汶川地震动强度指标特征分析
发布时间：2020-07-15 13:01
【摘要】：2008年5.12汶川地震是由映秀-北川断裂、灌县-江油断裂和小鱼洞断裂共同破裂造成的大地震,这种多断层破裂的复杂的动力学行为使得其地震记录波形呈现出明显的多峰型(双平稳段)特征。已有研究表明,具有双平稳段特征的地震动造成的震害比单平稳段地震动的震害更为严重。双平稳段地震动的工程特性,以及与单平稳段地震动相比其对结构的影响的差异性等问题,已引起了地震工程研究者们的关注。为了揭示双平稳段地震动强度指标的衰减特性,明确双平稳段地震动强度指标与结构地震响应的关系,并探究各种强度指标的近断层效应,选用5.12汶川地震80个台站240条记录数据资料,在对加速度记录时程校正的基础上,计算了各条记录的19种强度指标,利用震相识别法和拟合强度包线法区分了单、双平稳段地震动,推求了单、双平稳段地震动各种强度指标的衰减规律,分析了双平稳段地震动的强度指标与框架结构地震位移响应的相关性;对比分析了上、下盘地震动各种强度指标的衰减特性,探讨了各种强度指标的上盘效应。(1)采用Boore法对加速度记录时程进行了校正,利用震相识别法和拟合强度包线法,将选取的80个台站的240条地震记录进行了区分,区分出单、双平稳段地震动分别有38个台站114条和42个台站126条。(2)计算了240条记录对应的19种地震动强度指标值。(3)对记录区分上、下盘地震动,采用非线性最小二乘法回归分析了上、下盘地震动19种强度指标随距离变化的衰减规律,经比较得出:上、下盘地震动强度指标随断层距的衰减趋势一致,皆表现为随断层距的增大而减小;上盘加速度型强度指标UD向地震分量的衰减明显快于下盘,而上盘速度型以及位移型强度指标UD向地震分量的衰减慢于下盘;除累计绝对加速度的EW向地震分量表现为上盘的衰减快于下盘外,其余强度指标均表现为上盘的衰减慢于下盘。(4)根据上、下盘地震动的强度指标随距离衰减分析中得到的对数残差的大小,探讨了19种强度指标的上、下盘效应。结果表明,19种强度指标皆存在明显的上盘效应。(5)对记录区分单、双平稳段地震动,分析了19种强度指标随距离变化的衰减规律,得出了各种强度指标的衰减关系式。结果表明:各种强度指标值皆随断层距的增大而减小;单、双平稳段地震动的强度指标随断层距的衰减趋势一致;除位移反应谱峰值、均方根位移、累计绝对加速度的UD向地震分量以及Riddell位移强度指标的水平向地震分量表现为单平稳段地震动的衰减速度快于双平稳段地震动的衰减速度外,其余强度指标均表现为双平稳段地震动的衰减速度快于单平稳段地震动的衰减速度。(6)分析了具有双平稳段特征的记录的各种强度指标与框架结构的最大地震位移响应间的相关性,根据各种强度指标与结构最大地震位移响应的线性回归方程的显著性大小,来选取能合理描述双平稳段地震动特征的强度指标。研究结果表明:在三类强度指标中,速度型强度指标与框架结构最大地震位移响应间的相关性最强,位移型强度指标对应的相关性最弱,加速度型强度指标与框架结构的最大地震位移响应的相关性则介于速度型和位移型两者之间;在速度型强度指标中,又以峰值速度对应的相关性最强;峰值速度与结构地震位移响应值的回归方程最为显著。建议选用峰值速度作为双平稳段地震动作用下工程结构抗震分析用强度指标。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P315
【图文】：
（a）校正前 （b）校正后图 2-1 记录加速度、速度及位移时程校正前后的对比2.3 双平稳段地震动的判定5.12 汶川地震为多次破裂地震，地震动记录具有多峰特性。对具有明显双平稳段特征的地震动，文中采用王巧临[6]提出的震相识别法进行判定；对震相不明显的地震动记录，采用彭小波[4]提出的拟合强度包线模型的方法进行判断。判定的步骤为：第一步，采用震相识别法对所选取记录的加速度时程进行直观地判断，若加速度时程表现为明显的单峰或多峰型则将其直接判断为单或双平稳段地震动；第二步，对未能直观区分的地震记录，采用拟合强度包线模型的方法，通过绘制各记录的强度包线，观察是否表现出两个平稳段，来判定记录是否为双平稳段地震动。依据上述判定方法判别出双平稳段地震动记录42组，其中最小断层距是3.1km，为“绵竹清平”台站；最大断层距是 290.2km，为“冕宁曹古”台站；单平稳段地
