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1、,卷增刊自然災(zāi)害學(xué)報(bào)即年月近場(chǎng)長(zhǎng)周期強(qiáng)地震動(dòng)幅值譜研究杜修力陳厚群中國(guó)水利水電科學(xué)研究院北京側(cè)娜摘要本文研究了近場(chǎng)長(zhǎng)周期強(qiáng)地震動(dòng)加速度的傅氏譜和功率譜模型及其參數(shù)估計(jì),方法基于強(qiáng)地震動(dòng)參數(shù)統(tǒng)計(jì)上的無向性提出了一種結(jié)合地震學(xué)模擬模型和工程學(xué)統(tǒng)計(jì)回歸模型的綜合方法,文中定義了強(qiáng)地震動(dòng)平穩(wěn)段均方根加速度的計(jì)算方法,并通過均方根加速度建立了震源力學(xué)參數(shù)和強(qiáng)地震動(dòng)工程參數(shù)間的關(guān)系,通過對(duì)目前使用的主觀持時(shí)定義的應(yīng)用分
2、析,指出主觀持時(shí)定義使得估計(jì)的地震動(dòng)過程的峰值加速度的變異性與實(shí)際地震動(dòng)過程的峰值加速度的變異性有顯著不同,明顯偏小,這對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震可靠度分析可能會(huì)得到失效概度偏小的結(jié)果,應(yīng)引起工程界的重視主題詞強(qiáng)食地震反應(yīng)譜地震動(dòng)幅值譜長(zhǎng)周期中國(guó)圖書分類號(hào)!前言,,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展一大批自振周期超過目前規(guī)范限定值的長(zhǎng)大結(jié)構(gòu)如超長(zhǎng)橋梁、隧洞、渡槽、超高建筑物、貯液池、高拱壩等正在設(shè)計(jì)和興建中,這些長(zhǎng)大結(jié)構(gòu)均是與國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)系密切的能源、交通等重要工程,其抗震安全性問題極其重要但是,由于目前缺少可靠的長(zhǎng)
3、周期強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)、如何在現(xiàn)有地震運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)水平上結(jié)合已有的強(qiáng)地,震動(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提供一套用于這些長(zhǎng)大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和抗震安全性評(píng)價(jià)的地震動(dòng)工程參數(shù)估計(jì),方法是我們面臨的一個(gè)日益緊迫的重要課題,、地震動(dòng)長(zhǎng)周期特性很少受局部場(chǎng)地條件的影響同時(shí)長(zhǎng)周期成份隨距離傳播途徑的,,衰減很慢因此地震學(xué)確定性低頻模擬方法在用于反演確定地震動(dòng)的長(zhǎng)周期特性的震源,,破裂的總體特征方面是成功的但是由于釋放地震波高頻成份的震源機(jī)制細(xì)節(jié)和對(duì)地震,,波高頻運(yùn)動(dòng)影響較大的傳播過程和場(chǎng)地條件十分復(fù)雜總體來講地震學(xué)方法研究高頻的地面運(yùn)動(dòng)還處于探索階段
4、有學(xué)者認(rèn)為,地震動(dòng)的高頻成份具有隨機(jī)性,但不管怎樣,現(xiàn),,階段人們對(duì)地震動(dòng)加速度隨機(jī)過程性的認(rèn)識(shí)是客觀的因此直接在實(shí)際樣本數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,建立的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系是有優(yōu)點(diǎn)的它也能大體包括地震動(dòng)的主要特點(diǎn)間題是目前的強(qiáng)震記錄,,由于儀器的特性和數(shù)字處理誤差的影響低頻部分嚴(yán)重失真故統(tǒng)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系在低頻部分是受限制的注意到地震學(xué)確定性方法和工程學(xué)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系各自的優(yōu)缺點(diǎn),將其有機(jī)地結(jié)合起來應(yīng)是現(xiàn)階段解決這一問題的較好途徑與曾用平穩(wěn)隨機(jī)過程理論基,于地震學(xué)模型預(yù)測(cè)了地震動(dòng)峰值期望值這一工作還僅是限于對(duì)地震動(dòng)
