反应谱生成人工地震波

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铅厂RCC重力坝时程动力分析与动力可靠度分析

第29卷第6期2008年12月华　北　水　利　水　电　学　院　学　报Journa l of Nort h China Institut e of W ate r Conservancy and Hydroe l ec tric Powe rVol 129No 16Dec .2008收稿日期作者简介张　权(3—),男,河南南阳人,在读硕士研究生,主要从事水工结构工程方面的研究文章编号:1002-5634(2008)06-0064-04铅厂RCC 重力坝时程动力分析与动力可靠度分析张　权1,陈建康1,桂　重2,吴震宇1,蒋　敏1,杨培章1(1.四川大学水利水电学院,四川成都610065;2.合肥市市政设计院有限公司,安徽合肥230001)摘　要:根据标准反应谱生成的人工地震波,对具有复杂岩基的铅厂RCC 重力坝典型坝段在设计烈度下进行时程动力分析.在时程动力分析的基础上,采用响应面法构建节点的功能函数,解决了在动力分析中弹性抗拉和抗压的功能函数不能显式表达的困难.再应用JC 法得到坝体动力点可靠指标以及特征部位代表节点的抗拉、抗压可靠指标时程过程.结果表明,整个坝体的抗压可靠指标均比较高,且在整个历程中均满足规范要求;坝顶、坝址的抗拉可靠指标均满足要求;在地震发生7s 以后,坝踵抗拉可靠指标出现负值,且随着拉应力的增加将继续减小.关键词:时程动力分析;响应面法;JC 法;可靠度中图分类号:T V312 文献标识码:A 中国大坝建设的蓬勃发展及21世纪以来中国频繁发生的强震,促使了大坝地震工程在全国范围内广泛开展基础和应用研究,并取得了令人瞩目的成果,为大坝的抗震设计和施工提供了理论依据.在高地震烈度区,建造在复杂地基条件下的高RCC 重力坝的动力特性以及抗震安全性是工程设计的关键.传统上,作为工程安全评价指标的安全系数,未能考虑设计变量中任何客观存在的变异性,且某一特定的安全系数值,对于不同的工程未必具有同样的意义.因此,考虑实际工程中的不确定因素,在时程动力分析的基础上对工程进行动力可靠度分析具有十分重要的意义.笔者对地震烈度8度、复杂坝基条件下的铅厂RCC 重力坝的动力特性及其抗震安全性进行研究和探讨.1　工程概况铅厂水电站位于昆明市禄劝县以北偏东面的普渡河下游峡谷河段,工程等级为3等,永久性主要建筑物按3级设计.根据1/400万《中国地震动参数区划图》,铅厂电站地震动峰加速度为0.20g ,动反应谱特征周期为0.45s,工程区地震基本烈度为8度.拦河碾压混凝土重力坝最大坝高80.6m ,总库容2284.2万m 3,铅厂电站设计保证率采用P =90%,电站装机容量114MW ,保证出力19.22MW ,多年平均发电量5.02亿K Wh,年利用4406h .整个枢纽主要发育于左岸及右岸②号冲沟上游,和枢纽建筑物密切相关的岩体卸荷带在整个枢纽中普遍存在,根据勘察资料,强卸荷带深度在0.0～17.0m 之间,全风化、强风化、弱风化、微风化等分布于整个枢纽区岩体.2　时程动力分析2.1　有限元建模选取铅厂溢流坝段为典型坝段,建立三维有限元力学模型,如图1所示.计算坐标系原点取在坝上游面坝踵处,向上游延伸100m ,向下游延伸400m ,计算底高程为1000m ,上部取至坝顶,共剖分为10080个节点、11698个单元.计算时,将模型的两侧铅直面和底部施加法向约束,上下游坝坡面及坝顶自由(正常蓄水位:上游1230m ,下游1178m;施工期:上下游无水).2.2　地震波模型的选取用时程动力法计算重力坝的地震反应时,把地:2008-09-10:198.震运动的加速度历程曲线直接作为地震荷载输入,这样就必须正确选取输入的地震波模型.一般坝址区很少有现成的强震记录,即使有,今后可能发生的地震地面运动也不一定与历史上的记录相同.为了进行动力分析往往借助于现有的强震记录,通过一定的方法进行处理,来确定所需的地震波模型.图1　溢流坝段的有限元网格图铅厂水电站RCC 重力坝坝址区没有现成的强震记录,时程动力计算时,采用强震记录组合的人工地震波[1],其顺河向加速度时程如图2所示.地震持时29.74s,地震波幅值按照铅厂水电站RCC 重力坝设计基岩峰值加速度调整.2.3　计算模型以及特殊问题处理1.采用线弹性的动力计算模型.2.地震动水压力采用威斯特伽特(W estergaard )提出的动水压力计算公式[2].3.动力计算中结构阻尼采用如下公式计算α=2×0.08ω1ω2ω1+ω2,　β=2×0.08ω1+ω2式中:ω1,ω2为结构的第1,2阶自振频率;重力坝采用阻尼比为0.05.图2　地震波顺河向加速度时程2.4　时程动力分析结果通过溢流坝段典型剖面部分特征点在地震工况下的位移和应力随时间的变化关系来反映坝体、坝基的地震响应特性.溢流坝段典型剖面代表性节点的位置、振幅以及最大值出现时刻见表1.表1　溢流坝段典型剖面特征部位特征点位移、应力、最大值出现时刻节点编号位置位移/应力最小值最大值变幅最大值出现时间/s39826坝顶位移/cm顺河向-1.571.563.1415.68竖向-0.290.340.6214.66应力/MPa σ1-0.0040.2530.25419.700σ3-0.2180.0040.21815.68014832坝踵位移/cm顺河向-0.530.551.0715.02竖向-0.260.300.5617.50应力/MPa σ1-0.1922.3642.55615.020σ3-2.2150.2022.41719.70047523坝址位移/cm顺河向-0.820.851.6715.68竖向-0.260.310.5714.66应力/MPaσ1-0.0490.6380.68715.680σ3-0.9280.0220.95015.320 由表可知,地震历程位移和变幅最大值出现在坝顶,主应力变化幅度相对较大在坝踵56第29卷第6期张　权等:　铅厂RCC 重力坝时程动力分析与动力可靠度分析 1.3　动力可靠度分析3.1　动力可靠度功能函数构建RCC 重力坝应力计算时,将地基视为弹性体,只在弹性阶段进行应力分析,为了与常规的重力坝设计准则相适应,采用第一强度理论作为混凝土坝体材料的破坏准则,建立以第一强度理论为准则的RCC 重力坝动力可靠度极限状态方程:抗拉 Z =R (x )-S (x )=f t -σ1=0(1)抗压 Z =R (x)-S (x)=f c +σ3=0(2)式中:R ()为结构抗力;S ()为对结构产生的效应.当坝体和坝基的弹性模量E 、泊松比μ、粘聚力c 和内摩擦角φ等为随机变量时,功能函数Z 也是随机变量.由于确定功能函数所需的单元主应力σ1,σ2和σ3须通过有限元计算才能获得,因此单元的功能函数无法显式表达.为了解决这个问题,采用了响应面法来显式表达动力可靠度功能函数.在用有限元进行结构可靠度分析时,响应面方法[3-4]设计若干组变量值,每一组变量值组成一个试验点,然后逐点进行结构的有限元计算分析,得到对应的一系列功能函数值,最后通过这些变量值和功能函数值来拟合一个较为简单的明确表达的功能函数,近似代替原来难以直接表达的真实的功能函数,利用此近似功能函数计算结构的失效概率和可靠指标.具体过程是:设结构实际功能函数为Z =g (X 1,X 2,…,X n ),则其结构可靠度分析的二次响应面[5]模型可以构造为Z =a 0+∑ni =1b iXi+∑ni ≠jc iX iXj+∑ni =1d iX2i(3)式中:X i (i =1,2,…,n )为基本随机变量;a 0,b i ,c i 和d i 为响应面函数中的待定系数.目前,工程上常用的是不含交叉的二次多项式.笔者对Z 的响应面方程简化为Z =f t -σ1=a t0+∑6i =1b tiXi+∑6i =1d tiX2i (4)Z =f c +σ3=a c0+∑5i =1b c i X i +∑5i =1d ci X 2i +b c7X 7+d c7X 27(5)式中X i 为Z 的随机变量,代表的意义见表2.表2　动力可靠度随机变量及有关参数材料指标代表符号均值变异系数分布类型碾压混凝土E X 127.846GPa 0.15对数正态强风化E X 22.6GPa 0.20对数正态弱风化E X 39.1GPa 0.20对数正态基岩E X 422.1GPa 0.20对数正态层间挤压带E X 51.3GPa0.20对数正态动抗拉强度R t X 62.054M Pa 0.18正态动抗压强度R cX 729.055M Pa 0.18正态随机组合50组随机变量,逐组进行结构的有限元计算分析,得到对应的一系列功能函数数值,然后根据所选取的响应函数形式(4),(5),根据有限元计算结果寻找迭代样本点,然后采取多元线性回归法确定响应面函数中的待定系数.3.2　动力可靠度分析结果节点的响应面函数构建完毕后,采用JC 法逐点计算坝体的动力点的可靠指标[6-8],其等值线如图3和图4所示,计算得到的特征部位代表性节点的抗拉、抗压可靠指标时程过程,除坝踵在地震历程中出现负值外,其他均为正值且满足规范要求,为了节省篇幅,在此仅附上坝踵抗拉可靠指标时程过程,如图5所示.66　华　北　水　利　水　电　学　院　学　报 2008年12月图5　坝踵抗拉可靠指标时程过程可见,基于时程法的整个坝体抗压可靠指标均比较高,且在整个地震历程中均满足规范要求.坝顶、坝址的抗拉可靠指标均满足要求.坝踵抗拉可靠指标在地震发生7s 后已出现负值,而且随着拉应力的增加,可靠指标将继续减小,出现拉裂破坏.4　结　语1.在时程动力分析的基础上,采用响应面法构建节点的功能函数,显式表达了RCC 重力坝的功能函数.2.时程动力分析结果表明,地震过程中,坝踵、坝址、坝顶位移具有相似的变化规律,位移最大值以及变幅最大部位出现在坝顶,主应力变幅相对较大的位置出现在坝踵.3.以人工地震波代替强震记录,采用时程动力分析的结果来计算坝体强度可靠度.结果表明,整个坝体的抗压可靠指标均比较高且在整个地震历程中满足规范要求.在地震发生7s 以后,坝踵抗拉可靠指标开始出现负值,将出现拉裂破坏.4.坝踵抗拉安全性较差,应该引起注意,加强监测和处理.参　考　文　献[1]罗渝.武都RCC 重力坝静动力结构特性及坝基稳定性研究[D ].成都:四川大学,2006.[2]颜晓梅.重力坝溢流坝段动力特性及地震响应研究[D ].武汉:武汉大学,2004.[3]任德记.隔河岩电站厂房高边坡孔口位移回归分析[J ].长江科学院院报,1999,16(3):25-28.[4]陈建康,朱殿芳,赵文谦,等.基于响应面法的地下洞室结构可靠度分析[J ].岩石力学与工程学报,2005,24(2):251-254.[5]吴视伟.结构可靠度分析[M ].北京:人民交通出版社,1990.[6]武清玺.基于界面元模型的响应面法及其在大型结构可靠度分析中的应用[J ].岩石力学与工程学报,2001,14(2):224-227.[7]徐军,郑颖人.可靠度响应面有限元及其工程应用[J ].地下空间,2001,21(5):354-360.[8]杨晓贞,苏燕.重力坝深层抗滑稳定的可靠性分析[J ].福州大学学报(自然科学版),2001,29(2):80-83.The T i m e 2h istor y D ynam i c Ana lysis an d the Rel i a b il ity Ana lysis of Q i ancha ng RCC Grav ity D am Z HANG Q uan 1,CHEN Jian 2kang 1,G U I Zhong 2,WU Zhen 2yu 1,J I ANGM in 1,Y A N G Pei 2zhang 1(1.School ofW ate r Re s ource and Hydropowe r,Sichuan Univ .,Chengdu 610065,China;2.Hefei Munici pa lD esign Institut e Co .,Ltd,Hefei 230001,China )Ab stra ct:According to a rtificia l earthquake wave crea ted by the st anda rd response s pec trum,t he ti m e 2history dynam ic ana lysis of the ty pica l pa rt of Qianchang RCC gravity dam ,which ha s complex batholith,is made t o reflect the response cha racte ristics of t he ea rt h 2quake i n t he de sign earthquake intensity .Ba sed on the ti me 2hist ory dyna m i c ana lysis and the re s pons e s urface m ethod,t he re liability func ti on is set up .Theref o re,it is s olved the problem tha t t he tensile and co mp re ssive func tion can not sho w ex p licitly .T hen,t hese a re obtained that the reliable index of dyna m ic points of the dam and the ti me 2hist ory of the tensile and co mp ressive reli ability of the rep re 2s enta tive poi nts in the typical part using JC m ethod .The results sho w tha t reli able i ndicat ors in comp re ssiv e zone i n t he entire dam a re large r,and t he value s meet t he standard demand in t he course of the earthquake ,and the v a lue s of the dam t op and sl ope tensile reliable indicat ors a re s o,but the re have been nega tive tensile re liable indicat ors in the da m heel afte r the quake occurred 7s econds,and the values beco m e s ma lle r a s the tensile stre ss beco me s big ge r .Key wor ds:Ti m e 2history Dynam ic Ana l ysis ;response surface m ethod;JC me thod;reliability76第29卷第6期张　权等:　铅厂RCC 重力坝时程动力分析与动力可靠度分析。

