工程場地地震動場波動數(shù)值分析研究.pdf

1、隨著地震動研究的逐漸深入和發(fā)展,地震工程學(xué)家對地震動幅值、頻譜和持時特性等地震動要素的研究已經(jīng)取得了極大的進(jìn)步,基于反應(yīng)譜的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為各國普遍采用的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法.然而,目前的地震動分析大多局限在確定性分析范疇內(nèi),即確定性地震波動輸入條件下的工程場地地震動場分析.在一般的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析中,所涉及的結(jié)構(gòu)地震動輸入是假定在結(jié)構(gòu)基底各點(diǎn)是完全相同的,即所謂的"一致激勵".在實(shí)際地震作用下,由于地震震源機(jī)制的多樣性和局部場地條件對近場地震

2、波動的影響,計(jì)算工程場地在實(shí)際地震作用下的地震動響應(yīng)時,有必要考慮入射地震波的隨機(jī)特性對場地波動觀測量的影響.通過研究人們還發(fā)現(xiàn):一致輸入并不能反映實(shí)際的地震動輸入情形.對于具有較大尺度的結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析,如重力壩、橋梁、大跨結(jié)構(gòu)、生命線工程管線等,必須考慮地震動空間變化對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響,即采用非一致激勵對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力響應(yīng)分析.針對上述問題,該文首先論述了確定性波動分析的基本原理,在此基礎(chǔ)上,基于隨機(jī)振動理論與波動有限元分析技術(shù),

3、將虛擬激勵法擴(kuò)展到波動分析領(lǐng)域,使得復(fù)雜的隨機(jī)波動問題轉(zhuǎn)變成為簡潔的確定性波動分析過程,計(jì)算得到工程場地隨機(jī)地震波動觀測量的統(tǒng)計(jì)特征.進(jìn)而,針對非一致激勵條件下工程場地地震動場分析的特點(diǎn),采用隨機(jī)場相關(guān)分解技術(shù)對非一致輸入的空間相關(guān)性進(jìn)行分解,并結(jié)合多點(diǎn)輸入條件下的虛擬激勵法實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)隨機(jī)地震動的輸入,得到了非一致輸入條件下工程場地地震動場的數(shù)值模型.通過驗(yàn)證表明,該文建議方法可以準(zhǔn)確高效地對任意確定性工程場地在各種地震動作用下的地震動