空间变异地震动合成方法及其在地铁隧道地震响应分析中的应用研究

发布时间：2021-05-25 19:16

　　城市轨道交通系统是我国最重要的基础设施之一,多次震害表明地铁等地下结构在强震作用下会出现较为严重的破坏。因此,对地铁结构展开抗震响应特征研究是我国国家战略和城市生命线工程安全运行、灾害防控的重大需求。地铁隧道为大规模超长线状结构,地震动的空间变异性对其地震响应具有重要影响。同时,地铁隧道数值研究中需要天然及人工地震动时程,且数值模型往往规模庞大、边界结点众多,因此大规模地铁隧道抗震分析中需要大量的天然及人工多点地震动时程。天然及人工多点地震动时程可分别由条件模拟和非条件模拟合成。然而,现存的条件、非条件模拟方法的计算效率有待于进一步提高。因此,本文着眼于地震动模拟方法的计算效率,开展了以下研究:（1）在多点地震动非条件模拟方面,采用功率谱矩阵的奇异值分解,建立了一种快速高效的多点地震动模拟方法。通过数值算例对比发现,与Cholesky分解、特征值分解相比,奇异值分解及开方分解所得矩阵中的元素更为合理;进而对奇异值分解和开方分解的计算效率进行了对比,发现在合成点数较多时,奇异值分解具有明显的优势。最后采用地震动模拟算例,验证了基于奇异值分解的地震动合成方法的可靠性。（2）在多点地震动条件... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 地震动非条件模拟研究现状
    1.3 地震动条件模拟研究现状
    1.4 多点输入下隧道抗震分析研究现状
    1.5 本文的主要工作
2 基于功率谱矩阵奇异值分解的谱表示法
    2.1 引言
    2.2 谱表示法
    2.3 功率谱矩阵的奇异值分解
    2.4 本章小结
3 Hilbert谱表示法
    3.1 引言
    3.2 Hilbert-Huang变换
    3.3 基于随机相位概念的Hilbert谱表示法
    3.4 基于随机幅值概念的Hilbert谱表示法
    3.5 Hilbert谱表示法的优势
    3.6 本章小结
4 Hilbert谱表示法误差分析
    4.1 引言
    4.2 误差的定义
    4.3 Hilbert谱表示法误差分析
    4.4 误差解析解的验证及分析
    4.5 本章小结
5.基于多点输入的地铁隧道非线性抗震响应分析
    5.1 引言
    5.2 工程概况
    5.3 土–地下结构相互作用体系抗震分析简化算法
    5.4 自由场模型
    5.5 土–地铁隧道模型
    5.6 非线性地震响应分析
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文目录
附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目
附录3 攻读博士学位期间获得的发明专利


【参考文献】：
期刊论文
[1]地表处地震动扭转分量的合成[J]. 姚振亚,金国芳,王志亮.  地震工程与工程振动. 2017(01)
[2]地震动非一致性对隧道动力响应的影响分析[J]. 周云东,上官子恒,褚飞飞,吴勇信.  地震工程学报. 2017(01)
[3]基于Davidenkov骨架曲线模型的修正不规则加卸载准则与等效剪应变算法及其验证[J]. 赵丁凤,阮滨,陈国兴,徐令宇,庄海洋.  岩土工程学报. 2017(05)
[4]黏弹性人工边界等效荷载计算的改进方法[J]. 章小龙,李小军,陈国兴,周正华.  力学学报. 2016(05)
[5]考虑空间变异性的地铁隧道地震动力响应分析[J]. 姚二雷,苗雨,陈超.  重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(01)
[6]基于虚实分离法分解功率谱矩阵的空间相关地震动合成方法[J]. 吴祚菊,张建经,王志佳,刘飞成,邓小宁.  地震工程与工程振动. 2016(02)
[7]多变量随机过程的模拟方法研究[J]. 罗俊杰,温留汉·黑沙,周福霖.  土木工程学报. 2014(S2)
[8]空间相关多点多维地震动的模拟[J]. 李忠献,李笑穹,李宁.  地震工程与工程振动. 2014(04)
[9]隧道结构抗震分析方法现状与进展[J]. 耿萍,何川,晏启祥.  土木工程学报. 2013(S1)
[10]基于功率谱矩阵开方分解的空间相关多点地震动合成方法[J]. 吴勇信,高玉峰.  工程力学. 2012(04)

博士论文
[1]空间相关性地震动生成及地下管线非一致性激励研究[D]. 吴祚菊.西南交通大学 2015
[2]基于特征正交分解的桥梁风场随机模拟[D]. 胡亮.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]基于小波包理论的地震动合成及非平稳地震动模型建立[D]. 刘旭东.长安大学 2016



本文编号：3205866