時(shí)-頻非平穩(wěn)人造地震動(dòng)的小波合成及其應(yīng)用.pdf

1、地震是一種危害性極大的突發(fā)性自然災(zāi)害,與此相關(guān)的抗震工程研究一直是土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。時(shí)程計(jì)算分析是重要結(jié)構(gòu)物抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)主要方法,輸入地震動(dòng)是地震時(shí)程計(jì)算分析的首要問(wèn)題。由于現(xiàn)有強(qiáng)震記錄的局限性和地震動(dòng)作用過(guò)程的復(fù)雜性,滿足實(shí)際要求的地震動(dòng)記錄是幾乎是無(wú)法得到的,因而人造地震動(dòng)成為地震響應(yīng)分析中輸入地震波的一個(gè)主要來(lái)源,并且隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展將在抗震設(shè)計(jì)中起著越來(lái)越重要的作用。但是,在已有合成人造地震動(dòng)的方法中,無(wú)論是基于

2、隨機(jī)過(guò)程理論還是基于反應(yīng)譜逼近理論,更多關(guān)注的是地震動(dòng)強(qiáng)度的非平穩(wěn)、相位變化、卓越頻率以及最大振幅等問(wèn)題,而對(duì)地震動(dòng)的時(shí)頻(頻率隨時(shí)間變化)特性關(guān)注較少,造成人造地震動(dòng)時(shí)程與實(shí)際地震記錄的不一致性。 為了實(shí)現(xiàn)合成地震動(dòng)頻率的非平穩(wěn)性,本文嘗試將小波包分析技術(shù)應(yīng)用到人工地震動(dòng)合成技術(shù)中,利用小波基函數(shù)所具有的良好時(shí)頻局部化性質(zhì),提出了一種可行的人造地震動(dòng)合成方法：通過(guò)小波包分解技術(shù),將初始地震動(dòng)時(shí)程進(jìn)行逐級(jí)分解,根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要,

3、調(diào)整不同頻帶的頻率成分含量,然后應(yīng)用小波包重構(gòu)技術(shù),將調(diào)整后的不同頻帶成份進(jìn)行組合重構(gòu),得到時(shí)-頻非平穩(wěn)的地震動(dòng)時(shí)程,由于這一過(guò)程可以分時(shí)段進(jìn)行,因此能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)地震動(dòng)頻率非穩(wěn)定性,彌補(bǔ)了常規(guī)傅里葉變換的局限性。最后,通過(guò)將小波方法調(diào)整后的地震動(dòng)的反應(yīng)譜逼近場(chǎng)地目標(biāo)譜,得到滿足場(chǎng)地需要的人造地震動(dòng)時(shí)程。 為了驗(yàn)證該方法的可行性,根據(jù)反應(yīng)譜理論,結(jié)合小灣水電站壩址的地震地質(zhì)條件,計(jì)算了場(chǎng)地目標(biāo)反應(yīng)譜。以天津波為初始地震動(dòng),應(yīng)用上述