基于水工标准反应谱的人工地震动合成及其校正

基于水工标准反应谱的人工地震动合成及其校正
牛志国;李同春;崔绍峰;王亚莉
【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(28)6
【摘要】给出了进行水工建筑物抗震设计时,根据水工标准反应谱合成人工地震波及修正方法,为了消除人工波中残余长周期分量的影响,通过利用最小二乘法拟合原始加速度均值,利用加速度均值对人工地震动加速度进行校正,纠正了位移时程的漂移.
【总页数】5页(P513-517)
【作者】牛志国;李同春;崔绍峰;王亚莉
【作者单位】河海大学,水利水电工程学院,南京,210098;河海大学,水利水电工程学院,南京,210098;聊城市水利勘测设计院,山东,聊城,252061;滕州市水务局,山东,滕州,277500
【正文语种】中文
【中图分类】TU435
【相关文献】
1.基于水工设计反应谱的人工地震波合成 [J], 牛志国;李同春;王亚莉
2.拟合水工设计反应谱的人工地震波的生成与Huang变换校正 [J], 姚艳华;彭刚;陈灯红
3.拟合水工设计反应谱的人工地震波的生成与Huang变换校正 [J], 姚艳华;彭刚;陈灯红
4.基于水工设计反应谱的人工地震波合成及应用 [J], 魏晓光;李亚南
5.包络目标功率谱的人工地震动合成方法研究 [J], 张郁山;赵凤新
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拟合水工设计反应谱的人工地震波的生成与Huang变换校正

姚艳华，刚，陈灯红彭
（三峡大学土木水电学院，北宜昌４３０）湖４０２
摘要：据非平稳输入下建立的功率谱与均值反应谱之间的关系，成基于水工设计反应谱的人根合
工地震波，并对其幅值进行修正，降低了高频区误差作用。为了解决加速度时程积分后的速度、位
ｒｉｈｎｒｎｉｄｕｃｉｎｆａｃｌｒｔｎ．Ｔｈｏｓ＇ｕｅｃｎｒｎｉｄｅｆｎｃｉｎｉｅｅａｌａｎｔｅｉｔｉｓｃｍｏｅｆｎｔｏｓｏｃｅｅａｉｏｅｌｗｅｔｆｅｉｑｎｙｉｔｉｓｃｍｏｕｔｏｓｇｎｒｌｙ
ｓｉｆｅｏｉｎｉｌｃｍｅｔｂａｎｄｂｎｅｒｌｇａｃｌｒｔｎ，ｈａｇｔｎｆｒｉｕｅｂｈｆｏｌｃｔａｄｄｓａｅｎｔｉｅｙｉｔｇａｉｃｅｅａｉｔｖｙｐｏｎｏｔｅＨｕｎｒｓｏｍｓｓｄｔｏ — ａｏ
ｔｅｍｅｎｖｌｅｏｅｄｏｉｇｌ．ＴｅｖｌｃｔｎｉｐａｅｎｂａｎｅｂｎｅｒｌｇｔｅａｃｌｒｔｎｈａａｕｒｔｎｆｎａｓｈｅｏｉａｄｄｓｌｃｍｅｔｔｉｄｙＩｔｇａｉｃｅｅａｉｒｓｙｏｎｈｏ
ＡｂｓｒｔＡｔｏｈｔｃｎｓｍｕａｅｅｒｔｕｋｖａｅｎｔｅｈｄｒｕｌｓｇｅｐｎｓｐｃｒｔａｃ：ｍｅｈｄｔａａｉｌｔａｈｑａｅｗａｅｂｓｄｏｈｙａｉｄｅｉｎｒｓｏｅｓｅｔｃｕｍ

