近断层地震动

摘要： 近断层地震动脉冲特性在2个水平分量上具有差异,采用平方和开方法分析了近断层脉冲地震动双向地震作用下基础隔震结构和组合隔震结构的隔震层位移,并与近断层脉冲单向地震作用进行了对比分析,结果表明:若仅地震动加速度峰值大的分量或2个方向分量均存在明显速度脉冲,则产生的隔震层位移大于单向地震动;若仅地震动加速度峰值小的分量存在明显速度脉冲,双向水平地震作用产生的隔震层最大位移值小于单向地震动。近断层脉冲地震作用下,相比于基础隔震结构,设置黏滞流体阻尼器的组合隔震结构可以在满足减震系数要求的同时减小隔震层位移。

摘要： 利用基于CUDA编程平台实现的工作站级CPU-GPU异构并行方法开展了实际场地近断层地震动谱元法模拟.通过模拟SECE/USGS提供的自发破裂模型TPV15,测试了工作站级CPU-GPU异构并行方法的计算精度与计算效率,并将该方法应用于1679年三河—平谷M8.0地震的强地面运动模拟,以证实该方法对真实设定地震动模拟的适用性.模拟结果显示:CPU-GPU异构并行计算时间较CPU并行计算时间明显减少,加速比最高值分别为CPU 36核和72核的3.04和2.16倍;1679年三河—平谷M8.0地震的强地面模拟结果清晰地体现出近断层地震动的集中性、破裂的方向性、速度脉冲和永久位移等近断层地震动特征以及真实地形对近断层地震动所产生的影响.结果表明,CPU-GPU异构并行方法有效地提高了谱元法模拟的计算效率,可应用于大尺度复杂场地地震波场模拟.

摘要： 为研究近断层地震动对曲线连续梁桥地震响应及碰撞效应的影响,采用非线性时程分析法,分别研究脉冲效应、上盘效应及方向性效应对某三跨曲线连续梁桥支座位移、桥墩内力及邻梁间碰撞力的影响;通过支座隔震率的对比分析,探究不同类型近断层地震动下地震响应产生差异的原因。研究结果表明:脉冲效应、上盘效应和方向性效应均会增大曲线连续梁桥地震响应,脉冲效应的影响尤为显著;脉冲效应和方向性效应削弱了高阻尼橡胶支座的隔震特性,而上盘效应对桥梁响应的影响仅与上盘地震动自身特性有关;综合来看,脉冲效应对曲线梁碰撞响应影响最明显,上盘效应影响不大。

摘要： 为研究近断层地震动对矮塔斜拉桥地震响应参数敏感性的影响,提出基于BP神经网络配合有限元分析的参数敏感性分析方法(FBSA法),以某铁路矮塔斜拉桥为研究对象,进行参数化有限元建模,运用BP神经网络计算近断层地震动作用下矮塔斜拉桥响应以及自振频率对各参数的敏感性系数,分析近断层脉冲地震动对地震响应敏感性的影响规律。研究结果表明:FBSA法可快速、精确地完成敏感性分析,为抗震设计与优化提供更全面的参考;矮塔斜拉桥几何布置和截面尺寸对振型刚度影响较大;近断层脉冲地震动作用下,桥梁位移和内力响应明显增大,各设计参数对桥塔位移、桥墩位移和内力以及主梁横向位移和弯矩的参数敏感性具有显著影响,对主塔内力和主梁竖向位移参数敏感性的影响不明显。

摘要： 选取161条速度脉冲型近断层地震动记录,采用最小二乘法拟合得到近断层地震动抗震设计Newmark三联谱,研究了震级、场地和断层类型对近断层设计谱的影响。结果表明:大震(级)相比小震(级)的影响较为显著,大震(级)下设计谱具有更宽的加速度敏感区段,中长周期段内的反应谱谱值更高;在3类断层类型中,大震(级)下逆斜断层的反应谱加速度敏感区段最宽,谱值最大。对于近断层区域的结构在大震(级)下应该考虑增大特征周期并提高设计谱谱值,还应充分考虑逆斜断层等断层类型的影响。

