地震动演化功率谱模型化研究
发布时间：2021-09-03 14:06
地震动是时、频非平稳随机过程,地震动功率谱模型可以描述地面运动能量的频域分布,是地震动随机模型的重要组成部分之一。目前功率谱模型多基于平稳随机过程假定,然而真实地震动是一个非平稳随机过程,在地震过程中,不仅其幅值发生变化,频域特性也将发生变化,具有强度和频率非平稳特性。地震动频率和强度的非平稳特性对结构的反应具有重要影响,尤其对于重要结构发生损伤后,其频率特性也将发生改变,而地震动的频率特性也发生变化,因此,对重要结构的抗震安全性提出了更高的要求。为了更准确地描述地震动时、频非平稳特性,开始了地震动演化功率谱的研究,它能够反映地震动的频域能量分布和各频率分量的强度时变特征。论文对传统演化功率谱方法和新的基于能量的演化功率谱方法进行了介绍,并利用2008年汶川地震三个方向的地震动（99条）数据,分别采用传统方法和能量方法得到了演化功率谱,并对其进行了对比。具体工作如下。首先梳理和总结了现有地震动功率谱模型,介绍了四种典型强度包络函数模型,通过强度包络函数和平稳随机过程的功率谱求出其传统演化功率谱。另外采用假定地震动加速度属于宽频带随机过程,通过小阻尼线性系统在随机地震过程激励下能量的统计...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
001-2016年每年发生震级7级以上地震次数中国处在世界两大地震构造系的交汇处，历史上就是地震多发的国家
山东建筑大学硕士学位论文5以清楚的看到C-P模型在低频阶段是更接近真实的地震动功率谱的。图1.2C-P模型和金井清谱模型1.2.5胡聿贤—周锡元模型针对金井清模型在低频段的缺陷，1962年胡聿贤，周锡元[8]等人在金井清谱模型基础上添加修正低频部分的附加项，可以计算求出地面位移和速度的有限值，但其谱的物理含义不如金井清模型明确。胡聿贤和周锡元在提出的修改模型如（1.9）所示：2202222222222444)(SSgggggg）（（1.9）胡聿贤模型的自相关函数表达式如（1.10）所示：22424222214)21(2)sin()cos(()4(2)(ggggggdgdrttgggggrrtbtaeerdrtRgg（1.10）胡聿贤-周锡元功率谱模型可以满足连续两次积分的条件，并且地面运动的速度和位移都是有限的。1.2.6欧进萍模型1991年，欧进萍[9]等人通过基岩地震动为有色谱的假定，对金井清谱模型中的高频段引入修正项。该模型的功率谱为:2202222222222444)(SShhgggggg）（（1.11）
山东建筑大学硕士学位论文7的结果，巴尔斯坦模型的表达式见式（1.15）：])()(2[)])(()[()(22222240222RS（1.15）式（1.15）中0R:地震动加速度方差；：卓越频率；：常数；：相关程度的参数。1.2.11赖明模型在金井清谱模型的基础上加入两个串联的单自由度过滤层就是赖明模型，如式（1.16）所示：222222222402222242224)()4(4)(4)(hhhhhhggggggSS（1.16）1.2.12彭凌云模型2008年，彭凌云[12]分析大量实测地震动数据提出了修正的金井清谱模型。彭凌云模型相比金井清谱模型有很多优点，修正了金井清谱的没有零频分量等缺点，彭凌云模型可以很好的替代金井清谱模型。其功率谱如式（1.17）所示：2222220224)(SSgggg）（（1.17）如图1.3所示[5]是五种典型功率谱模型，虽然其余四种模型和金井清谱模型在高频区域非常接近，但观察其低频区域，其余四种存在低频分量，明显优于金井清谱模型。图1.3五种典型功率谱模型图（取自文献[5]）
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国宜宾、日本山形、美国加州Ridgecrest地震破坏力分析与对比[J]. 许镇,赵鹏举,郑哲,程庆乐,陆新征. 工程力学. 2019(11)
[2]汶川地震强余震统计特性及地震动衰减关系[J]. 韩建平,徐金玉. 世界地震工程. 2019(01)
[3]匹配目标谱模拟地震动记录时频特征对比分析[J]. 王德才,华贝,叶献国. 工程抗震与加固改造. 2016(06)
[4]中国大陆地区地震动时程强度包络函数研究[J]. 张美玲,李山有,卢建旗,宋晋东,唐丽华. 地震工程与工程振动. 2015(04)
[5]汶川地震峰值加速度多圆组合模型的衰减关系[J]. 刘平,罗奇峰. 中南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[6]非平稳地震动过程模拟的谱表示-随机函数方法[J]. 刘章军,曾波,吴林强. 振动工程学报. 2015(03)
[7]地震动功率谱模型综述[J]. 周艺,韦小浩,张陶. 中国科技信息. 2010(24)