反应谱生成人工地震波

反应谱⽣成⼈⼯地震波反应谱⽣成⼈⼯地震波⼀、软件SIMQKE_GR使⽤说明1.先安装程序2.使⽤⽅法双击，打开程序，可以得到如图1界⾯。

图1 程序开始界⾯如图1所⽰，由于程序本⾝提供的反应谱是适⽤于欧洲规范的，不适合于我国的规范反应谱，因此不能通过调整参数来获得符合我国规范的反应谱。

可以采⽤导⼊的⽅法来输⼊反应谱。

3.点击菜单栏“file”—“Import spectra data”，出现打开对话框，如图2所⽰，要求打开⼀个已经存在的反应谱⽂件（如 1.srf）。

图2 导⼊反应谱⽂件对话框4.⽂件格式如下所⽰（红字部分不能修改，注意反应谱单位为g），下⾯部分可以替换。

response spectrumtime(s) acc(g)0 0.12150.01 0.136350.02 0.15120.03 0.166050.04 0.18090.05 0.195750.06 0.21060.07 0.225450.08 0.24030.09 0.255150.1 0.270.15 0.270.2 0.270.25 0.270.3 0.270.35 0.270.4 0.270.45 0.270.5 0.2430.7 0.173571429 0.8 0.1518750.9 0.1351 0.12151.1 0.110454545 1.2 0.101251.3 0.093461538 1.4 0.086785714 1.5 0.0811.6 0.0759375 1.7 0.071470588 1.8 0.06751.9 0.0639473682 0.060752.1 0.057857143 2.2 0.055227273 2.3 0.052826087 2.4 0.050625 2.5 0.04862.6 0.046730769 2.7 0.0452.8 0.0433928572.9 0.0418965523 0.04053.1 0.039193548 3.2 0.03796875 3.3 0.036818182 3.4 0.035735294 3.5 0.034714286 3.6 0.033753.7 0.032837838 3.8 0.0319736843.9 0.0311538464 0.0303754.1 0.029634146 4.2 0.028928571 4.3 0.028255814 4.4 0.027613636 4.5 0.0274.6 0.026413043 4.7 0.025851064 4.8 0.02531255 0.02435.1 0.023823529 5.2 0.023365385 5.3 0.022924528 5.4 0.02255.5 0.022090909 5.6 0.021696429 5.7 0.021315789 5.8 0.0209482765.9 0.020593226 0.020256.1 0.019918033 6.2 0.019596774 6.3 0.019285714 6.4 0.018984375 6.5 0.018692308 6.6 0.018409091 6.7 0.018134328 6.8 0.0178676476.9 0.0176086967 0.0173571437.1 0.017112676 7.2 0.016875 7.3 0.016643836 7.4 0.016418919 7.5 0.01627.6 0.015986842 7.7 0.015779221 7.8 0.0155769237.9 0.0153797478 0.01518758.1 0.0158.2 0.014817073 8.3 0.014638554 8.4 0.014464286 8.5 0.014294118 8.6 0.014127907 8.7 0.013965517 8.8 0.013806818 8.9 0.0136516859.1 0.013351648 9.2 0.0132065229.4 0.0129255329.5 0.0127894749.6 0.012656259.7 0.0125257739.8 0.0123979599.9 0.01227272710 0.01215选择桌⾯上的“1.srf”⽂件，打开后的程序界⾯如图3所⽰：图3 打开反应谱⽂件1.srf⽂件后的程序界⾯点击图3中的“SIMQKE”按钮，得到如图4所⽰的界⾯。

FLAC3D动力分析中的人工透射边界和地震波施加方法

FLAC3D动力分析中的人工透射边界和地震波施加方法从动力学的角度上看，动力响应是确定惯性（质量效应）和阻尼起着重要作用时质点或质点系动力学特性和响应的技术，它包括自振、冲击、谐振动、随机振动等分支。

动力学最早应用于结构抗震设计，自上世纪50年代逐步借鉴到岩土抗震设计中。

动力发展历程可总结为静力理论，反应谱理论和时程分析理论三个阶段。

我们知道，地震的三要素为振幅、频谱和持时。

静力理论只考虑了地震引起的最大振幅，属于拟静力法；反应谱理论考虑了振幅和频谱，但在设计中仍然把地震惯性力视为静力，只能算准动力法；时程分析理论考虑了振幅、频谱和持时，是严格意义上的动力分析法。

通常时程动力分析选用的地震波来自：（1）根据设计反应谱人工合成的场地波；（2）场地附近地震台记录的实测地震波。

由于实测地震波中掺杂了许多噪声和干扰信号，因此在使用前必须滤波去噪、频谱分析、积分变换和基线修正。

滤波去噪是为了消除噪声和高频波，频谱分析是为了检测地震波持时内所含的频率分量和振幅，积分变换可以转换地震加速度波为速度波或位移波，基线修正则是为了消除非平稳地震波中的弹性位移零线漂移、基线偏移等现象，大崎顺彦在其著作《地震动的谱分析入门》中做了详细而生动的说明，并附出了地震波处理的Fortran源程序。

鉴于FLAC3D软件是岩土领域广泛应用的时程动力分析软件，这里以著名的埃尔森特罗波（El Centro）为输入激励，研究基于FLAC3D软件的地震波处理和计算方法。

网站“http://www. /data.htm”提供了31秒的El Centro加速度波数据。

有兴趣者可按《地震动的谱分析入门》的方法选取了前8秒的地震加速度波（共401个记录），然后补零配成了512个记录的加速度波以采用快速傅里叶变换法，首先采用FLAC3D Fish函数库的filter函数进行滤波去噪，然后采用fft函数进行快速傅里叶变换，得到傅里叶加速度谱和功率谱，接着采用integrate函数积分两次求得速度波和位移波，并计算地震位移零线漂移值。

对人造地震动反应谱求解及拟合的几个相关问题探讨

对人造地震动反应谱求解及拟合的几个相关问题探讨刘帅;潘超;周志光【摘要】为更高效合理地生成与设计反应谱相符的人造地震动信号,本文基于自主开发的地震动信号处理软件EQSignal对人造地震动生成过程中涉及的几个问题进行了探讨,并通过对单自由度简谐共振体系的响应分析,提出了具体的解决建议:①反应谱求解时应该对高频段和低频段分别采用频域传递函数法和逐步积分法求解;②反应谱周期控制点的分布模式也应分段处理,短周期段宜采用对数平均分布,长周期段宜采用线性平均分布,反应谱总周期控制点不宜少于120个;③人造地震动反应谱与设计反应谱拟合的过程中,使用频域方法与时域方法相结合可兼顾效率与收敛性.【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】12页(P519-530)【关键词】人造地震动;反应谱;高频响应;谱拟合;地震信号处理【作者】刘帅;潘超;周志光【作者单位】中国杭州310018 浙江理工大学建筑工程学院;中国山东烟台264005 烟台大学土木工程学院;中国上海200092 同济大学结构工程与防灾研究所【正文语种】中文【中图分类】P315.3;TU352.1引言工程结构抗震设计和性能分析过程中经常需要进行结构动力时程分析（Clough et al，1990；胡聿贤，2006；Chopra，2007），地震动输入的选用和确定是结构动力时程分析能否得出合理结果的前提和关键因素之一。

天然地震动资料的缺乏，尤其是工程场地所在地的天然地震动记录几乎不可能获得，致使完全采用天然地震动输入不太现实，也不尽合理（胡聿贤，何训，1986），因此需要生成一些与设计反应谱相符的人造地震动（Tsai，1972；Rizzo et al，1975；郭子雄，王妙芳，2006）来作为动力时程分析的输入。

人造地震动的生成过程主要涉及地震波反应谱的求解和拟合两个关键因素（胡聿贤，2006；大崎順彦，1980），不足之处就是对于本文分析的几个问题均没有给出定量的参数取值要求和具体的算法选用策略。

反应谱理论与人工模拟地震波技术简介

承载力伊ａ７１４
６６２
最大应变／％００４２８
００６４９
最大剪应力／ａＭＰ１０６
ｆ０６】０００４００（００，）５００６００）（８０）４（０
３结语
『］东生．斯抽排技术治理本煤层采空区瓦斯涌出的实践２汪瓦
［］煤矿安全，０６１：３１．Ｊ．２０（）１—５［］３张敦伍，任胜杰．瓦斯抽排钻孔防偏斜实践［］矿业安全与环Ｊ．
保，０５８：７６．２０（）６ —８
ｌｌ，，ｌ９８７
６５４３２，０００Ｏ０００ＯＯＯ０００Ｏ００
呲呲＋咂十＋旺＋
皿＋＋
＋
＋
０００００００００００
Ｘ
（）㈣
ｌ２（ｌ）
Ｚ ‘
２３计算结果分析．
通过数值模拟和试验得到瓦斯管承载力等数值如表２所示。
表２数值模拟和试验结果
研究方法数值模拟
室内试验
ｆＸ１４０）（０
００００６００９ＤＩＩＬＡ（ＥＭＥＳ、Ｔ０（０８ｆＭＡ（Ｉ） ∞ ８Ｊ；ＴＵＩＥ）（瑚０００）（８ＴＩＭＥｌ０００（ｎ））（０
ｂ）
［］４刘克功，范再良，赵新华．采空区瓦斯抽排法治理综放面瓦斯超限［］煤，９８２：８５．Ｊ１９（）４ —０

