基于FK法的三分量寬頻帶強地震動場合成
發(fā)布時間：2021-09-02 20:59
為滿足重大工程結構抗震分析的輸入需求,地震動合成研究近年來取得了長足的進步。目前,寬頻帶地震動合成常用混合方法,將數(shù)值模擬的三分量低頻地震動和隨機合成的單分量高頻地震動濾波、疊加。兩部分地震動的疊加具有不嚴密、不協(xié)調(diào)之處,可能造成較大誤差,是寬頻帶地震動合成方法進一步發(fā)展的一個瓶頸。為此,本文提出借助頻率波數(shù)域格林函數(shù)合成多維寬頻帶地震動的解決方案�；陬l率波數(shù)域格林函數(shù)的地震動合成方法（簡稱為FK法）具有嚴密的理論基礎,可以考慮區(qū)域地殼結構,直接生成三分量地震動且計算效率較高。本文研究了FK法的整體框架、計算特點與控制要素,提出了運動學震源建模方法;系統(tǒng)比較了FK法和隨機合成法;基于FK法合成地震動場,研究了近斷層速度大脈沖的形成機理和預測模型;分析了考慮地形效應的地震動兩步合成法。本文主要研究工作如下:在分析整體框架的基礎上,評述了格林函數(shù)在地震動合成中的核心作用以及FK法相對其他方法的優(yōu)勢�？偨Y了頻率波數(shù)域格林函數(shù)的計算過程和特點、水平成層地殼結構和震源的表達方式。研究發(fā)現(xiàn),FK法具有合成高、低頻地震動的能力,格林函數(shù)和震源模型對合成地震動有控制作用。本文指出FK法合成地震動的帶...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：206 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖1-18個地震脈沖型地震動的空間分布
哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-50-a)WhittierNarrowsb)LomaPrieta圖3-6兩個地震的震中位置和基巖臺站分布Fig.3-6Locationofepicentersandrock-sitestationsfortwoearthquakes使用FK法合成的兩個地震各16個臺站的三分量寬頻帶地震動時程，分別如圖3-7和圖3-8所示。為了比較，圖中展示了相應觀測記錄。在兩個地震各16個基巖臺站中，SCEC寬頻帶平臺提供了WhittierNarrows地震中的5個、LomaPrieta地震的10個臺站的地震動，圖3-7和圖3-8中也展示GP、SDSU、UCSB對這15個臺站合成的地震動時程，對應于圖3-4和圖3-5中右側的兩列平均震源模型。所有時程都經(jīng)過了0.1-20Hz帶通濾波。圖中，左側是加速度時程（單位cm/s2），右側的是速度時程（單位cm/s）。WhittierNarrows地震的時程的時長均為20s，LomaPrieta地震的均為30s。每列小圖中，從上到下6行或5行依次是一個臺站的觀測記錄、本文結果（一或兩行）和GP、SDSU、UCSB的結果（如果有的話），從左到右三列分別是FN、FP和豎向分量，每一臺站的地震動時程具有相同的幅值比例尺，標注于左側臺站名下方。從地震動時程的比較可知，本文合成地震動時程的波形、幅值和持時在多數(shù)臺站都和觀測記錄比較接近。與觀測記錄相比，對于WhittierNarrows地震，本文結果在5個臺站偏大（KRE、NHO、WON、CHL和LUC）、在5個臺站偏�。↙AS、MU2、ORR、PKC和WPA）、在6個臺站符合較好（ANG、TUJ、ALH、GRV、MTW和VAS）；對于LomaPrieta地震，本文結果在6個臺站偏大（G06、GIL、LOB、SJTE、UC2和MCH）、在4個臺站偏�。˙RK、CFH、PTB和RIN）、在6個臺站符合較好（BES、HYN、PHT、PJH、SSF和YBI）。對于本文和SCEC都用的15個臺站，本文結果總體上比SCEC的結果表現(xiàn)更好。
哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-62-圖4-1FK法與隨機合成法合成地震動的技術途徑Fig.4-1TechnicalwaysofgroundmotionsynthesisbyFKandEXSIM對于一個子源引起的地表地震動，F(xiàn)K法通過卷積子源-地表點之間的格林函數(shù)和子源的震源時間函數(shù)得到，如第2章所述。隨機合成法首先生成加窗的高斯白噪聲，依據(jù)震源譜和路徑效應項等模型調(diào)整白噪聲的幅值譜，再轉換到時域獲得子源地震動時程，第ij個子源引起的地表點的地震動幅值譜可以表示為下式[11]：00(,,)(,)(,)()()ijijijijFAMRf=SMfPRfTfIf(4-1)式中Rij——第ij個子源到地表點的距離；S(M0ij,f)——震源譜，表達震源釋放的地震矩在頻域的分布；P(Rij,f)——路徑傳播項，表示地震動的幾何擴散和粘彈性衰減；T(f)——場地效應項，描述近地表巖土體對地震動的影響；I(f)——地震動類型因子。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]臺灣雙冬斷層近場脈沖型地震動的數(shù)值模擬[J]. 羅全波,陳學良,高孟潭,李鐵飛. 地震學報. 2019(03)
