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地震动空间相干性及实用相干函数模型研究

发布时间:2020-08-25 20:12
【摘要】:在对结构进行抗震分析时,需要将地震动数据输入到模型中,抗震分析的第一步就是确定地震动的输入方式,地震动相干函数模型是地震动多点输入的基础。随着世界范围内各国对密集台阵的建设逐渐完善,产生了大量真实可靠的地震动记录,为地震动空间相干性研究及相干函数模型的建立提供了数据基础。本文讨论了相干函数模型研究的必要性和可行性,对国内外学者已经提出的相干函数模型进行对比分析,探究了地震动空间相干性的特点及影响因素,并在此基础上提出一个实用的改进的相干函数模型,文章主要包含以下几部分内容:1.基于SMART-1台阵记录中的3次地震事件的密集台阵记录,绘制相干系数随频率变化图。在控制台站间距相同的条件下,分析不同地震动分量间(同一测点不同分量间、不同测点不同分量间)及不同测点相同分量间相干系数随频率变化规律,为后续相干函数模型的建立提供理论基础。2.基于台站间距较小时相干系数随频率的增大呈现衰减趋势的规律,根据从太平洋地震工程研究中心(简称PEER)中获得的9次地震事件的密集台阵数据,使用陈清军模型进行拟合,在控制台站间距等因素相同的条件下,讨论场地条件与震级因素对地震动相干性的影响。3.为了考虑场地条件和震级因素对地震动相干性的影响,提出一个基于陈清军模型的改进相干函数模型,在模型中增加考虑震级的影响因子。使用改进模型对若干台站对进行拟合分析,并将改进模型与陈清军模型进行比较。最后根据场地条件及地震动分量方向给出了具体的取值建议,方便实际工程应用。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TU352.11
【图文】:

港珠澳大桥


抗震分析的第一步就是确定地震动的输入方式[1],地震动相干函数模型是地震动多点输入的基础[2]。1.1.1 相干函数模型研究的必要性欧洲标准化协会规定:地质环境不连续或者地貌条件有明显差异,且单跨长度大于200 m,或总长度超过600 m 的桥梁结构,需要考虑地震动空间变化特性[3]。我国的结构抗震规范规定:平面投影尺度很大的空间结构,应根据结构形式和支撑条件,分别按单点一致、多点一致、多项单点或多项多点输入进行抗震计算[4]。对于城市大型基础设施工程,例如大型桥梁隧道(如图 1-1 所示的港珠澳大桥)、地上和地下交通枢纽、体育场馆(如图 1-2 所示的上海东方体育中心)等工程结构,这类结构的空间尺度很大,地震波作用在基础底各点幅值及相位有非常大的差别,必将导致不同点处受到的地震激励差异很大。如果采用一致激励的计算方法,假定地基是刚性的,结构各点受到相同幅值和相位的地震作用,不考虑到地震动的空间变化性对结构的影响[5],这明显与实际情况不符,最终必然造成计算结果与实际情况产生巨大差异[6]。

多点激励,体育中心,激励输入,输入方式


抗震分析的第一步就是确定地震动的输入方式[1],地震动相干函数模型是地震动多点输入的基础[2]。1.1.1 相干函数模型研究的必要性欧洲标准化协会规定:地质环境不连续或者地貌条件有明显差异,且单跨长度大于200 m,或总长度超过600 m 的桥梁结构,需要考虑地震动空间变化特性[3]。我国的结构抗震规范规定:平面投影尺度很大的空间结构,应根据结构形式和支撑条件,分别按单点一致、多点一致、多项单点或多项多点输入进行抗震计算[4]。对于城市大型基础设施工程,例如大型桥梁隧道(如图 1-1 所示的港珠澳大桥)、地上和地下交通枢纽、体育场馆(如图 1-2 所示的上海东方体育中心)等工程结构,这类结构的空间尺度很大,地震波作用在基础底各点幅值及相位有非常大的差别,必将导致不同点处受到的地震激励差异很大。如果采用一致激励的计算方法,假定地基是刚性的,结构各点受到相同幅值和相位的地震作用,不考虑到地震动的空间变化性对结构的影响[5],这明显与实际情况不符,最终必然造成计算结果与实际情况产生巨大差异[6]。

示意图,台阵,示意图,台站


是全球第一座大型密集型强震数字台大于 Mw 8 级的近场地震动,并记录震级大大部分的经验相干函数模型都是基于此台站最初由 37 个台站组成,呈放射状排列,中半径分别为 200 m,1000 m 和 2000 m,对上都等距离的设置了 12 个台站,由数字 01见图 2-1。1983 年 6 月和 1987 年 6 月,在2 和 E03、E04 四个台站,分别位于台站 C0同场地条件下地震动的衰减,以及研究地震布图和地震事件分布图分别见图 2-2 和图 2速度计(SA-3000)和一个数字记录仪(型号 D个地震分量(2 个水平,1 个竖直),采样频度为±2 g[41]。台阵处于的场地等效剪切波速震规范可将场地类别归为一般场地。

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本文编号:2804143

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