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车桥耦合振动

RDI(record-decomposition incorporation)方法及其验证算例[1]

【发表时间:2018/6/16】 【阅读次数:113】

李君龙


本文概述了RDI人工合成地震波方法的原理及其验证算例,RDI方法可用于与地震动参数的相关的参数研究。本文通过RDI的方法控制近断层地震的地震动参数。RDI方法实现步骤如下:(1)将一条天然的地震波的速度时程通过滤波分解成包含相对高频的的速度时程曲线(BGR)和一条低频的速度时程曲线(PTR);(2)基于Mavroeidis 和Papageorgiou[2]提出的脉冲模型模拟PTR,该脉冲模型表达式见式(1-1
,该脉冲模型称之为人工脉冲模型(APT);(3)基于叠加法将BGR和ATR人工合成近断层地震记录(ANRs:artificial near-fault records),合成原理
如式(1-2

       

             


      式中,为速度时程的幅值;为速度时程的主频率;谐波的相位;震荡特征参数。可用于定义脉冲形状。

对地震波进行滤波分解时,采用四阶的巴特沃斯滤波器。巴特沃斯滤波的关键部分是定义合适的滤波器截止频率。当截止频率值过高时,人造地面运动可能会错过重要的高频分量。反之,当截止频率的值很低时,低频的速度脉冲特性可能并不突出。截断频率确定如如式(1-3


                                      

              


    截断频率的确定原则如下:某一截止频率下滤波得到的低频速度脉冲周期与原始地震动记录速度脉冲周期的相对误差小于5%。

为验证RDI方法的正确性,选取三条近断层有速度脉冲的地震记录,如表1-1。基于RDI方法人工合成上述三条地震记录,并对比两者的速度和加速度时程曲线及相应的反应谱。近断层地震波Imperial Valley-06、Northridge-01、Kocaeli Turkey响应时程对比曲线和反应谱对比曲线如图1-1、1-2和1-3。由图可知,近断层地震波Imperial Valley-06、Northridge-01、Kocaeli Turkey的人工波和和程波的时程曲线及反应谱曲线相吻合,因此可以说明RDI方法合成地震波的正确性和可行性。



(a) 速度速度时程对比曲线                  b)加速度时程对比曲线

(c) 速度反应谱对比曲线                      (c) 速度反应谱对比曲线

1-1 Imperial Valley-06响应和反应谱对比曲线


     

(a)速度速度时程对比曲线                     b)加速度时程对比曲线


     (c) 速度反应谱对比曲线                      (d) 速度反应谱对比曲线



1-2  Northridge-01响应和反应谱对比曲线

(a) 速度速度时程对比曲线                  b)加速度时程对比曲线

     (c) 速度反应谱对比曲线                      (d) 速度反应谱对比曲线

1-3  Kocaeli Turkey响应和反应谱对比曲线


参考文献

[1] Li S, Zhang F, Wang J Q, et al. Effects of Near-Fault Motions and Artificial Pulse-Type Ground Motions on Super-Span Cable-Stayed Bridge Systems[J]. Journal of Bridge Engineering, 2016.

[2] Mavroeidis, G.P.,andPapageorgiou, A.S. (2003). “A mathematicalrepresentation of near-fault ground motions.” Bull. Seismol. Soc. Am., 93(3), 1099–1131. 



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