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地震动空间变化特征分析及模型化描述

吴边  
【摘要】:地震动的空间变化会对超长、大跨等空间伸展的工程结构产生显著影响;归纳总结地震动空间变化的特征,并在工程实践中加以合理地考虑,长期以来都是该类工程结构抗震研究的重点、难点问题。 尽管众多学者在地震动空间变化领域做了大量的研究工作,然而在工程实践中对地震动空间变化的考虑仍不够充分,大多数情况下仅考虑了“行波效应”。本文着眼于工程应用,在当前认识的基础上,就地震动空间变化的特征、模型化描述、多点地震动合成三方面内容,进行了不同程度地研究和探讨;旨在为工程实践中合理地考虑地震动的空间变化效应,提供一些参考。具体来讲,本文主要研究内容包括: 1.收集了在研究地震动空间变化中较常用的SMART1台阵5次地震事件的加速度记录;针对SMART1台阵的局限性,添加了USGS Parkfield台阵、ZG Xishan台阵的相关记录,以及相应的台阵资料、地震信息作为研究地震动空间变化效应的资料基础。利用随机信号处理的方法,对台阵记录进行了相应的处理,得出了包含各台站间相干函数估计值在内的有关信息,为下一步研究工作做好准备。 2.基于本文收集的资料,定性地分析了地震动空间变化的特征,着重研究了相干函数随频率、距离的变化规律;指出相干函数随频率和距离的增大而减小,不同台阵的相干函数变化特征存在一定差异等现象;讨论了导致各台阵间相干函数差异性的影响因素。 3.探讨了具有代表性的四种相干函数模型的适用性,通过实际相干函数的拟合结果表明,相较于双参数或单参数模型,多参数相干函数模型(H-V Model、QuModel)对大多数台阵记录的拟合效果较好,具有更广泛的适用性;借鉴确定设计反应谱的研究思路,统计分析了H-V Model和QuModel的参数取值,并分别给出了上述两个模型考虑不同相干程度的参数取值建议。 4.从工程应用的角度着手,在总结已提出的多点地震动输入合成方法的基础上,归纳了一套方便工程应用的实用化合成方法;给出了基于不同的初始条件(已知基准地震动、已知功率谱模型)的两条合成路径,并在算例分析中初步检验了该方法。 文章最后指出了本文研究工作的局限性以及对后续工作的建议。


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