;孙晓丹;王海云;;合成地震动场的相干性检验[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
2 刘海明;陶夏新;;磁县断裂上7.5级地震的震源模型[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
3 吕斌;李杰;;确定性波动输入条件下的地震动场数值模拟[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
4 徐文耀;钟时杰;白武明;;曲面破裂震源模型[A];1990年中国地球物理学会第六届学术年会论文集[C];1990年
5 尹祥础;李红;余建中;许征宇;李法;;高围压下裂纹扩展规律的研究及其对震源模型的意义[A];中国科学院地球物理研究所40周年所庆论文集[C];1990年
6 徐林;叶继红;;基于小波技术改进的AR算法在随机场模拟中的应用[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
7 张瑾;杨庆山;;地震地面运动分析与人工合成软件的开发与应用[A];第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年
8 张瑾;杨庆山;;地震地面运动分析与人工合成软件的开发与应用[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年
9 马行东;李海波;彭仕雄;肖扬;;地震动荷载下地下洞室的破坏分析与防护对策[A];汶川大地震工程震害调查分析与研究[C];2009年
10 陶夏新;刘海明;张冬丽;王海云;;近场地震动预测中震源模型的建立[A];防振减灾工程理论与实践新进展(纪念汶川地震一周年)——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙晓丹;强地震动场估计中若干问题的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 孙晓丹;强地震动场估计中若干问题的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 喻烟;汶川地震区地震动估计经验模型[D];中国地震局工程力学研究所;2012年
4 白凤龙;空间变化地震动激励下大跨度结构的反应研究[D];大连理工大学;2010年
5 贺秋梅;地震动的速度脉冲对结构反应及结构减隔震性能影响研究[D];中国地震局地球物理研究所;2012年
6 王海云;近场强地震动预测的有限断层震源模型[D];中国地震局工程力学研究所;2004年
7 刘必灯;断陷盆地及断层破碎带场地地震动效应[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
8 李明;近断层地震动对结构抗震设计的影响研究[D];中国地震局工程力学研究所;2010年
9 孙锋;海洋电磁式可控震源关键技术研究[D];吉林大学;2009年
10 李启成;经验格林函数方法模拟地震动研究[D];中国地震局工程力学研究所;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王招招;随深度变化的地震动相干性研究[D];大连理工大学;2012年
2 罗光财;三维长周期地震动有限元数值模拟方法[D];苏州科技学院;2010年
3 盛涛;调整地震动以拟合目标反应谱及相关峰值小波分析及时域合成法[D];西安建筑科技大学;2010年
4 鲍敏;近断层脉冲地震作用下简支梁桥反应分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 蒋蓉;地震动空间变异性建模以及对桥梁结构的影响[D];北京建筑工程学院;2012年
6 李燕杰;一种地震动区划方法及其在震后烈度快速评估中的应用[D];苏州科技学院;2011年
7 刘中良;福州盆地地震动模拟研究[D];苏州科技学院;2011年
8 陈富;强地震动随机合成中震源谱模型的改进[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 朱瑞广;基于地震动模拟的一致危险性谱与条件均值谱研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 雷耀龙;大跨桥梁结构抗震可靠性分析的概率密度演化方法及其应用研究[D];三峡大学;2011年
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