5、隨機(jī)過程性的認(rèn)識(shí),未注意到與工程經(jīng)驗(yàn)回歸模型相結(jié)合我們?cè)谖拈]中提出了綜合地震學(xué)方法和工程·自然災(zāi)害學(xué)報(bào)卷,學(xué)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的長(zhǎng)周期強(qiáng)地震動(dòng)估計(jì)方法原則是用地震學(xué)方法確定地震動(dòng)長(zhǎng)周期譜特性,用經(jīng)驗(yàn)回歸關(guān)系確定主要依賴于高頻幅射影響的加速度譜強(qiáng)度參數(shù),高頻譜特性則用工程經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头从?值得指出的是,文模型中是用遠(yuǎn)場(chǎng)譜建立的,沒有考慮近場(chǎng)譜修,,。,正項(xiàng)的影響因此原則上講它不適用于近場(chǎng)情況基于模型用一個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)譜與近場(chǎng)譜的轉(zhuǎn)換函數(shù)并結(jié)合統(tǒng)計(jì)的傅氏譜衰減經(jīng)驗(yàn)
6、關(guān)系外推長(zhǎng)周期傅氏譜,但這一方法需要確定的震源參數(shù)較多,而這些參數(shù)與震級(jí)的關(guān)系實(shí)際上應(yīng)受某種物理模,。型所相互約束簡(jiǎn)單地假定這些參數(shù)各自獨(dú)立地與震級(jí)相聯(lián)系必然會(huì)帶來大的誤差此外,這一方法中遠(yuǎn)場(chǎng)譜強(qiáng)度僅用一點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)傅氏譜值確定可能會(huì)有較大誤差本文則基于等,,效圓盤模型考慮斷層破裂傳播是均勻的建立了近場(chǎng)修正譜模型目前,動(dòng)力可靠度設(shè)計(jì)理論作為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展方向已引起人們廣泛的關(guān)注,提供一個(gè)合理、定量的隨機(jī)荷載標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行抗震可靠度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工程界廣為使用的描述地震動(dòng)特性的基本參數(shù)是峰值、頻譜、持時(shí)正如
7、我們所知,持時(shí)本身的定義多種多樣,互相差別極大,主觀性極強(qiáng),難以確定一種公認(rèn)的定義。我們?cè)谖?中曾提出用時(shí)程包絡(luò)函數(shù)和地震動(dòng)最大均方根加速度作為地震動(dòng)的基本參數(shù)。在本文中,我們進(jìn)一步研究了,主觀持時(shí)定義對(duì)峰值加速度變異性的影響結(jié)果表明現(xiàn)有的相對(duì)持時(shí)定義會(huì)極為明顯地低,,估地震動(dòng)峰值加速度的變異性也即現(xiàn)有研究方法將有可能高估結(jié)構(gòu)的抗震可靠度這應(yīng)引起工程界的重視把握隨機(jī)地震荷載峰值的變異性對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震可靠度設(shè)計(jì)而言與正確估計(jì)峰值均值有同等的重要性,因此,主觀持時(shí)定義是不可取的,合理的方法是用時(shí)程包絡(luò)函數(shù),
8、從工程應(yīng)用角度出發(fā),尋求一種客觀持時(shí)定義,對(duì)于線性結(jié)構(gòu)平穩(wěn)隨機(jī)反應(yīng)分析是有用的。由于峰值加速度變異性直接受持時(shí)影響,因此,客觀的持時(shí)定義最好應(yīng)與峰值變異性聯(lián)系起來近場(chǎng)長(zhǎng)周期強(qiáng)地震動(dòng)頻譜特性尸由文可得一半徑為的震源均勻破裂釋放的地震動(dòng)加速度傅里葉幅值譜為·,’‘··,田‘,,?！耙?‘,龜戶,、‘尹、,氣、了如,、夕百聲、卜畔貪器‘。一一行。’丫,佃。。一