摘要： 为研究近断层地震动下防屈曲支撑对层间隔震结构的影响,基于SAP2000有限元分析软件,建立高层建筑结构模型,输入近断层地震波,分析对比近断层地震动作用下传统层间隔震与含防屈曲支撑的层间隔震结构地震响应。研究表明:防屈曲支撑的加入对隔震体系平动控制影响不大,但会降低结构的扭转效应。防屈曲支撑解决了隔震支座在罕遇地震下位移超限问题,隔震层支座滞回曲线更加饱满。与传统隔震结构相比,防屈曲支撑增加了结构刚度导致结构地震响应有所放大,但大幅降低了隔震层处的地震响应。因此,含防屈曲支撑的层间隔震结构可有效降低隔震支座的水平位移,但需要注意结构地震响应指标的变化。

摘要： 沉积盆地与近断层地震共同作用会增加地震破坏的风险水平,尤其是盆地下方直下型断层发震情况。采用动力学震源模型刻画断层破裂发震过程,开展沉积盆地直下型断层谱元法地震动模拟研究,探讨不同断层面初始剪应力和成核区位置下三维沉积盆地地表响应规律。研究结果表明,断层面应力降对盆地地表地震动的影响显著,在断层面强度一定的情况下,随着初始剪应力的增大,即应力降增大,盆地地表峰值响应增大,原因在于应力降的改变影响了断层破裂释放能量,进而引起断层破裂速度改变,最终导致盆地地表响应发生变化;改变断层面成核区位置会对盆地内部地震动分布规律产生影响,当成核区位置从断层中间向断层左侧移动时,盆地左侧地震动逐渐减小,而右侧地震动逐渐增大,最终表现为盆地右侧地震动显著高于盆地左侧,原因在于改变成核区位置后,导致近断层地震动的方向性效应发生变化。

摘要： 基于Butterworth非因果低通滤波器和零点法提取地震动速度时程中的脉冲信号,并以脉冲信号中的极值点数量确定滤波器的截止频率。选取666条速度峰值大于30 cm/s的近断层地震记录作为训练数据,以脉冲信号的相对能量和幅值作为量化指标,给出了单脉冲型和双脉冲型地震动的识别标准;提出了以最显著脉冲信号的持续时间为依据的脉冲周期计算方法。通过与既有方法比较表明:基于Butterworth非因果低通滤波器和零点法的脉冲提取方法的拟合效果较好,可用于提取非对称脉冲信号和双脉冲信号;提出的定量识别标准可以有效地识别单脉冲型和双脉冲型地震动;所提的脉冲周期计算方法可以用于确定单脉冲型和双脉冲型地震动的脉冲周期。

摘要： 近断层速度脉冲型地震动研究对揭示建筑结构的破坏机理、开展抗震设防以及抗震设计具有重要价值。首先,对速度脉冲成因进行了系统的总结,并探讨了区分方向性效应速度脉冲和滑冲效应速度脉冲的思路;其次,系统地介绍了近断层速度脉冲的识别方法,评述了各种脉冲识别方法的优缺点;然后,基于速度脉冲特性,探讨了前方向性效应对速度脉冲特性的影响以及速度脉冲对反应谱的放大作用;最后,对速度脉冲型地震动输入方法以及对结构响应研究进行了系统总结,探讨了速度脉冲型地震动输入的关键问题。基于丰富的理论研究,未来对于速度脉冲型地震动研究工作应当充分结合实际工程需求,推进理论成果的规范标准化与工程实践。

摘要： 近场地震断层破裂的方向性效应和滑冲效应会造成在地震动记录和地震动分布场中出现一些典型的特征,为研究这些特殊效应对大跨径网状拱桥地震响应的影响,通过选取具有两种效应的实测近场地震动记录和不具有该效应的远场地震波作为输入地震动,通过将调幅,对一座大跨径网状拱桥进行非线性动力时程分析,对比研究发现具有破裂方向性效应和滑冲效应的地震波会显著增大网状拱桥的地震响应,其中破裂方向性效应对大跨径网状拱桥的内力响应影响最大,滑冲效应则对结构位移影响更显著,但均明显大于具有相同地震动强度的远场地震波。