人工合成地震波研究

ＣＥｉｈｎ，ＨＡＧＢｙｎ，Ｉｉｇｏｇ，ＡｉｉＨＮＴａｏｇＺＮｏａＸＥＱｎｒｎＴＮＨａｎｎｂ
（．ｒａｌｎｎ１ＵｂｎＰａｉｇ＆ＤｓｎＩｓｔｔｏｕｎｒｖｃ，ｕｍｉｇ６０２ＣｉａｎｅｉｎｔｕｆｎａＰｏｉｅＫｎｎ５２８，ｈｎ；ｇｉｅＹｎｎ
ａｍｄａｔｅｄｔｏｃｅｅｔｎａｄｓｉｉｒｃｒｓａｅｌｋｉｎｉｅｒｇｅｒｑａｅｐｏｆＩｏｎｃｏｉｎｅｇｅｒｇｉｅｔｈａａｆａｃｌａｉｎｅｓｃｅｏｄｒａｎｅｇｅｉａｈｕｋ—ｒｏ．ｎｃｎｅｔｎｗｔａｎｎｅｎｒｏｍｃｎｎｔｉｈｉｉ
２ＣｉｓｔｔｏｔｒｅｏｒｓａｄＨｄｏｏｅｅｅｒｈＢｉｎ１０４Ｃｉａ．ｈｎＩｔｕｅｆｅｓｕｃｎｙｒｐｗｒｓａｃ，ｅｉｇ００４，ｈｎ）ａｎｉＷａＲｅＲｊ
ＡｂｔａｔＴｍｅｄｍａｎｍｅｈｄ，ｓａｓｍｐｅｍｅｈｆｈｇｒｃｓｏｓｐｅｅｔｄ，ｈｃｓｕｅｅｅａｅａｔｃａａｈｕｋａｅｓｒｃ：ｉｏｉｔｏａｉｌｔｏｏｉｈｐｅｉｉｎｉｒｓｎｅｗｉｈｉｓｄｔｇｎｒｔｒｉｉｌｅｒｑａｅｗｖ，ｄｏｉｆｔ
Ｋｅｒｓｈｄａｌｔｃｕｅａｔｃａａｈｕｋａｅ；ｍｅｄｍａｎｍｅｈｙｗｏｄ：ｙｒｕｉｓｒｔｒ；ｒｆｉｅｒｑａｅｗｖｔｏｉｔｏｃｕｉｌｉｔｉｄ

地震工程学反应谱和地震时程波的相互转化编程

地震工程学作业课程名称:地震工程学______指导老师:_______翟永梅_________姓名:史先飞________学号: 1232627________一、地震波生成反应谱1 所取的地震波为Elcentro地震波加速度曲线，如图1所示。

