强震地面运动周锡元课件.ppt
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1、提纲:提纲:随机地震动的统计特性随机地震动的统计特性设计谱和设计谱和GPSGPS技术在强震记录数据处理中技术在强震记录数据处理中的应用的应用;强震地面运动场的三维数值模拟强震地面运动场的三维数值模拟;功率谱模型的改进功率谱模型的改进;地震动非平稳特性的影响地震动非平稳特性的影响;结论与建议结论与建议.1 随机地震动的统计特性随机地震动的统计特性地震动持续时间地震动持续时间地震动峰值特性地震动峰值特性包络线包络线(强度非平稳性强度非平稳性)频率成分频率成分(含量含量)的非平稳性的非平稳性设计谱与真实反应谱的差异设计谱与真实反应谱的差异关于地震动强度或设防烈度,自上世纪关于地震动强度或设防烈度,自
2、上世纪70年代以来广泛采用地震危险性分析方法,年代以来广泛采用地震危险性分析方法,至于反应谱峰值的形状一直采用至于反应谱峰值的形状一直采用 Housner提出的平滑化设计谱。应该指出,提出的平滑化设计谱。应该指出,这种平滑化的设计谱与真实的反应谱之间这种平滑化的设计谱与真实的反应谱之间是存在一定的差异的。真实地震的反应谱是存在一定的差异的。真实地震的反应谱是随周期波动变化的,而且变化的幅度比是随周期波动变化的,而且变化的幅度比较大。较大。设计地震应该是单纯的地震动特性还是综合了设计地震应该是单纯的地震动特性还是综合了结构和地震的特性结构和地震的特性?-这样的争论来源于对设计谱的理解这样的争论来
3、源于对设计谱的理解Housner 对设计谱的解释对设计谱的解释:设计谱工实际用的平滑化反应谱设计谱工实际用的平滑化反应谱为什么可以用平滑化的谱取代实际的波动状反为什么可以用平滑化的谱取代实际的波动状反应谱应谱?结构的周期不能正确的确定结构的周期不能正确的确定对迭加在平滑化谱上的波动成分是未知的对迭加在平滑化谱上的波动成分是未知的考虑到结构的阻尼考虑到结构的阻尼,材料的强度和延性以及结材料的强度和延性以及结构的非线性影响构的非线性影响1.1.设计谱和设计谱和GPSGPS技术在强震记录数技术在强震记录数 据处理中的应用据处理中的应用1.1 关于设计谱关于设计谱 拟加速度谱拟加速度谱相对位移谱相对位
4、移谱美国与中国的设计谱与抗震设计软件中的处理方法美国与中国的设计谱与抗震设计软件中的处理方法欧洲抗震设计规范中的位移反应谱欧洲抗震设计规范中的位移反应谱TD=2s TE=6s TF=10s随机地震动功率谱的基本特性随机地震动功率谱的基本特性在给定震级和距离的条件下平滑化功率谱在给定震级和距离的条件下平滑化功率谱也具有随机性,但是它们的离散性相对比也具有随机性,但是它们的离散性相对比较小,迭加在其上的波动成分随机性更大,较小,迭加在其上的波动成分随机性更大,而且有一定的共性,所以可以说是高阶随而且有一定的共性,所以可以说是高阶随机或超随机特性。这两部分贡献可以分开机或超随机特性。这两部分贡献可以
5、分开来加以统计。来加以统计。随机波动成分对方差或地震动强度是基本随机波动成分对方差或地震动强度是基本没有贡献的。没有贡献的。Typical autocorrelation functionTypical power spectrum density地震动记录统计特征的随机特性地震动记录统计特征的随机特性1 1、自相关函数和互相关函数、自相关函数和互相关函数对自相关函数用曲线对自相关函数用曲线 来拟合来拟合三方向地震动的谱特性三方向地震动的谱特性三向地震动的谱特性的差异三向地震动的谱特性的差异如何根据规范中的单向地震反应谱如何根据规范中的单向地震反应谱产生多向地震动时程产生多向地震动时程竖向地震
6、反应谱的场地相关特性竖向地震反应谱的场地相关特性地震动场的模拟地震动场的模拟2 GPS2 GPS技术在强震记录数据处理中的应用技术在强震记录数据处理中的应用GPS技术的特点技术的特点强震观测中存在的问题强震观测中存在的问题GPS技术的应用技术的应用 1次次/s 的采样率的采样率20022002年美国年美国Denali7.9Denali7.9级地震级地震 20032003日本日本Tokachi-Oki8.0Tokachi-Oki8.0级地震级地震20032003年年San Simeon 6.5San Simeon 6.5级地震级地震 地面运动永久位移无法确定地面运动永久位移无法确定经过低通滤波以
7、后的经过低通滤波以后的GPS GPS 位移与采用不同频带滤波以后的加速度时程的比较位移与采用不同频带滤波以后的加速度时程的比较从加速度和从加速度和GPSGPS信号中分析得到的阻尼比为信号中分析得到的阻尼比为0.050.05的位移谱的比较的位移谱的比较 3.3.强震地面运动场的三维数值模拟强震地面运动场的三维数值模拟模拟方法:模拟方法:有限断层模型有限断层模型基本思想:基本思想:发震断裂发震断裂子断裂子断裂较小的地震较小的地震断层方位断层方位滑冲方向滑冲方向断层方位断层方位相应于相应于基本参数基本参数 怀来怀来-延庆盆地波速结构测点(黑三角)布置和数值模拟范围延庆盆地波速结构测点(黑三角)布置和
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