摘要： 较大的竖向地震动是近断层地震动的一个明显特征,而规范对竖向地震动加速度峰值的规定对此考虑不充分,因此开展竖向地震动对近断层连续刚构桥影响的研究十分必要.本文以一座连续刚构桥为例,研究了竖向地震动加速度峰值与水平地震动加速度峰值之比分别为0.5、1.0、1.5、2.0、3.0五种情况时,结构的地震响应和桥墩损伤情况.从计算结果可以看出,在竖向加速度峰值较大时,梁体跨中呈现出一定的几何非线性,且梁体跨中截面内力增加明显,边支座出现较大上拔力,桥墩可能出现轴向拉力,桥墩损伤情况随着地震动竖向加速度峰值与水平向加速度峰值之比的增大也有增加的趋势,这在进行设计时均需引起足够的重视.

摘要： 隔震结构在远场地震动作用下效果良好,但在近断层地震动作用下的减震性能需要进一步探讨.本文选取157条近断层地震动记录按3种标准分类:(1)垂直或平行于断层的地震动记录;(2)不同场地类别的地震动记录;(3)是否含有脉冲的地震动记录.分别输入到不同层间隔震的5层钢框架结构中,分析近断层地震动特征参数与层间隔震结构支座最大位移之间的相关性,提出与层间隔震结构支座最大位移相关性强的近断层地震动特征参数,为近断层地震动隔震结构的设计提供参考.

摘要： 近断层地震动是一类较特殊的破坏性地震动.为进一步探讨其工程特性,本文采用多尺度分析方法对选自近期12次大地震的53条典型近断层地震动进行了分解,得到了266条低频分量.通过分析地震动的低频分量组成、脉冲特性以及反应谱特性,对该类地震动的工程特性有了一些新的认识.近断层地震动中包含了丰富的低频分量，其周期一般在8s以内，其中近场区土层场地地震动中的低频分量最为丰富。文中采用卓越分量研究地震动的脉冲特性，分析结果与前人的结论具有一致的规律，但文中方法计算简便、相关参数更易于获取。且地震动分量双规准谱的变异系数在0.55以内，说明地震动分量的频率组成较为简单，不同分量的双规准谱差别不大。丰富的低频分量是造成近断层地震动位移比谱偏大和强度折减系数谱偏小的直接原因。滤除周期大于1s分量后的高频分量的强度折减系数谱与土层场地普通地震动强度折减系数谱相似。

摘要： 近二十年来,近断层地震动独特的向前方向性效应、滑冲效应和上盘效应等运动特征对工程结构造成了严重破坏。当前,开展近断层脉冲型地震动作用下考虑持时效应的结构能量需求分析,对于结构抗震设计具有重要的意义和迫切的需要。本文以150条台湾集集地震和加州北岭地震近断层地震动记录作为输入,分析了地震动特性和结构参数对双线性单自由度(SDOF)体系的平均输入能量谱EI和能量比谱EH/EI的影响。结果表明:近断层地震动的脉冲特性和显著持时对SDOF体系的平均输入能量谱EI和平均能量比谱EH/EI的大小和形状影响明显。体系延性系数、阻尼比、自振周期是影响双线性SDOF体系能量谱的重要因素,而屈服刚度系数对滞回耗能的影响则可以忽略。集集地震和北岭地震两次地震事件的近断层地震动的平均输入能量谱EI和平均能量比谱EH/EI差别较大。

摘要： 近断层地震动是一种以脉冲型地面运动为最显著特点的地震动，表现出与一般远场地震动明显不同的性质。近十多年来在世界各地发生的几次大地震中收集到了大量近断层地震动的数据资料，近断层地震动的研究也进入了活跃阶段。本文简要介绍了近断层地震动的定义及特点，回顾了近年来国内外学者针对近断层地震动的研究成果，其中包括近断层地震动本身的特性及对工程结构的影响等方面。指出了目前研究中存在的问题和未来的发展方向，对于近断层问题的深入研究具有一定的参考价值。