[2]回填土場地強震動性質(zhì)討論[J]. 劉培玄,李小軍,盧大偉,周正華. 地球物理學報. 2019(05)
[3]基于DEM數(shù)據(jù)的地形效應經(jīng)驗預測模型研究[J]. 郝明輝,張郁山. 土木工程學報. 2019(02)
[4]局部山體地形對斷層動力學破裂過程的影響研究[J]. 王銘鋒,鄭傲,于湘?zhèn)?章文波. 地震學報. 2018(06)
[5]考慮地形起伏和障礙體破裂的汶川地震強地面運動數(shù)值模擬[J]. 趙由佳,張國宏,單新建,尹昊,屈春燕. 地球物理學報. 2018(05)
[6]地震動速度脈沖對不同高寬比基礎隔震結構抗震性能的影響[J]. 李小軍,賀秋梅,張慧穎,雷墉. 建筑結構學報. 2018(01)
[7]有限斷層震源模型局部參數(shù)定標律[J]. 姜偉,陶夏新,陶正如,曹澤林,王立媛. 地震工程與工程振動. 2017(06)
[8]局部山體地形對強地面運動的影響研究[J]. 王銘鋒,鄭傲,章文波. 地球物理學報. 2017 (12)
[9]日本熊本MW 7.0地震的長周期地震動[J]. 謝俊舉,李小軍,溫增平. 地球物理學報. 2017(11)
[10]近斷層脈沖型地震動作用下大跨斜拉橋地震響應分析[J]. 張凡,李帥,顏曉偉,王景全. 振動與沖擊. 2017(21)
博士論文
[1]基于地震學的基巖場地PGA混合衰減關系[D]. 姜偉.中國地震局工程力學研究所 2018
[2]城市軌道交通環(huán)境振動源函數(shù)反演的論證研究[D]. 鄭鑫.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[3]城市軌道交通地面振動源的頻域反演[D]. 王福彤.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[4]強地震動場估計中若干問題的研究[D]. 孫曉丹.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[5]基于數(shù)值格林函數(shù)方法的近場長周期強地震動模擬[D]. 張冬麗.中國地震局工程力學研究所 2005
[6]近場強地震動預測的有限斷層震源模型[D]. 王海云.中國地震局工程力學研究所 2004
碩士論文
[1]用地震觀測臺網(wǎng)的小震記錄建立川滇強地震動衰減關系[D]. 崔安平.中國地震局工程力學研究所 2013
本文編號：3379724
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：206 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖1-18個地震脈沖型地震動的空間分布
哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-50-a)WhittierNarrowsb)LomaPrieta圖3-6兩個地震的震中位置和基巖臺站分布Fig.3-6Locationofepicentersandrock-sitestationsfortwoearthquakes使用FK法合成的兩個地震各16個臺站的三分量寬頻帶地震動時程，分別如圖3-7和圖3-8所示。為了比較，圖中展示了相應觀測記錄。在兩個地震各16個基巖臺站中，SCEC寬頻帶平臺提供了WhittierNarrows地震中的5個、LomaPrieta地震的10個臺站的地震動，圖3-7和圖3-8中也展示GP、SDSU、UCSB對這15個臺站合成的地震動時程，對應于圖3-4和圖3-5中右側的兩列平均震源模型。所有時程都經(jīng)過了0.1-20Hz帶通濾波。圖中，左側是加速度時程（單位cm/s2），右側的是速度時程（單位cm/s）。WhittierNarrows地震的時程的時長均為20s，LomaPrieta地震的均為30s。每列小圖中，從上到下6行或5行依次是一個臺站的觀測記錄、本文結果（一或兩行）和GP、SDSU、UCSB的結果（如果有的話），從左到右三列分別是FN、FP和豎向分量，每一臺站的地震動時程具有相同的幅值比例尺，標注于左側臺站名下方。