考虑场地非线性的宽频地震动数值模拟方法
发布时间：2023-02-01 09:51
数值模拟是强地面运动研究的常用手段之一,对于强震记录不足地区的地震动危险性评估更具有重要意义,但当前强地面运动数值模拟仍面临一些方面的挑战,包括高频带模拟和场地效应评估等。一方面,在抗震工程设计中,0.1Hz到20Hz的宽频带地震动响应均具有重要意义,但由于计算能力限制及小尺度震源、介质信息难以获取,其中的高频部分难以通过确定性数值模拟进行计算。因此低频采用确定性方法、高频采用其他方法的混合模拟是当前弥补这一缺陷的常见手段。另一方面,在全球很多地区,沉积盆地或人工填土中的场地效应也对强地面运动有很大影响,但由于近地表场地介质具有低波阻抗和非线性等性质,不便直接包含在基于物理的数值模拟中,而是主要采用先模拟后校正的方法。由于校正过程常需利用闭源商业软件,实现过程有一定限制,因此在宽频地震动模拟基础上加入场地校正模块,形成适用于我国地震危险性评估的完整模拟系统,是一种合理的优化方案。在本研究中,我们发展了一种新的程序,利用与有限断层高频随机方法和一维频域等效线性场地校正方法的耦合,将同位网格有限差分方法（CG-FDM）拓展至含场地非线性的地震动宽频一体化模拟。此程序所需输入包括震源机制与时...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 强地面运动数值模拟的意义
1.1.2 数值模拟的需求与问题
1.1.3 本文的研究意义
1.2 相关方法现状与发展
1.2.1 宽频混合模拟方法
1.2.2 非线性场地效应校正
1.3 本文的内容安排
第2章 高频随机模拟方法
2.1 SMSIM方法原理概述
2.1.1 台站位置地震动谱模型
2.1.2 台站地震动时间序列
2.1.3 方法操作流程整理
2.2 有限断层修正方法
2.2.1 子震信息的读取及处理
2.2.2 时间序列的多次模拟及叠加
2.2.3 射线追踪方法与到时修正
2.3 本章小结
第3章 场地效应校正方法
3.1 一维等效线性分析方法
3.1.1 土的动力学本构关系模型
3.1.2 频率域等效线性方法
3.1.3 反应谱的计算
3.2 场地模拟测试
3.2.1 测试方法和模型构造
3.2.2 结果与对比
3.3 本章小结
第4章 混合方法及汶川地震区域模拟研究
4.1 宽频混合模拟方法
4.1.1 三维有限差分方法简介
4.1.2 高低频滤波混合方法
4.1.3 场地部分耦合及编程实现
4.2 模型及数据选取
4.2.1 震源运动学模型
4.2.2 区域介质模型
4.2.3 地震台站记录
4.2.4 场地一维土层模型
4.3 汶川地震实际数据对比试验
4.3.1 结果与对比
4.3.2 分析与讨论
4.3.3 改进与预期
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]汶川地震竖向地震动衰减关系[J]. 刘平,罗奇峰,陈兴周. 哈尔滨工业大学学报. 2020(02)
[2]反应谱及标定方法研究的历史与现状[J]. 谭启迪,薄景山,郭晓云,常晁瑜. 世界地震工程. 2017(02)
[3]核电厂抗震设计规范标准谱的修正建议值[J]. 白文婷,冯国忠. 核动力工程. 2015(04)
[4]国内外核电厂抗震设计规范比较[J]. 刘国强,金波,高永武. 世界地震工程. 2014(04)
[5]四川盆地场地土动力学参数统计研究[J]. 史丙新,周荣军. 四川地震. 2014(03)
[6]核电厂抗震设计谱的发展与问题综述[J]. 杨楠,覃峰. 工程抗震与加固改造. 2013(06)
[7]盆地场地效应的三维数值模拟研究进展及沉积环境对盆地场地的影响[J]. 李铁飞,陈学良,高孟潭. 世界地震工程. 2013(03)
[8]基于场地效应的地震动特性研究[J]. 薛俊伟,刘伟庆,王曙光,杜东升. 地震工程与工程振动. 2013(01)
[9]宽频带地震动混合模拟方法综述[J]. 孙晓丹,陶夏新. 地震学报. 2012(04)
[10]中国建筑抗震设计规范与欧洲规范Eurocode 8关于抗震设计反应谱的比较[J]. 张翔. 四川建筑科学研究. 2012(02)
博士论文
[1]强震动台站的场地VS30估计及场地放大系数模型研究[D]. 姜治军.中国地震局工程力学研究所 2017
[2]基于强震动观测的场地效应非线性特性研究[D]. 罗桂纯.中国地震局地球物理研究所 2015