摘要： 针对近断层地震动特征，以生命线系统重要组成部分的变电站建筑物为例，结合我国变电站量大面广的特点，首次建立了考虑变电站主体结构.电气设备复合体系相互作用的三维动力分析模型，选取多条实际近断层地震动记录作为地震动输入，采用非线性动力时程分析方法对结构-设备复合体系进行地震反应分析，并与远断层地震动作用下的地震反应结果进行了对比分析。结果表明。变电站结构-设备复合体系在近断层地震动作用下的地震反应大于远断层地震动作用下的结果，该类建筑物对近断层地震动的作用较为敏感，近断层处变电站的地震破坏影响程度更大。此外，对采用隔震技术的变电站建筑在近断层地震动作用下的地震反应也进行了探讨，变电站隔震系统在近断层地震动作用下的反应小于远断层地震动作用下的结果，隔震效果稍差，在近断层地区应慎用隔震技术。

摘要： 本文建立了一种生成近断层地震动加速度时程的新方法,并结合近期发展的广义概率密度演化方法,进行近断层地震作用下高面板堆石坝的随机动力响应分析和抗震可靠度评估.通过一系列随机统计参数和谱表达——随机函数方法的耦合,生成脉冲和非脉冲两组近断层地震动,然后进行概率分析.以一座高度242m的高面板堆石坝为例,进行有限元随机动力时程分析,确定最小安全系数、安全系数超限累积时间、最大累积滑移量三个指标的二阶统计值和概率信息,有效的非平稳近断层地震动可作为坝坡在地震反应分析时的随机地震荷载.统计和概率计算结果表明除了脉冲特性外,其他地震动特性也影响边坡稳定地震响应.随机近断层地震结合GPDEM,能够从随机角度有效地评价高面板堆石坝的抗震性能和可靠度,并且可以直接反映其失效概率.

摘要： 筛选来自台湾集集地震同一场地类别上的三个台站的地震波,包括两条近断层地震波TCU054与TCU068和一条远场波ILA007,引入多次透射边界以模拟场地的无限性,利用二次开发后的ANSYS建立考虑土-结构相互作用的山区多层接地基础隔震与层间隔震框架结构有限元模型,针对近断层地震动与远场地震动作用下山区隔震框架结构的位移、加速度、层间剪力与层间位移角等地震响应进行对比分析.结果表明:远场地震动作用下三种结构中位于陡坎上部楼层的层间剪力的相对关系均为非隔震＞层间隔震＞基础隔震,而两种隔震结构中位于陡坎下部楼层的层间剪力值很接近,与非隔震结构的相对关系与土体的刚度有关.多层接地框架的两种隔震形式均放大了掉层部分的层间剪力,但远场地震动作用下的放大效应比近断层地震动作用下的放大效应要低.两种隔震结构中位于陡坎上部的楼层在近断层地震动作用下的响应均大于远场地震动作用下的响应.

摘要： 隔震结构以隔震层的大变形,换取上部结构的小变形,甚至使上部结构处于弹性状态,但当遇到近断层地震时,由于近断层地震富含长周期的速度大脉冲,可能会导致隔震层的变形过大,从而使隔震层发生损坏或使上部结构与相邻结构发生碰撞,造成结构失稳破坏.隔震支座水平位移最大值随着限位器刚度增大而减小，随预留间隙减小而减小，即限位器刚度越大，预留间隙越小，限位效果越好。基础隔震限位时，隔震支座剪力时程曲线与隔震支座位移时程曲线基本同步，均出现相位提前现象。预留间隙越小，限位器刚度越大，隔震支座竖向力时程曲线波峰越大、相位提前越多、产生小波峰越多。

摘要： 为了探索有效限制纵向隔震桥梁在中小地震作用下的位移以及大震下不发生落梁和碰撞的方法,提出了由间隙金属阻尼器和摩擦摆式支座组成的组合隔震支座的解决方案.本文首先根据弹塑性力学理论,推导间隙金属阻尼器的屈服强度和屈服位移等参数理论计算公式,以多组拟静力试验结果为基础,识别、验证了滞回本构中相关参数及计算方法.通过整个桥梁体系的地震仿真计算和对安装间隙金属阻尼器的限位效果以及配合摩擦摆支座的桥梁近断层地震作用下减隔震效果的研究,可以得出间隙金属阻尼器在大震下不仅具备防落梁功能,而且耗能效果良好,中小震下可以有效限制主梁位移,为其推广应用提供了技术支持.

