非平穩(wěn)地震動過程的概率模型及在重力壩抗震分析中的應(yīng)用.pdf

1、高壩抗震問題作為近年來的研究熱點一直備受關(guān)注，在高壩抗震研究中，地震輸入模型、結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)和抗震可靠度分析是壩體結(jié)構(gòu)抗震分析中不可或缺且相互聯(lián)系的三個方面。由于地震動過程不僅具有明顯的隨機性，而且具有強度和頻率的非平穩(wěn)性，這將對壩體結(jié)構(gòu)的非線性動力響應(yīng)分析影響顯著。為此，本文建立了基于水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范的非平穩(wěn)地震動過程的概率模型，并應(yīng)用概率密度演化方法對金安橋重力壩進(jìn)行了隨機地震反應(yīng)分析和抗震可靠度計算。本研究主要內(nèi)容包括：

2、>　?、沤榻B了一類新的全非平穩(wěn)地震動過程的譜表示-隨機函數(shù)方法。首先，在Priestley演變譜理論的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了非平穩(wěn)隨機過程模擬的二類譜表示方法，即：第一類是由2N個標(biāo)準(zhǔn)正交隨機變量的線性組合來表示的，第二類是由N個相互獨立隨機相位角的余弦級數(shù)疊加來表示的。其次，通過比較第一類譜表示與第二類譜表示的優(yōu)缺點，選擇第一類譜表示作為非平穩(wěn)地震動過程的模擬方法，同時，采用隨機函數(shù)的思想，建立了全非平穩(wěn)地震動過程模擬的譜表示-隨機函數(shù)方法。

3、在譜表示-隨機函數(shù)方法中，實現(xiàn)了用1~2個基本隨機變量即可在二階統(tǒng)計值上表達(dá)原隨機過程的目的。最后，從物理上對譜表示-隨機函數(shù)方法進(jìn)行了闡述和解釋。
　?、瓢l(fā)展了全非平穩(wěn)地震動過程的廣義演變譜模型。在平穩(wěn)地震動過程的功率譜密度函數(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展了一類時-頻全非平穩(wěn)地震動過程的廣義演變譜模型。廣義演變譜模型可以全面地反映地震動的時域特性和頻域特性，如強度非平穩(wěn)性、持續(xù)時間、地震動峰值加速度以及頻率非平穩(wěn)性、場地特性、反應(yīng)譜。
　

4、?、墙⒘嘶谒そㄖ锟拐鹪O(shè)計規(guī)范的地震動概率模型。以上述譜表示-隨機函數(shù)方法和廣義演變譜模型為基礎(chǔ)而建立的非平穩(wěn)地震動過程的概率模型，其優(yōu)點之一在于能夠利用基本隨機變量的離散代表點集，直接由廣義演變譜生成具有指定賦得概率的代表性樣本集合，從而可以在代表性樣本集合的層次上來考察地震動過程。結(jié)合我國現(xiàn)行的《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（DL5073-2000），建立了4類場地條件下的水工建筑物抗震設(shè)計所用地震動的代表性時程集合。同時，應(yīng)用代

5、表性時程的二階統(tǒng)計值與目標(biāo)值的比較，以及代表性時程的平均反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜的擬合誤差，驗證了上述概率模型不僅計算效率高而且精度也很高的優(yōu)越性。
　　⑷進(jìn)行了混凝土重力壩的非線性隨機地震反應(yīng)與抗震可靠度的概率密度演化分析。上述非平穩(wěn)地震動過程的概率模型與概率密度演化理論相結(jié)合，可以進(jìn)行復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的隨機地震反應(yīng)與抗震可靠度的精細(xì)化分析。為此，以我國金安橋混凝土重力壩的抗震分析為例，進(jìn)行了金安橋重力壩的非線性隨機地震反應(yīng)分析與抗震可靠