[3]汶川地震区地震动估计经验模型[D]. 喻烟.中国地震局工程力学研究所 2012
[4]强地震动场估计中若干问题的研究[D]. 孙晓丹.哈尔滨工业大学 2010
[5]地震动随机模拟方法中的场地效应研究[D]. 姜慧.中国地震局地球物理研究所 2005
硕士论文
[1]地震动场地效应的数值模拟研究[D]. 黄云.西南交通大学 2018
[2]岷县漳县6.6级地震极震区场地效应的数值模拟分析[D]. 李璐.中国地震局兰州地震研究所 2018
本文编号：3734083
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 强地面运动数值模拟的意义
1.1.2 数值模拟的需求与问题
1.1.3 本文的研究意义
1.2 相关方法现状与发展
1.2.1 宽频混合模拟方法
1.2.2 非线性场地效应校正
1.3 本文的内容安排
第2章 高频随机模拟方法
2.1 SMSIM方法原理概述
2.1.1 台站位置地震动谱模型
2.1.2 台站地震动时间序列
2.1.3 方法操作流程整理
2.2 有限断层修正方法
2.2.1 子震信息的读取及处理
2.2.2 时间序列的多次模拟及叠加
2.2.3 射线追踪方法与到时修正
2.3 本章小结
第3章 场地效应校正方法
3.1 一维等效线性分析方法
3.1.1 土的动力学本构关系模型
3.1.2 频率域等效线性方法
3.1.3 反应谱的计算
3.2 场地模拟测试
3.2.1 测试方法和模型构造
3.2.2 结果与对比
3.3 本章小结
第4章 混合方法及汶川地震区域模拟研究
4.1 宽频混合模拟方法
4.1.1 三维有限差分方法简介
4.1.2 高低频滤波混合方法
4.1.3 场地部分耦合及编程实现
4.2 模型及数据选取
4.2.1 震源运动学模型
4.2.2 区域介质模型
4.2.3 地震台站记录
4.2.4 场地一维土层模型
4.3 汶川地震实际数据对比试验
4.3.1 结果与对比
4.3.2 分析与讨论
4.3.3 改进与预期
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]汶川地震竖向地震动衰减关系[J]. 刘平,罗奇峰,陈兴周. 哈尔滨工业大学学报. 2020(02)
[2]反应谱及标定方法研究的历史与现状[J]. 谭启迪,薄景山,郭晓云,常晁瑜. 世界地震工程. 2017(02)
[3]核电厂抗震设计规范标准谱的修正建议值[J]. 白文婷,冯国忠. 核动力工程. 2015(04)
[4]国内外核电厂抗震设计规范比较[J]. 刘国强,金波,高永武. 世界地震工程. 2014(04)
[5]四川盆地场地土动力学参数统计研究[J]. 史丙新,周荣军. 四川地震. 2014(03)
[6]核电厂抗震设计谱的发展与问题综述[J]. 杨楠,覃峰. 工程抗震与加固改造. 2013(06)
[7]盆地场地效应的三维数值模拟研究进展及沉积环境对盆地场地的影响[J]. 李铁飞,陈学良,高孟潭. 世界地震工程. 2013(03)
[8]基于场地效应的地震动特性研究[J]. 薛俊伟,刘伟庆,王曙光,杜东升. 地震工程与工程振动. 2013(01)
[9]宽频带地震动混合模拟方法综述[J]. 孙晓丹,陶夏新. 地震学报. 2012(04)
[10]中国建筑抗震设计规范与欧洲规范Eurocode 8关于抗震设计反应谱的比较[J]. 张翔. 四川建筑科学研究. 2012(02)
博士论文
[1]强震动台站的场地VS30估计及场地放大系数模型研究[D]. 姜治军.中国地震局工程力学研究所 2017
[2]基于强震动观测的场地效应非线性特性研究[D]. 罗桂纯.中国地震局地球物理研究所 2015
[3]汶川地震区地震动估计经验模型[D]. 喻烟.中国地震局工程力学研究所 2012
[4]强地震动场估计中若干问题的研究[D]. 孙晓丹.哈尔滨工业大学 2010
[5]地震动随机模拟方法中的场地效应研究[D]. 姜慧.中国地震局地球物理研究所 2005
硕士论文
[1]地震动场地效应的数值模拟研究[D]. 黄云.西南交通大学 2018
[2]岷县漳县6.6级地震极震区场地效应的数值模拟分析[D]. 李璐.中国地震局兰州地震研究所 2018
本文编号：3734083
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3734083.html
