本文關(guān)鍵詞：空間相關(guān)性地震動生成及地下管線非一致性激勵研究

  更多相關(guān)文章： 人工地震動生成 虛實分離法 相位角分布 時頻分析 耦合波型相似性 場地放大效應(yīng)

【摘要】：人工地震動生成,是結(jié)構(gòu)抗震研究的一個重要方面,本文從時域調(diào)制法和頻域調(diào)制法兩個方面研究了人工地震動的生成。在時域調(diào)制法生成人工地震動時,本文提出了虛實分離法,并采用虛實分離法來分解功率譜矩陣,結(jié)果發(fā)現(xiàn),該方法不僅計算速度較快,而且合成的人工地震動時程具有更好的空間相關(guān)性。另外,針對時域調(diào)制法中幅值收斂性與局部場地收斂性之間的矛盾,本文開展了一系列研究,在改進相位角分布的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了幅值收斂模型,從而使生成的人工地震動同時具備了幅值及局部場地的雙重收斂性。在頻域調(diào)制法生成人工地震動時,由于傳統(tǒng)的頻域調(diào)制法無法反映天然地震動中較為重要的行波效應(yīng),所以本文構(gòu)建了行波效應(yīng)因子：一方面,使生成的人工地震動具有天然地震動中明顯的“流動性”,即反映波從一端向另一端傳播的特點；另一方面,本文利用行波效應(yīng)因子對單條地震動相位角信息進行繁衍,進而形成相位角矩陣,解決了人工地震動有條件模擬中直接獲取多條空間相關(guān)性地震動的困難。由于局部場地條件的差異,以及不同結(jié)構(gòu)物抗震研究對地震動輸入的要求不同,以上方法生成的人工地震動時程序列通常不能直接作為地震動輸入,只有經(jīng)過詳細(xì)的分析、調(diào)整以及與設(shè)計反應(yīng)譜的擬合后,才能形成一種理想的輸入模式。因此,本文從輸入方式的選擇、輸入波的時頻特性分析、輸入波頻譜成份的調(diào)整、耦合相似波的生成,以及輸入波與目標(biāo)反應(yīng)譜的擬合等五個方面開展研究,形成了一種適合延長型結(jié)構(gòu)抗震研究的理想輸入模式。延長型管道結(jié)構(gòu)在地震動輸入下的響應(yīng),是本文的研究重點。本文首次提出了耦合波型相似性的概念,并將耦合波型相似性與管道結(jié)構(gòu)的非一致性激勵結(jié)合起來研究。通過理論分析與試驗驗證等兩種手段的對比分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩方面的研究結(jié)果一致性較好,并獲得了一系列的研究規(guī)律。地震作用發(fā)生時,由于自由場的放大效應(yīng)直接影響著管道結(jié)構(gòu)非一致性激勵的強度,因此,也是管道結(jié)構(gòu)抗震安全性研究不可或缺的一個部分。本文采用時頻分析法,重點研究了地震動輸入中各頻率成份在不同土層中的放大效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在不同的土層中,地震動時程曲線的時頻信息存在較大差異；在同一土層中,各頻段的放大效應(yīng)也不盡相同；這種差異與土層所處的高度、土層物理特性以及研究質(zhì)點在土層中的不同位置(是否位于臨空面上)有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：人工地震動生成 虛實分離法 相位角分布 時頻分析 耦合波型相似性 場地放大效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU990.3;TU435
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 人工地震動生成13-15
• 1.2.2 人工地震動輸入15-18
• 1.2.3 延長型結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)18-20
• 1.2.4 自由場在地震動輸入下的響應(yīng)20-21
• 1.3 本文研究工作21-26
• 1.3.1 課題研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題21-23
• 1.3.2 采取的研究方法及技術(shù)路線23-26
• 第2章 人工地震動的生成26-60
• 2.1 時域調(diào)制法26-47
• 2.1.1 時域調(diào)制法合成原理26
• 2.1.2 時域調(diào)制法合成過程26-37
• 2.1.3 時域調(diào)制法幅值收斂性研究37-47
• 2.2 頻域調(diào)制法47-58
• 2.2.1 頻域調(diào)制法合成原理47-48
• 2.2.2 頻域調(diào)制法地震動模型48
• 2.2.3 頻域調(diào)制法合成過程48-53
• 2.2.4 頻域調(diào)制法合成實例53-58
• 2.3 本章小結(jié)58-60
• 第3章 人工地震動輸入60-91