[8]基于随机Fourier谱的地震动合成研究[J]. 艾晓秋,李杰. 地震工程与工程振动. 2009(02)
[9]基于物理的随机地震动模型研究[J]. 李杰,艾晓秋. 地震工程与工程振动. 2006(05)
[10]改进的Clough-Penzien地震地面运动模型[J]. 李春祥,翟文杰. 地震工程与工程振动. 2003(05)
博士论文
[1]地震动随机模型及结构响应控制[D]. 彭凌云.北京工业大学 2008
本文编号：3381252
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
001-2016年每年发生震级7级以上地震次数中国处在世界两大地震构造系的交汇处，历史上就是地震多发的国家
山东建筑大学硕士学位论文5以清楚的看到C-P模型在低频阶段是更接近真实的地震动功率谱的。图1.2C-P模型和金井清谱模型1.2.5胡聿贤—周锡元模型针对金井清模型在低频段的缺陷，1962年胡聿贤，周锡元[8]等人在金井清谱模型基础上添加修正低频部分的附加项，可以计算求出地面位移和速度的有限值，但其谱的物理含义不如金井清模型明确。胡聿贤和周锡元在提出的修改模型如（1.9）所示：2202222222222444)(SSgggggg）（（1.9）胡聿贤模型的自相关函数表达式如（1.10）所示：22424222214)21(2)sin()cos(()4(2)(ggggggdgdrttgggggrrtbtaeerdrtRgg（1.10）胡聿贤-周锡元功率谱模型可以满足连续两次积分的条件，并且地面运动的速度和位移都是有限的。1.2.6欧进萍模型1991年，欧进萍[9]等人通过基岩地震动为有色谱的假定，对金井清谱模型中的高频段引入修正项。该模型的功率谱为:2202222222222444)(SShhgggggg）（（1.11）
山东建筑大学硕士学位论文7的结果，巴尔斯坦模型的表达式见式（1.15）：])()(2[)])(()[()(22222240222RS（1.15）式（1.15）中0R:地震动加速度方差；：卓越频率；：常数；：相关程度的参数。1.2.11赖明模型在金井清谱模型的基础上加入两个串联的单自由度过滤层就是赖明模型，如式（1.16）所示：222222222402222242224)()4(4)(4)(hhhhhhggggggSS（1.16）1.2.12彭凌云模型2008年，彭凌云[12]分析大量实测地震动数据提出了修正的金井清谱模型。彭凌云模型相比金井清谱模型有很多优点，修正了金井清谱的没有零频分量等缺点，彭凌云模型可以很好的替代金井清谱模型。其功率谱如式（1.17）所示：2222220224)(SSgggg）（（1.17）如图1.3所示[5]是五种典型功率谱模型，虽然其余四种模型和金井清谱模型在高频区域非常接近，但观察其低频区域，其余四种存在低频分量，明显优于金井清谱模型。图1.3五种典型功率谱模型图（取自文献[5]）
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国宜宾、日本山形、美国加州Ridgecrest地震破坏力分析与对比[J]. 许镇,赵鹏举,郑哲,程庆乐,陆新征. 工程力学. 2019(11)
[2]汶川地震强余震统计特性及地震动衰减关系[J]. 韩建平,徐金玉. 世界地震工程. 2019(01)
[3]匹配目标谱模拟地震动记录时频特征对比分析[J]. 王德才,华贝,叶献国. 工程抗震与加固改造. 2016(06)
[4]中国大陆地区地震动时程强度包络函数研究[J]. 张美玲,李山有,卢建旗,宋晋东,唐丽华. 地震工程与工程振动. 2015(04)
[5]汶川地震峰值加速度多圆组合模型的衰减关系[J]. 刘平,罗奇峰. 中南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[6]非平稳地震动过程模拟的谱表示-随机函数方法[J]. 刘章军,曾波,吴林强. 振动工程学报. 2015(03)
[7]地震动功率谱模型综述[J]. 周艺,韦小浩,张陶. 中国科技信息. 2010(24)
[8]基于随机Fourier谱的地震动合成研究[J]. 艾晓秋,李杰. 地震工程与工程振动. 2009(02)
[9]基于物理的随机地震动模型研究[J]. 李杰,艾晓秋. 地震工程与工程振动. 2006(05)
[10]改进的Clough-Penzien地震地面运动模型[J]. 李春祥,翟文杰. 地震工程与工程振动. 2003(05)
博士论文
[1]地震动随机模型及结构响应控制[D]. 彭凌云.北京工业大学 2008
本文编号：3381252
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