（c）“郫县走石山”台站 EW 向加速度时图 （d）“长宁”台站 EW 向加速度时程图图 2-2 记录加速度时程图表 2-2 单、双平稳段地震记录随距离的分布表距离（km） 0~100 100~200 200~300 合计双平稳段地震动记录数 17 13 12 42单平稳段地震动记录数 14 18 6 382.4 本章小结依据 PGA 和 R 的大小、台站的类型及三分量记录的完整性等要求对汶川地震记录数据进行了筛选，采用 Boore 法对选取出的 80 组（共计 240 条）加速度记录进行了校正处理；采用震相识别法和强度包线拟合法对校正后的地震动记录进行了单、双平稳段地震动的识别，统计了两类地震动记录分布情况。
图 4-1 PGA 衰减拟合曲线图 图 4-2 PGA 对数残差图4.2.1.2 区分单、双平稳段峰值加速度的衰减规律记录区分单、双平稳段PGA的衰减拟合曲线如图4-3所示，衰减回归系数如表4-2所示。结合图表不难看出：单、双平稳段地震动的PGA衰减趋势一致，皆随断层距的增大而减小；单、双平稳段地震动PGA的各分量回归标准差均小于0.3，说明该强度指标的离散性较小；可决系数2r 均大于0.8，说明两类地震动的PGA衰减回归方程的拟合效果较好；单、双平稳段地震动的PGA衰减规律皆表现为竖向分量衰减速度快于水平向分量衰减速度。将单、双平稳段地震动的各分量衰减规律一一对比，如图4-4所示。从图中可以得出，单、双平稳段地震动的PGA三分量衰减趋势相同；单平稳段地震动的各分量PGA衰减曲线的趋势较双平稳段地震动更为平缓，双平稳段地震动各分量PGA的衰减速度皆快于单平稳段。表 4-2 PGA 衰减回归系数表（区分单、双平稳段）lg Y a b lg(R 25)
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P315
【图文】：
（a）校正前 （b）校正后图 2-1 记录加速度、速度及位移时程校正前后的对比2.3 双平稳段地震动的判定5.12 汶川地震为多次破裂地震，地震动记录具有多峰特性。对具有明显双平稳段特征的地震动，文中采用王巧临[6]提出的震相识别法进行判定；对震相不明显的地震动记录，采用彭小波[4]提出的拟合强度包线模型的方法进行判断。判定的步骤为：第一步，采用震相识别法对所选取记录的加速度时程进行直观地判断，若加速度时程表现为明显的单峰或多峰型则将其直接判断为单或双平稳段地震动；第二步，对未能直观区分的地震记录，采用拟合强度包线模型的方法，通过绘制各记录的强度包线，观察是否表现出两个平稳段，来判定记录是否为双平稳段地震动。依据上述判定方法判别出双平稳段地震动记录42组，其中最小断层距是3.1km，为“绵竹清平”台站；最大断层距是 290.2km，为“冕宁曹古”台站；单平稳段地
（c）“郫县走石山”台站 EW 向加速度时图 （d）“长宁”台站 EW 向加速度时程图图 2-2 记录加速度时程图表 2-2 单、双平稳段地震记录随距离的分布表距离（km） 0~100 100~200 200~300 合计双平稳段地震动记录数 17 13 12 42单平稳段地震动记录数 14 18 6 382.4 本章小结依据 PGA 和 R 的大小、台站的类型及三分量记录的完整性等要求对汶川地震记录数据进行了筛选，采用 Boore 法对选取出的 80 组（共计 240 条）加速度记录进行了校正处理；采用震相识别法和强度包线拟合法对校正后的地震动记录进行了单、双平稳段地震动的识别，统计了两类地震动记录分布情况。
图 4-1 PGA 衰减拟合曲线图 图 4-2 PGA 对数残差图4.2.1.2 区分单、双平稳段峰值加速度的衰减规律记录区分单、双平稳段PGA的衰减拟合曲线如图4-3所示，衰减回归系数如表4-2所示。结合图表不难看出：单、双平稳段地震动的PGA衰减趋势一致，皆随断层距的增大而减小；单、双平稳段地震动PGA的各分量回归标准差均小于0.3，说明该强度指标的离散性较小；可决系数2r 均大于0.8，说明两类地震动的PGA衰减回归方程的拟合效果较好；单、双平稳段地震动的PGA衰减规律皆表现为竖向分量衰减速度快于水平向分量衰减速度。将单、双平稳段地震动的各分量衰减规律一一对比，如图4-4所示。从图中可以得出，单、双平稳段地震动的PGA三分量衰减趋势相同；单平稳段地震动的各分量PGA衰减曲线的趋势较双平稳段地震动更为平缓，双平稳段地震动各分量PGA的衰减速度皆快于单平稳段。表 4-2 PGA 衰减回归系数表（区分单、双平稳段）lg Y a b lg(R 25)
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本文编号：2756523
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