摘要： 本发明提供的基于数据驱动的近断层非平稳地震动模拟方法，首先利用SWT将近断层非平稳地震动记录分解为一系列单分量信号的叠加，其次对每一阶单分量信号进行Hilbert变换，通过引入随机变量并利用信号重构技术实现对非平稳地震动样本的模拟。采用本方法使用冗余小波基函数，使原始信号在冗余基函数上的表示可看成是信号在一系列基函数上表示的平均，小波系数和尺度系数与原始信号等长，保证了平移不变性，不仅可以很好地抑制二进小波变换中的振荡效应，而且部分小波系数的扰动不会带来信号的严重失真，从而减小了信号的重构效果对单个小波系数的依赖，所以采用SWT进行地震波分解与重构方面具有较好的优势，保证了样本模拟的精度。

摘要： 本发明涉及一种近断层海域地震动反应谱标定方法。该方法包括：选取近断层海域地震动记录；对近断层海域地震动记录进行预处理；获取近断层海域目标加速度反应谱；确定场地特征周期Tg、脉冲周期Tp，海水修正系数γ取值范围；随机生成初始种群；对初始种群进行适应度评价；划分新种群；得到变异新种群；得到交叉新种群；筛选出下一代种群，计算新种群的适应度，得到场地特征周期Tg、脉冲周期Tp，海水修正系数γ的最优解；得到标定的近断层海域地震动反应谱。本发明方法标定得到的近断层海域地震动反应谱更加符合真实的近断层海域地震动反应谱，而且更加高效。

摘要： 本发明涉及一种海底近断层地震动的拟合方法，包括以下步骤：步骤S1：计算近海场地的地震动传递函数；步骤S2：拟合海底地震动的高频成分，得到近海域近断层地震动的高频加速度时程分量；步骤S3：拟合海底地震动的低频脉冲成分，得到地震动的低频脉冲型加速度时程；步骤S4：将高频加速度时程分量与平移后的低频脉冲型加速度时程叠加，得到海底近断层地震动。本发明能够切实地解决目前跨海结构抗震分析缺乏地震动记录的瓶颈，为海底近断层结构的抗震性能分析提供更为准确合理的地震动输入，有助于推动和提高海洋结构的抗震性能评估。

摘要： 本发明公开了一种模拟逆断层粘滑错动引发近断层地震动的试验装置，包括上表面开口的立方体结构试验箱体，试验箱体一侧表面下部设置活动挡板；活动挡板上方设置有向试验箱体内部延伸形成的内嵌板，活动挡板可沿内嵌板和试验箱体下表面滑动；试验箱体内设置有连通其上表面和下表面的模拟断层；试验箱体内上部设置有穿过模拟断层的模拟隧道；模拟断层靠近活动挡板一侧与试验箱体内表面之间为上盘，模拟断层远离活动挡板一侧与试验箱体内表面之间为下盘；模拟断层内模拟隧道下方设置多个串联的压敏式微爆炸装置；本发明可以真实的模拟逆断层粘滑作用下近断层地震动的发震机理，试验结果准确，并且成本低。

摘要： 本发明涉及一种近断层地震动拟合方法，包括：拟合近断层地震的反应谱函数，代入场地条件信息得到目标加速度反应谱进而求得傅里叶幅值谱；再由相位差谱模型计算相位谱并与傅里叶幅值谱结合生成拟高频加速度时程，然后对其进行迭代运算，使生成的高频加速度时程的反应谱逼近目标加速度反应谱，进而生成近断层地震动时程的高频成分；使用不同的等效速度脉冲模型生成近断层地震动时程的低频成分；计算近断层地震动时程的高频成分和低频成分叠加过程中的高低频峰值时刻，进而生成新的近断层地震动低频成分并与近断层地震动高频成分在时域上进行叠加，最终生成更符合实际情况的近断层地震动。该方法有利于更加合理、准确地模拟实际近断层地震动特性。