图1 Elcentro地震波加速度曲线2 所调用的Matlab程序为：% ***********读入地震记录***********ElCentro;Accelerate= ElCentro(:,1)*;%单位统一为m和sN=length(Accelerate);%N 读入的记录的量time=0::(N-1)*; %单位 s%初始化各储存向量Displace=zeros(1,N); %相对位移Velocity=zeros(1,N); %相对速度AbsAcce=zeros(1,N); %绝对加速度% ***********A,B矩阵***********Damp=; %阻尼比TA=::6; %TA=::6; %结构周期Dt=; %地震记录的步长%记录计算得到的反应，MaxD为某阻尼时最大相对位移，MaxV为某阻尼最大相对速度，MaxA某阻尼时最大绝对加速度，用于画图MaxD=zeros(3,length(TA));MaxV=zeros(3,length(TA));MaxA=zeros(3,length(TA));t=1;for T=::6NatualFrequency=2*pi/T ; %结构自振频率DampFrequency=NatualFrequency*sqrt(1-Damp*Damp); %计算公式化简e_t=exp(-Damp*NatualFrequency*Dt);s=sin(DampFrequency*Dt);c=cos(DampFrequency*Dt);A=zeros(2,2);A(1,1)=e_t*(s*Damp/sqrt(1-Damp*Damp)+c);A(1,2)=e_t*s/DampFrequency;A(2,1)=-NatualFrequency*e_t*s/sqrt(1-Damp*Damp);A(2,2)=e_t*(-s*Damp/sqrt(1-Damp*Damp)+c);d_f=(2*Damp^2-1)/(NatualFrequency^2*Dt);d_3t=Damp/(NatualFrequency^3*Dt);B=zeros(2,2);B(1,1)=e_t*((d_f+Damp/NatualFrequency)*s/DampFrequency+(2*d_3t+1/NatualFrequency^2)*c)-2*d_3 t;B(1,2)=-e_t*(d_f*s/DampFrequency+2*d_3t*c)-1/NatualFrequency^2+2*d_3t;B(2,1)=e_t*((d_f+Damp/NatualFrequency)*(c-Damp/sqrt(1-Damp^2)*s)-(2*d_3t+1/NatualFrequency^2 )*(DampFrequency*s+Damp*NatualFrequency*c))+1/(NatualFrequency^2*Dt);B(2,2)=e_t*(1/(NatualFrequency^2*Dt)*c+s*Damp/(NatualFrequency*DampFrequency*Dt))-1/(NatualF requency^2*Dt);for i=1:(N-1) %根据地震记录,计算不同的反应Displace(i+1)=A(1,1)*Displace(i)+A(1,2)*Velocity(i)+B(1,1)*Accelerate(i)+B(1,2)*Accelerate(i +1);Velocity(i+1)=A(2,1)*Displace(i)+A(2,2)*Velocity(i)+B(2,1)*Accelerate(i)+B(2,2)*Accelerate(i +1);AbsAcce(i+1)=-2*Damp*NatualFrequency*Velocity(i+1)-NatualFrequency^2*Displace(i+1);endMaxD(1,t)=max(abs(Displace));MaxV(1,t)=max(abs(Velocity));if T==MaxA(1,t)=max(abs(Accelerate));elseMaxA(1,t)=max(abs(AbsAcce));endDisplace=zeros(1,N);%初始化各储存向量，避免下次不同周期计算时引用到前一个周期的结果Velocity=zeros(1,N);AbsAcce=zeros(1,N);t=t+1;End% ***********PLOT***********close allfigure %绘制地震记录图plot(time(:),Accelerate(:))title('PEER STRONG MOTION DATABASE RECORD')xlabel('time(s)')ylabel('acceleration(g)')gridfigure %绘制位移反应谱plot(TA,MaxD(1,:),'',TA,MaxD(2,:),'-r',TA,MaxD(3,:),':k')title('Displacement')xlabel('Tn(s)')ylabel('Displacement(m)')legend('ζ=')Gridfigure %绘制速度反应谱plot(TA,MaxV(1,:),'',TA,MaxV(2,:),'-r',TA,MaxV(3,:),':k')title('Velocity')xlabel('Tn(s)')ylabel('velocity(m/s)')legend('ζ=')Gridfigure %绘制绝对加速度反应谱plot(TA,MaxA(1,:),'',TA,MaxA(2,:),'-r',TA,MaxA(3,:),':k')title('Absolute Acceleration')xlabel('Tn(s)')ylabel('absolute acceleration(m/s^2)')legend('ζ=')Grid3 运行的结果得到的反应谱图2 位移反应谱图3 速度反应谱图4 加速度反应谱一、反应谱生成地震波1所取的反应谱为上海市设计反应谱图5 上海市设计反应谱2反应谱取值程序为：%%规范反应谱取值程序参照01年抗震规范function rs_z=r_s_1(pl,zn,ld,cd,fz) %%%pl 圆频率,zn阻尼比,ld烈度,cd场地类型,场地分组fz %%%%烈度选择if ld==6arfmax=;endif ld==7arfmax=;endif ld==8arfmax=;endif ld==9arfmax=;end%%%%场地类别，设计地震分组选择if cd==1if fz==1Tg=;endif fz==2Tg=;endif fz==3Tg=;endendif cd==2if fz==1Tg=;endif fz==2Tg=;endif fz==3Tg=;endendif cd==3if fz==1Tg=;endif fz==2Tg=;endif fz==3Tg=;endendif cd==4if fz==1Tg=;endif fz==2Tg=;endif fz==3Tg=;endend%%%%%%%%%ceita=zn; %%%%%阻尼比lmt1=+/8;if lmt1<0lmt1=0;endlmt2=1+/+*ceita);if lmt2<lmt2=;endsjzs=+/+5*ceita);%%%%%分段位置 T1 T2 T3T1=;T2=Tg;T3=5*Tg;T_jg=2*pi./pl;%%%% 第一段 0～T1if T_jg<=T1arf_jg=*arfmax+(lmt2**arfmax)/*T_jg;end%%%% 第二段 T1～T2if T1<T_jg&T_jg<=T2arf_jg=lmt2*arfmax;end%%%% 第三段 T2~T3if T2<T_jg&T_jg<=T3arf_jg=((Tg/T_jg)^sjzs)*lmt2*arfmax;end%%%% 第四段 T3～if T3<T_jg&T_jg<=arf_jg=(lmt2*^sjzs-lmt1*(T_jg-5*Tg))*arfmax; end%%%% 第五段～if <T_jgarf_jg=(lmt2*^sjzs-lmt1**Tg))*arfmax;end%%%%%%反应谱值拟加速度值rs_z=arf_jg*;end3生成人造地震波主程序：%%%主程序%%%%%%%%确定需要控制的反应谱Sa（T）(T=T1,...,TM)的坐标点数M，反应谱控制容差rc Tyz=[::,::,::];rc=;nTyz=length(Tyz);ceita=;%%%阻尼比：for i=1:nTyzSyz(i)=r_s_1(2*pi/Tyz(i),ceita,8,2,1); %%%%8度，2类场地，第1地震分组end%%%%%% 变换的频率差：2*pi*(可以保证长周期项5s附近有5项三角级数)；%%%%频率变化范围 N1=30, 30**2*pi ;N2=3000, 5000**2*piplc=2*pi*;pl=30**2*pi:*2*pi:10000**2*pi;npl=length(pl);P=; %%%保证率%%%%%%人造地震动持续时间40s，时间间隔：Td=40;dt=;t=0::40;nt=length(t);%%%%%%% 衰减包络函数t1=8; %%%%上升段t2=8+24; %%%%%平稳段; 下降段则为40－32＝8sc=; %%%%衰减段参数for i=1:ntif t(i)<=t1f(i)=(t(i)/t1)^2;endif t(i)>t1 & t(i)<t2f(i)=1;endif t(i)>=t2f(i)=exp(-c*(t(i)-t2));endend%%%%%%% 反应谱转换功率谱for i=1:nplSw(i)=(2*ceita/(pi*pl(i)))*r_s_1(pl(i),ceita,8,2,1)^2/(-2*log(-1*pi*log(P)/(pl(i)*Td))); Aw(i)=sqrt(4*Sw(i)*plc);end%%%%%%%%%%%%%% 合成地震动at=zeros(nt,1);atj=zeros(nt,1);for i=1:nplfai(i)=rand(1)*2*pi;for j=1:ntatj(j)=f(j)*Aw(i)*real(exp(sqrt(-1)*(pl(i)*t(j)+fai(i))));endat=at+atj;end%%%%%%% 计算反应谱验证是否满足rc在5%的要求,需要时程动力分析%%%%%%%%%%%% response spectra of callidar%%%%%%% parameterg=;m=1;x0=0;v0=0;ww=2*pi./Tyz;%%%%%%%% loadag=at; %%%%%%%修改%%%%%%% solutionfor y=1:nTyzz=;w=ww(y);c=2*z*w;k=w^2;for i=1:nt-1p(i)=-ag(i+1)+ag(i);a0=m\(-ag(i)-c*v0-k*x0);kk=k+(dt^2)\(6*m)+dt\(3*c);pp=p(i)+m*(dt\(6*v0)+3*a0)+c*(3*v0+2\(dt*a0));dx=kk\pp;dv=dt\(3*dx)-3*v0-2\(dt*a0);x1=x0+dx;x0=x1;v1=v0+dv;v0=v1;as(i)=a0;as(i)=as(i)+ag(i);vs(i)=v0;xs(i)=x0;endmaxas(y)=max(as);maxvs(y)=max(vs);maxxs(y)=max(xs);endfor i=1:nTyzrspa(i)=maxas(i);end%%%%%%% 比较容差for i=1:nTyzrcrsp(i)=abs(rspa(i)-Syz(i))/max(Syz(:));endjsnum=1;while max(rcrsp(:))>rc%%%%%循环体函数blxs=Syz./rspa;for xsxs=1:nplif 2*pi/pl(xsxs)<Tyz(1)blxs1(xsxs)=blxs(1);endfor sxsx=1:nTyz-1if (2*pi/pl(xsxs)>=Tyz(sxsx)) & (2*pi/pl(xsxs)<=Tyz(sxsx+1))blxs1(xsxs)=blxs(sxsx)+(blxs(sxsx+1)-blxs(sxsx))*(2*pi/pl(xsxs)-Tyz(sxsx))/(Tyz(sxsx+1)-Tyz(sxsx));endendif 2*pi/pl(xsxs)>Tyz(nTyz)blxs1(xsxs)=blxs(nTyz);endendAw=Aw.*blxs1;%%%%%%%%%%%%%% 合成地震动at=zeros(nt,1);atj=zeros(nt,1);for i=1:nplfor j=1:ntatj(j)=f(j)*Aw(i)*real(exp(sqrt(-1)*(pl(i)*t(j)+fai(i))));endat=at+atj;end%%%%%%% 计算反应谱验证是否满足rc在5%的要求%%%%%%%%%%%% response spectra of callidar%%%%%%% parameterg=;m=1;x0=0;v0=0;ww=2*pi./Tyz;%%%%%%%% loadag=at; %%%%%%%修改%%%%%%% solutionfor y=1:nTyzz=;w=ww(y);c=2*z*w;k=w^2;for i=1:nt-1p(i)=-ag(i+1)+ag(i);a0=m\(-ag(i)-c*v0-k*x0);kk=k+(dt^2)\(6*m)+dt\(3*c);pp=p(i)+m*(dt\(6*v0)+3*a0)+c*(3*v0+2\(dt*a0)); dx=kk\pp;dv=dt\(3*dx)-3*v0-2\(dt*a0);x1=x0+dx;x0=x1;v1=v0+dv;v0=v1;as(i)=a0;as(i)=as(i)+ag(i);vs(i)=v0;xs(i)=x0;endmaxas(y)=max(as);maxvs(y)=max(vs);maxxs(y)=max(xs);endfor i=1:nTyzrspa(i)=maxas(i);end%%%%%%% 比较容差for i=1:nTyzrcrsp(i)=abs(rspa(i)-Syz(i))/max(Syz(:));endjsnum=jsnum+1max(rcrsp(:))end%%%%%%% 最终的反应谱与规范谱%%%%%%%%%%%% response spectra of callidar%%%%%%% parameter%% Tjs=::6;%% nTjs=length(Tjs);g=;m=1;x0=0;v0=0;ww=2*pi./Tyz;%%%%%%%% loadag=at; %%%%%%%修改%%%%%%% solutionfor y=1:nTyzz=;w=ww(y);c=2*z*w;k=w^2;for i=1:nt-1p(i)=-ag(i+1)+ag(i);a0=m\(-ag(i)-c*v0-k*x0);kk=k+(dt^2)\(6*m)+dt\(3*c);pp=p(i)+m*(dt\(6*v0)+3*a0)+c*(3*v0+2\(dt*a0)); dx=kk\pp;dv=dt\(3*dx)-3*v0-2\(dt*a0);x1=x0+dx;x0=x1;v1=v0+dv;v0=v1;as(i)=a0;as(i)=as(i)+ag(i);vs(i)=v0;xs(i)=x0;endmaxas(y)=max(as);maxvs(y)=max(vs);maxxs(y)=max(xs);endfor i=1:nTyzrspa(i)=maxas(i)/g;rspa_S(i)=r_s_1(2*pi/Tyz(i),ceita,8,2,1)/g;endsubplot(2,1,1);plot(t,at);subplot(2,1,2);plot(Tyz,rspa);hold on;plot(Tyz,rspa_S);4生成的人造地震波如图所示。

人工地震波生成程序简介

姓名：郭勇学号：02200‎20128‎人工地震波‎生成程序简‎介一、程序设计内‎容及方法1、程序内容本程序根据‎特征周期、水平地震波‎影响系数最‎大值和地震‎波幅值等初‎始条件生成‎人工地震波‎，为结构动力‎分析的时程‎分析法提供‎地震波来源‎。

2、程序设计方‎法(1) 理论依据本程序采用‎三角级数法‎生成人工地‎震波。

对于给定的‎功率谱密度‎函数()x S ω，按照下面的‎公式可以方‎便的生成以‎()x S ω为功率谱密‎度函数、均值为零的‎高斯平稳过‎程()a t 。

1()cos()Nk k k k a t C t ωϕ==+∑ (1)式中：12[4()]()/1()2k x k u l k l C S N k ωωωωωωωω⎫⎪=∆⎪∆=-⎬⎪⎪=+-∆⎭(2)k ϕ为内均匀分‎(0,2)π布的随机相‎角；u ω，l ω分别为正域‎ω内的上、下限值，即认为的有‎()x S ω效功率在范‎(,)u l ωω围内，而范围外的‎()x S ω值可视为零‎。