• 3.1 輸入方式的選擇60-61
• 3.2 輸入波的時頻特性分析61-71
• 3.2.1 傳統(tǒng)HHT時頻分析法62-65
• 3.2.2 改進HHT時頻分析法(HFBG-EMD)65-68
• 3.2.3 HFBG-EMD法與傳統(tǒng)方法的對比68-70
• 3.2.4 HFBG-EMD法的時頻分析步驟70-71
• 3.3 輸入波中頻率成份的調(diào)整71-78
• 3.3.1 頻率成份的調(diào)整方法71-76
• 3.3.2 頻率成份調(diào)整的計算過程76-78
• 3.4 相似性波型的生成及輸入78-83
• 3.4.1 相似性波形的生成78-80
• 3.4.2 波型相似性計算80-81
• 3.4.3 相似性波型輸入的選取81-83
• 3.5 輸入波型的反應(yīng)譜與設(shè)計譜擬合83-89
• 3.5.1 設(shè)計反應(yīng)譜84-85
• 3.5.2 與設(shè)計反應(yīng)譜的迭代擬合85-86
• 3.5.3 與設(shè)計反應(yīng)譜的精確擬合86-88
• 3.5.4 擬合實例88-89
• 3.6 本章小結(jié)89-91
• 第4章 非一致激勵下管道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性分析91-118
• 4.1 耦合波型輸入下結(jié)構(gòu)的位移及加速度響應(yīng)91-97
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)響應(yīng)解析解的求解過程92-94
• 4.1.2 用解析解求取管道結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)94-95
• 4.1.3 用解析解求取管道結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)95-97
• 4.2 耦合波型輸入下管道結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng)97-102
• 4.2.1 管道結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)的理論計算過程97-99
• 4.2.2 管道結(jié)構(gòu)應(yīng)變響應(yīng)的計算結(jié)果99-102
• 4.3 結(jié)構(gòu)響應(yīng)差動式振動臺試驗驗證102-116
• 4.3.1 差動式振動臺試驗設(shè)計102-104
• 4.3.2 試驗輸入104-105
• 4.3.3 試驗結(jié)果105-111
• 4.3.4 試驗結(jié)果分析111-116
• 4.4 本章小結(jié)116-118
• 4.4.1 本章主要結(jié)論116
• 4.4.2 本章理論解與試驗結(jié)果的對比分析116-118
• 第5章 多點輸入下埋地管線地震響應(yīng)的數(shù)值模擬118-135
• 5.1 計算模型的建立118-119
• 5.1.1 模型選取118-119
• 5.1.2 模型概況119
• 5.2 土體及管體材料的單元設(shè)置119-123
• 5.2.1 土單元設(shè)置119-121
• 5.2.2 管單元的設(shè)置121-123
• 5.3 模型參數(shù)設(shè)置123-124
• 5.3.1 阻尼比123
• 5.3.2 管土參數(shù)123-124
• 5.4 地震動輸入124-130
• 5.4.1 地震波的生成124-125
• 5.4.2 輸入工況設(shè)置125-126
• 5.4.3 輸入間距研究126-130
• 5.5 計算結(jié)果對比分析130-134
• 5.5.1 應(yīng)變時程曲線及頻譜圖的對比130
• 5.5.2 峰值應(yīng)變分布對比130-133
• 5.5.3 位移響應(yīng)的對比133-134
• 5.6 小結(jié)134-135
• 第6章 地震動輸入下自由場的放大特性研究135-158
• 6.1 地震動放大效應(yīng)理論分析135-138
• 6.2 地震動放大效應(yīng)分析大型振動臺試驗138-158
• 6.2.1 試驗設(shè)計138-140
• 6.2.2 實驗輸入140
• 6.2.3 實驗結(jié)果輸出及處理140-142
• 6.2.4 實驗結(jié)果分析142-156
• 6.2.5 本章小結(jié)156-158
• 第7章 結(jié)論與展望158-159
• 7.1 結(jié)論158
• 7.2 展望158-159
• 致謝159-161
• 參考文獻161-169
• 功讀博士期間發(fā)表的論文及科研成果169

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本文編號：830147