【摘要】：地震動(dòng)是一種復(fù)雜的多維空間運(yùn)動(dòng),其對(duì)空間結(jié)構(gòu)的作用和影響也是多維的。但在傳統(tǒng)的研究中,人們通常將地震動(dòng)分解到三條坐標(biāo)軸,作為三個(gè)相互獨(dú)立的標(biāo)量來研究其特性。該做法雖具有簡(jiǎn)便性,但忽略了三個(gè)分量特性在時(shí)間、空間上的相互關(guān)聯(lián)、無法揭示多維運(yùn)動(dòng)所蘊(yùn)含的豐富信息,不能全面反映地震作用的本質(zhì),將地震動(dòng)作為向量研究更符合實(shí)際情況,能提高分析的精確性及設(shè)計(jì)的安全度。此外,在地震動(dòng)特性研究中,一般對(duì)幅值、持時(shí)和頻譜三要素特性關(guān)注較多,對(duì)地震動(dòng)時(shí)域和頻域的非平穩(wěn)特性重視不夠。現(xiàn)有研究已經(jīng)表明地震動(dòng)的非平穩(wěn)特性也是地震動(dòng)的重要特性,對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)有著顯著影響�；诮馕鲂盘�(hào)的時(shí)頻分析技術(shù)是研究地震動(dòng)非平穩(wěn)特性極為有效的手段。對(duì)于實(shí)信號(hào),一般借助希爾伯特變換生成該信號(hào)對(duì)應(yīng)的正交(90~0相移)信號(hào),進(jìn)而構(gòu)造解析信號(hào)。但實(shí)際應(yīng)用中希爾伯特變換準(zhǔn)確性受Bedrosian定理和Nuttall定理限定,如何構(gòu)造準(zhǔn)確合理的解析信號(hào)仍是目前的一個(gè)研究難點(diǎn)。鑒于此,論文以三維地震動(dòng)向量為研究對(duì)象,分析其工程特性及相應(yīng)特性的模型化方法,探討模型參數(shù)的衰減規(guī)律。同時(shí),在研究地震動(dòng)的非平穩(wěn)特性時(shí)直接根據(jù)正交的地震動(dòng)分量構(gòu)造解析信號(hào),以使分析過程物理意義明確,結(jié)果準(zhǔn)確可靠。主要的工作和成果可歸納為以下三個(gè)方面:(1)以經(jīng)過篩選的5432組強(qiáng)震記錄構(gòu)造的三維向量地震動(dòng)為基礎(chǔ),分析了其幅值、頻譜、持時(shí)特性及衰減規(guī)律。幅值方面,分析了向量、分量、主軸旋轉(zhuǎn)后地震動(dòng)的PGA及轉(zhuǎn)換關(guān)系;頻譜方面,提出了向量反應(yīng)譜的概念,分析了其與基于GMRotI100的反應(yīng)譜之間的關(guān)系,給出了水平向量反應(yīng)譜與幾何平均譜的比譜的衰減關(guān)系;持時(shí)方面,對(duì)比分析了能量持時(shí)(T_(90)和T_(70))與能量時(shí)間矩的衰減關(guān)系。(2)采用三種強(qiáng)度包線模型研究三維向量地震動(dòng)的強(qiáng)度非平穩(wěn)特性,分析強(qiáng)度包線參數(shù)的相關(guān)性及衰減規(guī)律;對(duì)向量方法和傳統(tǒng)方法的強(qiáng)度包線進(jìn)行對(duì)比,表明向量方法是可行的,且物理意義更明確;對(duì)三維與二維向量的強(qiáng)度包線基于能量調(diào)幅后進(jìn)行對(duì)比分析,并基于之前所得比譜,進(jìn)行人工合成二維向量地震動(dòng)的仿真。(3)研究向量地震動(dòng)在水平和豎向的頻率非平穩(wěn)特性,直接采用實(shí)際地震動(dòng)正交分量構(gòu)造解析信號(hào),采用指數(shù)衰減模型模擬瞬時(shí)頻率,分析了其參數(shù)的相關(guān)性及衰減規(guī)律;對(duì)地震動(dòng)水平和豎向的瞬時(shí)頻率進(jìn)行對(duì)比;對(duì)向量地震動(dòng)的解析信號(hào)在時(shí)頻分析中的初步應(yīng)用進(jìn)行介紹。論文的創(chuàng)新點(diǎn)包括:(1)以三維地震動(dòng)向量而非三個(gè)獨(dú)立分量為研究對(duì)象,能全面反映地震動(dòng)在空間各向的相互關(guān)聯(lián),有助于整體把握地震動(dòng)的特性。(2)提出直接根據(jù)正交的地震動(dòng)分量構(gòu)造解析信號(hào),使得頻率這一物理量有更明確的物理意義,在時(shí)頻分析中有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。(3)研究三維地震動(dòng)向量的工程特性及其模型化方法,給出模型參數(shù)的衰減關(guān)系以及三維地震動(dòng)向量模型參數(shù)和各分量模型參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。(4)提出向量地震動(dòng)反應(yīng)譜的概念,揭示水平向量反應(yīng)譜與基于GMRotI100的最大需求譜之間的關(guān)系,給出了向量反應(yīng)譜與幾何平均譜的比譜及衰減關(guān)系,便于兩者之間相互轉(zhuǎn)換。論文為研究地震動(dòng)的特性提供了一個(gè)新視角,有利于把握地震動(dòng)特性在空間的多維相關(guān)性,研究成果為抗震設(shè)計(jì)分析中如何考慮復(fù)雜多維地震動(dòng)輸入提供了依據(jù)。
【圖文】：

持時(shí)進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的衰減規(guī)律。在分析之前，先介紹向量地震動(dòng)的基本表示方法、地震動(dòng)記錄的收集和篩選、衰減規(guī)律的選擇作為鋪墊。幅值特性部分主要研究了向量峰值加速度和不同峰值加速度的比值的相關(guān)性和衰減規(guī)律頻譜特性部分主要研究了水平向量與幾何平均地震動(dòng)的比譜和衰減規(guī)律建議；持時(shí)特性部分主要研究了向量的括號(hào)持時(shí)和能量二階矩持時(shí)，并討論相關(guān)性和衰減規(guī)律。2.1 向量地震動(dòng)及選擇2.1.1 向量地震動(dòng)的表示地震動(dòng)為三向運(yùn)動(dòng)，，其響應(yīng)可在三維空間用向量進(jìn)行描述，下面首先就向量地震動(dòng)及三個(gè)地震動(dòng)分量的轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)單的解釋。以加速度為例，設(shè)有一個(gè)三維向量地震動(dòng)加速度記為3( )Va t ，其在水平面的投影記為2(t)Va ，在 X、Y、Z軸的投影分別為 ax(t)、ay(t)、3( )Va t ，如圖 2.1 所示。ZY
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU311.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2688446