從地震動時程的比較可知，本文合成地震動時程的波形、幅值和持時在多數(shù)臺站都和觀測記錄比較接近。與觀測記錄相比，對于WhittierNarrows地震，本文結果在5個臺站偏大（KRE、NHO、WON、CHL和LUC）、在5個臺站偏�。↙AS、MU2、ORR、PKC和WPA）、在6個臺站符合較好（ANG、TUJ、ALH、GRV、MTW和VAS）；對于LomaPrieta地震，本文結果在6個臺站偏大（G06、GIL、LOB、SJTE、UC2和MCH）、在4個臺站偏�。˙RK、CFH、PTB和RIN）、在6個臺站符合較好（BES、HYN、PHT、PJH、SSF和YBI）。對于本文和SCEC都用的15個臺站，本文結果總體上比SCEC的結果表現(xiàn)更好。
哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-62-圖4-1FK法與隨機合成法合成地震動的技術途徑Fig.4-1TechnicalwaysofgroundmotionsynthesisbyFKandEXSIM對于一個子源引起的地表地震動，F(xiàn)K法通過卷積子源-地表點之間的格林函數(shù)和子源的震源時間函數(shù)得到，如第2章所述。隨機合成法首先生成加窗的高斯白噪聲，依據(jù)震源譜和路徑效應項等模型調(diào)整白噪聲的幅值譜，再轉換到時域獲得子源地震動時程，第ij個子源引起的地表點的地震動幅值譜可以表示為下式[11]：00(,,)(,)(,)()()ijijijijFAMRf=SMfPRfTfIf(4-1)式中Rij——第ij個子源到地表點的距離；S(M0ij,f)——震源譜，表達震源釋放的地震矩在頻域的分布；P(Rij,f)——路徑傳播項，表示地震動的幾何擴散和粘彈性衰減；T(f)——場地效應項，描述近地表巖土體對地震動的影響；I(f)——地震動類型因子。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]臺灣雙冬斷層近場脈沖型地震動的數(shù)值模擬[J]. 羅全波,陳學良,高孟潭,李鐵飛. 地震學報. 2019(03)
[2]回填土場地強震動性質(zhì)討論[J]. 劉培玄,李小軍,盧大偉,周正華. 地球物理學報. 2019(05)
[3]基于DEM數(shù)據(jù)的地形效應經(jīng)驗預測模型研究[J]. 郝明輝,張郁山. 土木工程學報. 2019(02)
[4]局部山體地形對斷層動力學破裂過程的影響研究[J]. 王銘鋒,鄭傲,于湘?zhèn)?章文波. 地震學報. 2018(06)
[5]考慮地形起伏和障礙體破裂的汶川地震強地面運動數(shù)值模擬[J]. 趙由佳,張國宏,單新建,尹昊,屈春燕. 地球物理學報. 2018(05)
[6]地震動速度脈沖對不同高寬比基礎隔震結構抗震性能的影響[J]. 李小軍,賀秋梅,張慧穎,雷墉. 建筑結構學報. 2018(01)
[7]有限斷層震源模型局部參數(shù)定標律[J]. 姜偉,陶夏新,陶正如,曹澤林,王立媛. 地震工程與工程振動. 2017(06)
[8]局部山體地形對強地面運動的影響研究[J]. 王銘鋒,鄭傲,章文波. 地球物理學報. 2017 (12)
[9]日本熊本MW 7.0地震的長周期地震動[J]. 謝俊舉,李小軍,溫增平. 地球物理學報. 2017(11)
[10]近斷層脈沖型地震動作用下大跨斜拉橋地震響應分析[J]. 張凡,李帥,顏曉偉,王景全. 振動與沖擊. 2017(21)
博士論文
[1]基于地震學的基巖場地PGA混合衰減關系[D]. 姜偉.中國地震局工程力學研究所 2018
[2]城市軌道交通環(huán)境振動源函數(shù)反演的論證研究[D]. 鄭鑫.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[3]城市軌道交通地面振動源的頻域反演[D]. 王福彤.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[4]強地震動場估計中若干問題的研究[D]. 孫曉丹.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[5]基于數(shù)值格林函數(shù)方法的近場長周期強地震動模擬[D]. 張冬麗.中國地震局工程力學研究所 2005
[6]近場強地震動預測的有限斷層震源模型[D]. 王海云.中國地震局工程力學研究所 2004
碩士論文
[1]用地震觀測臺網(wǎng)的小震記錄建立川滇強地震動衰減關系[D]. 崔安平.中國地震局工程力學研究所 2013
本文編號：3379724
本文鏈接：http://www.sikaile.net/jianzhugongchenglunwen/3379724.html
最近更新
教材專著