为了反映地‎面运动的非‎平稳性，采用包络函‎数乘以平稳‎()f t 过程()a t ，()()()x t f t a t = (3)(3)式即为人工‎地震波模型‎。

()f t 可根据下式‎确定：2221112()233/01()0c t t t t t t t t t f t e t t t t t T--⎧≤<⎪≤<⎪=⎨≤<⎪⎪<≤⎩ (4)式中：c 为衰减系数‎，通常取值范‎围为0.1~1.0，本程序取0‎.15；1t ，2t 和根据不同‎3t 实际情况取‎值，T 为地震波持‎时，本程序取1t ，2t 分别为4s ‎，15s ，3t 和均为40‎T s 。

本程序采用‎《建筑抗震设‎计规范》(GB500‎11-2001)中的反应谱‎作为目标谱‎，通过Kau ‎l 提出的平‎稳过程反应‎谱与功率谱‎的近似关系‎22()[()]/[2ln(ln )]Tx k a k kk dS S p T ξπωωπωω=--(5) 式中：()Ta k S ω为规范反应‎谱；ξ为阻尼比；d T 为地震动持‎时；p 为反应不超‎过反应谱值‎的概率，本程序取0‎.85。

基于水工设计反应谱的人工地震波合成

基于水工设计反应谱的人工地震波合成
牛志国，同春王亚莉２李，
（．１河海大学水利水电工程学院，江苏南京２０９；．州市水务局，１０８２滕山东滕州２７０）７５０
摘要：在水工建筑物的抗震设计中，了得到满足工程要求的地震波，已有的人工地震波合成研为在究的基础上，介绍了根据水工标准反应谱合成人工地震波的方法和参变量的选取，以及强度包络函数模型的确定、始波的修正与改进方法．初以溪洛渡拱坝为例，用该方法合成人工地震波，应结果表
ｓ
ｃ』￡，ｄ
△ｃ￡，＝２／Ｔ￣ｄ
、（）３
ｃ￡，ＡＪ（＝１２３ … ，、＝ｏｋｋ，，，Ｊ）７ｒ
式中：ｃ）ｓ（， ——给定的目标加速度反应谱；ｃ ——阻尼比， ——反应超过反应谱值的概率，ＰＰ≤１％；５．叫）ｓ ——式（）（２平稳高斯过程的密度函数；ｄＴ——随机过程口￡的总持续时间．（）按上述方法得到的人工地震波的反应谱与给定的目标反应谱有一定差距，了提高精度，为通常还需要进行多次迭代调整．上述方法是
明该方法具有简单、易于掌握、计算精度高、收敛快等特点．关键词：工地震波；人设计反应谱；强度包络函数；幅值谱；功率谱
中图分类号：６１４４Ｐ３．１文献标识码：Ａ文章编号：００１８（０７０—２２０１０ —９０２０）３０６ —５
收藕日期：０６ｏ－０２０－７３

人工波

20120704晚间关于人工波的谈话记录7月4日晚间，我们在教研室关于人工地震波的一些问题进行了探讨，将一些内容整理如下：在科研和实际工程中会经常用到模拟生成的人工地震波，在实际工程中我们经常采用5 条天然波+2条人工波，或者2 条天然波和1 条人工波。

关于人工地震波最早的流派就是三角级数合成法，即现在我国规范推荐使用的方法。

其实际上是假定地震波是一个平稳过程，也就是基于地震波是可以进行Fourier分解的基础上，然后用Fourier反变换来模拟生成。

然后乘以一个包络函数来近似非平稳性。

这种方法会用到反应谱和功谱的相互转换，然后通过调整功率谱来达到拟合反应谱的目的，其中涉及迭代。

基本过程如下：我们生成了一条人工地震波如下所示：从图片中可以看出，其与规范谱拟合的非常好。

但是实际工程中反映，人工波和规范谱拟合的虽然很好，但是实际算出来的结果却不一定好，即不满足规范中所说单条地震波计算结果的平均底部剪力一般不能与振型分解反应谱法计算结果相差35%的要求。

我们分析肯能的原因如下：因为设计反应谱可以分为3段（如下图所示）如果某结构的主要周期点位于速度敏感段的话，那么我们就要查看人工波的速度谱与规范速度谱的差别情况，如果拟合的不好，其结果也可想而知。

其中的难点是我们没有规范速度谱（这也是我们质疑的地方，其实规范给出设计加速度谱的同时，给出速度谱和位移谱也是顺手的事情，但是不知道为什么没有给出）。

至少我们计算的速度谱和规范伪速度谱就差别很大，虽然这不能说明问题，但是至少直观地说明了速度谱的波动还是比较大的，下面是现场画出的图形表示（其中“规范谱”表示规范伪速度谱）：所以选波的问题还是一个很麻烦的问题。

那么我们选波单纯的以加速度谱选取时不妥的，希望有科研人员通过大量的天然地震波的分析给出设计速度谱和设计位移谱来以供大家参考，哪怕就是一个地区的，比如上海，也是可以的。

一般来讲通过位移谱来选波会比通过速度谱选波（日本）好，通过速度谱选波要比通过加速度谱（美国、中国等许多国家）选波要好。

SBO后备柴油发电机组控制柜抗震试验设计与实现

SBO后备柴油发电机组控制柜抗震试验设计与实现王强龙;张华;谢李【摘要】核电厂SBO控制柜进行抗震鉴定试验时,采用与现场实际相同的安装方式固定于地震台上,外部连接用于试验的测试回路,包括开关、信号发生器、数采系统、上位机、指示灯等设备.在抗震鉴定试验的震中,通过切换开关或控制外部PLC 模拟信号的变化,观察指示灯变化是否与预期一致;震动结束后,通过检查外部监视系统记录的历史数据,判断SBO控制柜对外部模拟信号的响应是否正确.试验程序各步骤满足标准要求,SBO控制柜在试验过程中功能全部得到验证,证明本试验程序可行.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2018(025)004【总页数】4页(P79-82)【关键词】核电厂;SBO;控制柜;抗震试验;功能试验【作者】王强龙;张华;谢李【作者单位】中珐国际核能工程有限公司,成都 610041;中珐国际核能工程有限公司,成都 610041;中珐国际核能工程有限公司,成都 610041【正文语种】中文【中图分类】TM623.0 引言日本福岛事故后，极端事故叠加导致全厂失电的超设计基准事故给核电行业敲响了警钟。

为进一步完善核电厂后备电源纵深防御体系和事故应对策略，国内核电提出了SBO（Station Black Out，全厂失电）后备柴油发电机组的设计理念，并应用于新建核电项目。

SBO后备柴油发电机组作为极端事故下，核电厂安全停堆的最后一道屏障，其重要性不言而喻。

因此，核电厂对SBO后备柴油发电机组重要设备提出了更高要求。

SBO控制柜作为后备柴油发电机组的神经中枢，其安全等级虽为NC级，但抗震等级为1类，要求通过RCC-E K3规定条件下的抗震鉴定试验，并在试验的前、中、后均应满足功能完整性[1]。

对于电气设备抗震试验，国际、国内各标准中仅有试验的基本要求，而无试验的具体操作方法。

目前，国内核电设备供货商均将设备的抗震试验委托给第三方试验机构，并自行提供抗震试验程序，试验机构对试验仅作执行和见证。

对水工建筑物设计反应谱的人工波合成

维普资讯
２ＯＯ２年９月
工
程
抗
震
第３期
对水工建筑物设计反应谱的人工波合成
张伯艳褚志生
（中国水利水电科学研究院北京１０４）（江省丽水地区水利水电勘测设计院）００４浙
设计规范》规定的设计反应谱相拟合的人工地震动时程。文中分析了谱拟合的精度，表明时域法生成谱拟
合人工地震动的优越性。
【关键词】水工建筑物设计反应谱人工地震波时域法
ＡｓｒｃＩｈｓｐｐｒｔｉｐｉｔｄｏｔｔａｈｒｉｃａｒｕｄｍｏｉｅｅａｉｎｉｎｉｐｎ — ｂｔａｔｎｔｉａｅ，ｉｓｏｎｅｕｔｅａｔｉｌｇｏｎｔｎｇｎｒｔｓｉｄｓｓｈｔｉｆｏｏｅａｌｆｒｔｅｓｉｃｄｓｇｎｙａｃｍｄｌｅｔｏｙｒｕｉｔｃｕｅ．Ｄｆｒｎｔｏｓｆｒｔｅｇｎｂｅ０ｈｅｓｅｉｎａｄｄｎｍｉｏｅｆｄａｌｓｒｔｒｓｉｅｅｔｈｄｏｅ — ｍｉｔｓｈｃｕｍｅｈｅｔｎｏｒｉｃａｒｕｄｍｔｎｒｒｆｖｅｄ．Ｂｓｅ．ｔｅｆｎａｎａｏｍｕａｆｉｏ — ａｏｒｉｆａｔｉｇｏｉｆｌｎｉｓａｅｂｅｙｒｉｏｏｉｌｅｗｅｅｉｓｈｄｍｅｔｆｒｌｓｏｍｅｄｍａｄｕｌｔ
１前
言
地震动时程的获取有两个途径，其一是源于强震记录；其二是人工合成的地震波。

