非平稳地震动过程的概率模型及在重力坝抗震分析中的应用

发布时间：2017-12-02 07:24

  本文关键词：非平稳地震动过程的概率模型及在重力坝抗震分析中的应用

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【摘要】：高坝抗震问题作为近年来的研究热点一直备受关注，在高坝抗震研究中，地震输入模型、结构地震响应和抗震可靠度分析是坝体结构抗震分析中不可或缺且相互联系的三个方面。由于地震动过程不仅具有明显的随机性，而且具有强度和频率的非平稳性，这将对坝体结构的非线性动力响应分析影响显著。为此，本文建立了基于水工建筑物抗震设计规范的非平稳地震动过程的概率模型，并应用概率密度演化方法对金安桥重力坝进行了随机地震反应分析和抗震可靠度计算。论文的主要内容如下： （1）建议了一类新的全非平稳地震动过程的谱表示-随机函数方法。首先，在Priestley演变谱理论的基础上，导出了非平稳随机过程模拟的二类谱表示方法，即：第一类是由2N个标准正交随机变量的线性组合来表示的，第二类是由N个相互独立随机相位角的余弦级数叠加来表示的。其次，通过比较第一类谱表示与第二类谱表示的优缺点，选择第一类谱表示作为非平稳地震动过程的模拟方法，同时，采用随机函数的思想，建立了全非平稳地震动过程模拟的谱表示-随机函数方法。在谱表示-随机函数方法中，实现了用1~2个基本随机变量即可在二阶统计值上表达原随机过程的目的。最后，从物理上对谱表示-随机函数方法进行了阐述和解释。 （2）发展了全非平稳地震动过程的广义演变谱模型。在平稳地震动过程的功率谱密度函数基础上，发展了一类时-频全非平稳地震动过程的广义演变谱模型。广义演变谱模型可以全面地反映地震动的时域特性和频域特性，如强度非平稳性、持续时间、地震动峰值加速度以及频率非平稳性、场地特性、反应谱。 （3）建立了基于水工建筑物抗震设计规范的地震动概率模型。以上述谱表示-随机函数方法和广义演变谱模型为基础而建立的非平稳地震动过程的概率模型，其优点之一在于能够利用基本随机变量的离散代表点集，直接由广义演变谱生成具有指定赋得概率的代表性样本集合，从而可以在代表性样本集合的层次上来考察地震动过程。结合我国现行的《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000），建立了4类场地条件下的水工建筑物抗震设计所用地震动的代表性时程集合。同时，应用代表性时程的二阶统计值与目标值的比较，，以及代表性时程的平均反应谱与规范反应谱的拟合误差，验证了上述概率模型不仅计算效率高而且精度也很高的优越性。 （4）进行了混凝土重力坝的非线性随机地震反应与抗震可靠度的概率密度演化分析。上述非平稳地震动过程的概率模型与概率密度演化理论相结合，可以进行复杂工程结构的随机地震反应与抗震可靠度的精细化分析。为此，以我国金安桥混凝土重力坝的抗震分析为例，进行了金安桥重力坝的非线性随机地震反应分析与抗震可靠度计算，进一步验证了上述非平稳地震动过程的概率模型在工程应用上的有效性。 最后，对本文研究的内容进行了总结，对需要进一步研究的问题进行了展望。
【学位授予单位】：三峡大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV642.3;TV312

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本文编号：1244100