摘要： 本发明涉及一种基于改进时域叠加法的近断层地震动拟合方法。包括：确定目标加速度反应谱；求解功率谱；由功率谱计算傅里叶幅值谱并与相位谱结合生成加速度时程；对生成加速度时程判断是否非平稳进而生成初始无脉冲地震动；对初始无脉冲地震动进行低频滤波生成近断层地震动时程的高频成分；使用等效速度脉冲模型生成近断层地震动时程的低频成分；对近断层地震动时程的高频成分和低频成分在时域叠加过程中的高低频峰值时刻提出了明确定义，生成新的近断层地震动低频成分并与近断层地震动高频成分在时域上进行叠加生成原始地震动反应谱；对原始地震动反应谱采用FFT法进行调整反应谱生成更符合实际情况近断层地震动。

摘要： 本发明涉及一种基于相位谱重构的近断层地震动拟合方法。包括：对初始无脉冲地震动进行傅里叶变换生成近断层地震动傅里叶幅值谱；使用等效速度脉冲模型生成低频脉冲加速度时程；对低频脉冲加速度时程进行傅里叶变换生成近断层地震动傅里叶相位谱，将近断层地震动傅里叶幅值谱与近断层地震动傅里叶相位谱进行傅里叶逆变换生成初始脉冲地震动；对初始脉冲地震动反应谱采用FFT法进行调整反应谱生成更符合实际情况近断层地震动。

摘要： 本发明提供一种近断层地震动作用下桥梁损伤破坏模拟装置及其模拟方法，土体箱的底板包括可活动钢板和固定钢板；可活动钢板为活动板，且和四周紧邻侧的间隙用帆布软连接；可活动钢板的底面四角分别固定有连接装置上部；底座的底部固定设有两块反力钢板，每块反力钢板上两端分别固定一个连接装置下部和角度支座；作动器顶部与连接装置上部铰接，底部与连接装置下部铰接；角度支座以设定角度支撑作动器。作动器顶升，推动可活动钢板以设定角度设定速率抬升上部土体箱中的土体，以此模拟地震中逆断层上盘土体的抬升产生的近断层地震动。本发明通过分析产生的近断层地震动对桥梁模型的影响进一步发展到真实桥梁损伤破坏机理的研究。

摘要： 本实用新型公开了一种模拟逆断层粘滑错动引发近断层地震动的试验装置，包括上表面开口的立方体结构试验箱体，试验箱体一侧表面下部设置活动挡板；活动挡板上方设置有向试验箱体内部延伸形成的内嵌板，活动挡板可沿内嵌板和试验箱体下表面滑动；试验箱体内设置有连通其上表面和下表面的模拟断层；试验箱体内上部设置有穿过模拟断层的模拟隧道；模拟断层靠近活动挡板一侧与试验箱体内表面之间为上盘，模拟断层远离活动挡板一侧与试验箱体内表面之间为下盘；模拟断层内模拟隧道下方设置多个串联的压敏式微爆炸装置；本实用新型可以真实的模拟逆断层粘滑作用下近断层地震动的发震机理，试验结果准确，并且成本低。

摘要： 本实用新型提供一种近断层地震动作用下桥梁损伤破坏模拟装置，土体箱的底板包括可活动钢板和固定钢板；可活动钢板为活动板，且和四周紧邻侧的间隙用帆布软连接；可活动钢板的底面四角分别固定有连接装置上部；底座的底部固定设有两块反力钢板，每块反力钢板上两端分别固定一个连接装置下部和角度支座；作动器顶部与连接装置上部铰接，底部与连接装置下部铰接；角度支座以设定角度支撑作动器。作动器顶升，推动可活动钢板以设定角度设定速率抬升上部土体箱中的土体，以此模拟地震中逆断层上盘土体的抬升产生的近断层地震动。本实用新型通过分析产生的近断层地震动对桥梁模型的影响进一步发展到真实桥梁损伤破坏机理的研究。