地震波描述

1.1设计加速度过程线依据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，50年超越概率为10%时，工程区地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，相应地震基本烈度为7度。

场地土属中软场地土，场地类别为Ⅱ类。

根据（DL5073-2000）《水工建筑物抗震设计规范》的规定，本工程壅水建筑物抗震设防类别为乙类，设计烈度按7度取。

参考工程地质报告，本课题选取美国Taft地震波、人工地震波与实测地震波共三条地震波进行分析。

Taft地震波，1952年7月21日发生于美国的加利弗里亚州地震（California Earthquake，震级7.4级），是位于加州Kern County林肯学校的No.1095地震台测得的地震记录，该记录地距震中约43.5 km。

地震仪设于学校附近一隧洞混凝土地板上，测得完整的三向地震波，记录长达54 s，最大地震加速度175.9 cm/s2，最大速度17.7 cm/s，最大位移9.15 cm。

Taft地震波由于记录完整、数据可靠，在国际地震工程界被广泛引用。

本报告中将其峰值加速度调整至0.15 g得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。

横河向、顺河向和竖直向输入加速度之比为3:3:2。

计算地震时长20 s，时间步长为0.02 s，各方向地震波时程如图1.1-1至图1.1-3所示。

人工地震波，是根据《水工建筑物抗震设计规范》选取规范标准反应谱为目标谱生成。

人工波生成时，迭代误差取为5%，其中特征周期T g按照基岩场地取0.3 s，反应谱最大值的代表值βmax取为2，设计加速度代表值为0.15 g。

由此得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。

考虑反应谱变异特性的人工合成地震波

ｅｔｅｆｒｓｎｅｓｃｒｍ．ｒｉｓｏｓｅｔｕ；ｖｉｔｏｒｐｒｙ；ｓｍｕａｅａｔｑａｅｙｗｏｄｅｐｓｐｃｒｍｏｒａａｉｎｐｏｅｔｉｌｔｄｅｒｈｕｋ
李建华，李
（济大学建筑工程系，海同上
杰
２０９）００２
摘要：在以往产生拟合反应谱的人工地震波的方法中，目标反应谱通常采用建筑抗震设计规范给出的标准反应
谱．据其定义，准反应谱仅仅反映了结构反应谱的均值特性．实上，将地震动视为随机过程，反应谱也根标事若则是具有随机性的．此，述人工波的合成方法，略了反应谱的随机性，生成的人工波并不能充分体现地震因上忽则
Ｓｏ，ｔｅｍｅｈｓａｏｅｙｄｓｅａｄｎｈｓｐｉｔａｌｏｐｏｕｅａｔｉｉｌａｔｑａｅｗａｅｈｔｃｍｐｅｅｙｈｔｏｂｖ，ｂｉｒｇｄｒｉｇｔｉｎ，ｆｉｔｒｏｄｃｒｉｃａｒｈｕｋｖｓｔａｏｌｔｌｆｅｓｏｔｅｒｎｏｎｓｆｇｏｎｔｏｈｗｈａｄｍｅｓｏｒｕｄｍｏｉｎ．Ｉｉｗｆｔｉ，ｂｓｄｏｈａｄｍｉｒｔｎｔｅｒｎｖｅｏｈｓａｅｎｔｅｒｎｏｖｂａｉｈｏｙ，ｔｉｐｐｒｏｈｓａｅｐｅｅｔｎａｐｏｃｏｓｍｕａｉｎｏｒｕｄｍｏｉｎ，ｗｈｃａｅｔｃｏｎｔｅｎａｄｖｒａｉｎｐｏ — ｒｓｎｓａｐｒａｈｔｉｌｔｏｆｇｏｎｔｓｏｉｈｔｋｓｉｏａｃｕｔｂｈｍａｎａｉｔｒｐｎｏｏ

地震波描述

场地土属中软场地土，场地类别为Ⅱ类。

根据（DL5073-2000）《水工建筑物抗震设计规范》的规定，本工程壅水建筑物抗震设防类别为乙类，设计烈度按7度取。

参考工程地质报告，本课题选取美国Taft地震波、人工地震波与实测地震波共三条地震波进行分析。

地震仪设于学校附近一隧洞混凝土地板上，测得完整的三向地震波，记录长达54 s，最大地震加速度175.9 cm/s2，最大速度17.7 cm/s，最大位移9.15 cm。

Taft 地震波由于记录完整、数据可靠，在国际地震工程界被广泛引用。

横河向、顺河向和竖直向输入加速度之比为3:3:2。

计算地震时长20 s，时间步长为0.02 s，各方向地震波时程如图1.1-1至图1.1-3所示。

人工地震波，是根据《水工建筑物抗震设计规范》选取规范标准反应谱为目标谱生成。

人工波生成时，迭代误差取为5%，其中特征周期Tg按照基岩场地取0.3 s，反应谱最大值的代表值βmax取为2，设计加速度代表值为0.15 g。

由此得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。

山东省郯城县土山拦河闸抗震动力分析研究

山东省郯城县土山拦河闸抗震动力分析研究工程地处地震设计烈度8度区，建筑物级别为1级，故需采用动力法进行抗震验算。

根据工程设计，建立了岩石、基础、中墩、排架、闸机房为一体的数值模型，进行数值动力模拟分析，以分析闸室不同部位的动力响应，并评价其稳定性。

为此采用三维有限元动力时程法和振型分解反应谱法，对闸室进行了8度烈度地震作用下动力响应计算分析；采用有限元强度折减法对闸室整体稳定性进行计算分析。

结果表明：结构强度和闸室整体稳定，均满足设计要求。

标签：地震设计烈度8度；建筑物级别为1级；动力法抗震验算1、概述1.1工程概况土山拦河闸为大（1）型水利工程，位于山东省郯城县境内。

工程的主要任务是调控、攔蓄沂河上游来水，同时兼有灌溉、防洪、交通等综合效益。

建设项目主要包括：拆除重建拦河闸，重建拦河闸共39孔，每孔净宽12m，闸室总宽528.80m；在左岸滩地新建交通桥，修复闸室右岸滩地漫水路；拦河闸上、下游护岸；拆除重建渠首引水闸；改建和完善工程管理设施等。

工程洪水标准为50年一遇洪水设计，设计洪水流量为8000m3/s；选取洪水流量10000m3/s作为校核条件。

主要建筑物闸室采用开敞式钢筋混凝土结构，总净宽468m，单孔净宽12.0m，共39孔。

其中左侧22孔闸底板高程43.80m，右侧17孔闸底板高程42.80m，并设高1m驼峰堰，中墩厚1.6m。

弧形钢质工作闸门12×6.5m（宽×高），卷扬式启闭机。

闸上设二级公路桥，桥面宽7.5+2×0.5m。

1.1.1地质闸址区基岩为寒武系中厚层灰岩，属可溶性岩层。

场地岩溶发育程度一般受岩性及断裂构造所控制，同时还受到地表水及地下水等水文地质条件所影响。

根据本次地质测绘结合钻孔资料，闸址场地表层岩溶形态主要为溶隙、溶槽、溶沟等。

闸址场地岩溶发育程度可分为表层强烈溶蚀风化带和裂隙性溶蚀风化带，其下部为岩溶不发育的微新岩体。

对闸基底板砼与基岩间进行抗滑稳定性复核，地基允许承载力1200kPa。

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反应谱生成人工地震波一、软件SIMQKE_GR使用说明1.先安装程序2.使用方法双击，打开程序，可以得到如图1界面。

图1 程序开始界面如图1所示，由于程序本身提供的反应谱是适用于欧洲规范的，不适合于我国的规范反应谱，因此不能通过调整参数来获得符合我国规范的反应谱。

可以采用导入的方法来输入反应谱。

3.点击菜单栏“file”—“Import spectra data”，出现打开对话框，如图2所示，要求打开一个已经存在的反应谱文件（如 1.srf）。

图2 导入反应谱文件对话框4.文件格式如下所示（红字部分不能修改，注意反应谱单位为g），下面部分可以替换。

response spectrumtime(s) acc(g)0 0.12150.01 0.136350.02 0.15120.03 0.166050.04 0.18090.05 0.195750.06 0.21060.07 0.225450.08 0.24030.09 0.255150.1 0.270.15 0.270.2 0.270.25 0.270.3 0.270.35 0.270.4 0.270.45 0.270.5 0.2430.6 0.20250.7 0.173571429 0.8 0.1518750.9 0.1351 0.12151.1 0.110454545 1.2 0.101251.3 0.093461538 1.4 0.086785714 1.5 0.0811.6 0.0759375 1.7 0.071470588 1.8 0.06751.9 0.0639473682 0.060752.1 0.057857143 2.2 0.055227273 2.3 0.052826087 2.4 0.050625 2.5 0.04862.6 0.046730769 2.7 0.0452.8 0.0433928572.9 0.0418965523 0.04053.1 0.039193548 3.2 0.03796875 3.3 0.036818182 3.4 0.035735294 3.5 0.034714286 3.6 0.033753.7 0.032837838 3.8 0.0319736843.9 0.0311538464 0.0303754.1 0.029634146 4.2 0.028928571 4.3 0.028255814 4.4 0.027613636 4.5 0.0274.6 0.026413043 4.7 0.025851064 4.8 0.02531255 0.02435.1 0.023823529 5.2 0.023365385 5.3 0.022924528 5.4 0.02255.5 0.022090909 5.6 0.021696429 5.7 0.021315789 5.8 0.0209482765.9 0.020593226 0.020256.1 0.019918033 6.2 0.019596774 6.3 0.019285714 6.4 0.018984375 6.5 0.018692308 6.6 0.018409091 6.7 0.018134328 6.8 0.0178676476.9 0.0176086967 0.0173571437.1 0.017112676 7.2 0.016875 7.3 0.016643836 7.4 0.016418919 7.5 0.01627.6 0.015986842 7.7 0.015779221 7.8 0.0155769237.9 0.0153797478 0.01518758.1 0.0158.2 0.014817073 8.3 0.014638554 8.4 0.014464286 8.5 0.014294118 8.6 0.014127907 8.7 0.013965517 8.8 0.0138068188.9 0.0136516859 0.01359.1 0.013351648 9.2 0.0132065229.4 0.0129255329.5 0.0127894749.6 0.012656259.7 0.0125257739.8 0.0123979599.9 0.01227272710 0.01215选择桌面上的“1.srf”文件，打开后的程序界面如图3所示：图3 打开反应谱文件1.srf文件后的程序界面点击图3中的“SIMQKE”按钮，得到如图4所示的界面。

在图４中的“SIMQKE”参数栏中输入参数，各参数说明如下：TS：最小的周期，导入的反应谱文件中周期比TS小的点都将被忽略（推荐填0.02s）TL：最大的周期，导入的反应谱文件中周期比TL大的点都将被忽略（推荐填10s）TRISE：加速度平稳段的开始时间（推荐采用默认值2s）TLVL：加速度平稳段的持续时间，最小值为10s（推荐采用默认值10s）DUR：输出的时程总的持续时间，如DUR=40，则输出的时程为40s（推荐采用默认值20s、40s）NCYCLE：迭代的次数+1，如果NCYCLE=1则不进行迭代，使得在计算过程中得到的反应谱曲线更加平滑（推荐采用默认值50、100）AGMAX：峰值加速度，由程序自动计算NPA：要生成的时程波条数，这里选择10条（推荐采用默认值3条、或7条）IIX：任意奇数，缺省值为1235AMOR：反应谱的阻尼比，这里选择0.05图5 参数配置界面在图5中设置好参数后，点击“Simulated Earthquake”按钮，得到图6所示的界面。

图6 生成的时程数据图6中，点击“Spectrum”按钮，将得到图7所示的生成时程数据的产生的反应谱，与输入反应谱的比较。

可以看出，二者拟合得比较好。

图7 得到的时程和输入反应谱的比较在图7中，点击“Export File”按钮可将生成的时程文件导出到文本文件中。

导出的文本格式如下。

(下表中加速度的单位是m/s2)E1-1 (1)Time (s) Acc. (m/s^2)0 .043082801126875.01 4.17300888989121E-02.02 3.97354894364253E-02.03 3.75105302338488E-02.04 4.29179507587105E-02.05 4.38384852278978E-02.06 4.37033962737769E-02.07 4.18063676543534E-02.08 4.62634534668177E-02.09 6.84812284167856E-029.999999E-02 6.65444021858275E-02.11 6.87429187260568E-02.12 6.74515017634258E-02.13 7.26939965458587E-02.14 6.15406976407394E-02.15 3.72745379805565E-02.17 5.04977238178253E-02 .18 5.25887749297544E-02 .19 7.42805608548224E-02 .2 5.47256216173992E-02 .21 5.88374430499971E-02 .22 7.08561344398186E-02 .23 6.18766521569341E-02 .24 5.07653755461797E-02 .25 7.47804247029126E-02 .26 9.62858443334699E-02 .27 3.64559506298974E-02 .28 .020655339541845.29 4.36170710425358E-03 .3 -2.34479925781488E-02 .31 1.27387211797759E-02 .32 8.11824863031507E-02 .33 9.94791915267706E-02 .34 5.61075927643105E-02 .35 5.81439404329285E-02 .36 6.19802392367274E-02 .37 -4.47911108611152E-02 .38 -.059447522344999.39 -6.35562008991837E-02 .4 -6.62618857389316E-02 .41 -1.27307840413414E-02 .42 -3.01763356640004E-02 .43 -.090382148232311.44 -3.24811344849877E-02 .45 -6.36048698332161E-02 .46 -.148767692875117.47 -.196462992411107.48 -.142249966040254.49 -6.33812412433326E-02 .5 -6.75277622463182E-02 .51 -8.59749007970095E-02 .52 -5.21530294558033E-02 .53 -1.11232839594595E-02 .54 -3.26103396783583E-02 .55 -2.09081265516579E-02 .56 -4.86127505125478E-02 .57 -2.03565856511705E-02 .58 1.32093169726431E-02 .59 7.68526596575976E-02.61 -1.87665758247022E-02 .62 -3.85712905274704E-02 .63 -3.21879080403596E-02 .64 2.07039902033284E-02 .65 -.112424013353884.66 -.187114281300455.67 -.240643676798791.68 -.30220115320757.69 -.253878666702658.7 -.150711069814861.71 -9.30753483530134E-02 .72 -.072399488738738.73 4.97876422887202E-03 .74 -3.89010506495833E-02 .75 -2.13169679814018E-02 .76 4.44224256416783E-02 .77 8.13208277709782E-02 .78 3.06100414646789E-02 .79 5.27051071124151E-02 .8 -6.04898753296584E-02 .81 -5.34177593607456E-02 .82 -.126550054969266.83 -.131824618075043.84 -.152154299682006.85 .060609204210341.86 .386122712865472.87 .186674260050058.88 7.27774472767487E-02 .89 9.59484965354204E-02 .9 5.71067174663767E-02 .91 .112558188680559.92 6.11156872892752E-02 .93 4.43614318734035E-02 .94 .111564500061795.95 .130232567433268.96 .191052636858076.97 7.87247279752046E-02 .98 .16834320243448.9899999 .1794340000860391 .2954483683034781.01 .3741682266443971.02 .3143168946728111.03 .273981814384461.05 .1100510122440761.06 .1985860981419681.07 .2514981190301481.08 .2106770072132351.09 .2017390630021691.1 .1781255759485071.11 .2167658955976371.12 -9.41955606685951E-03 1.13 5.61192415142432E-02 1.14 .1020838246028871.15 .229388353116811.16 .1549472861923281.17 .1314143536705521.18 .3388717286288741.19 .3350249185413121.2 .1961695535480981.21 .261740887686611.22 .2225267917290331.23 .1513708184659481.24 .1732068798691031.25 9.73572643753141E-02 1.26 9.41287059802562E-02 1.27 -.178543450869621.28 -.1719270339980721.29 -.1539029186591511.3 -6.50803644536063E-02 1.31 1.86570672970265E-02 1.32 1.94117943732999E-02 1.33 -5.99796532304026E-03 1.34 -.1953845283016561.35 -.1573734786920251.36 -9.21610630955547E-02 1.37 8.32366497069597E-02 1.38 .1623035402968531.392.13065160834231E-02 1.4 -5.60357548092725E-04 1.41 -2.27694414742291E-02 1.42 -.1468850630242381.43 -.4096717526391151.44 -.3131205543503171.45 -.1532429872825741.46 -.3344753168150781.47 -.130985780172051.49 -.3380393409356481.5 -7.41945154219866E-02 1.51 -2.18715529743349E-03 1.52 .1483194855228071.53 -2.99193254113197E-02 1.54 4.71694155782461E-02 1.55 -7.72184669505805E-02 1.56 -.2857214702479541.57 -.4191969765722751.58 -.6155122719705111.59 -.4884230032190681.6 -.3439537630230191.61 -.1667313078045851.62 -.1022605384234341.63 -.1009848404210061.64 -3.77252646605484E-02 1.65 -.1781853820011021.66 -7.52068511769176E-02 1.67 -2.15872897859663E-02 1.68 -7.24425023188815E-03 1.69 -9.25423655100167E-02 1.7 9.01371224876493E-02 1.71 .2698592715337871.72 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