地震动输入解读
工程结构的地震动输入问题ppt课件
4
– 等效平稳持时 – 累积均方根持时 – 能量矩持时 – 由地震动绝对能量和相对能量综合控制的持时
• 工程持时
2
0 0
O A-1 A-2
10
20
30
40
t (s)
– 反应持时（Response Duration）——反应谱值超 过某给定值的累积时间和
2.5
a(t) (m/s2)
– 屈服工程持时
1.5
10
均方根加速度arms
Ts为强震段持时或等效平稳持时
a2rmsa2
1 Ts
a Ts 2 tdt
0
Mortgat（1979）； Vanmarcke等（1980）
11 谱强度SI
2.5
SI 0.1Sv T, dT Sv为阻尼比为的相对速度反应谱，一般取=0或0.2
Housner（1952）
• 幅值：哪一种幅值都不足以估计地震动的破坏 • 哪一种单一的地震动参数都不足以估计地震动的破坏势
– 必须注意到工程应用的需要
back
3 对现行抗震设计地震动输入的审视
• 设计地震动参数
– PGA和反应谱：对传统特性反映不充分 – 大小震反应谱关系 – 多维输入
非 线 性
等效线性化法
地震动随机模 型或时程集系
同确定性等效线性化法，将非线性方程组用线性方 程组近似等效，等效参数通常由两组方程之差的均 方值为最小通过迭代得出。
近似程度随非线性程度 的增强而变弱。
Markov矢量法和
视结构状态矢量为Markov矢量过程，求解Fokker- 为严密解法。适用于激
Fokker-Planck 方
有效峰值加速度 EPA=Sa/2.5，EPV=Sv/2.5
地震动输入能量谱的研究
第 ２ ８卷 第 ４期
２０ 造
Ｖｏ ． １ ２８． ．４ Ｎｏ Ａｕ ｇ．２ ０ ０６
Ｅ ａ ｑ ａ ｅ Ｒｅｉｔｎ ｇｎ ｅ ｉｇ ａ ｄ Ｒｅ ｒｆ ｔ ｇ ａ ｈ ｕ ｋ ｓｓａ ｔＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｔ ｉ ｉ ｏ ｔｎ
ａ ｅ ．Ｉ ｓ ｏ ｎ ｔ ｅｉｐ ｔ ｅｇ ｓｅ ｔ ｓ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｕ ａ ｉｇｒｔ ｈ ｅ ｋｇｏ ｎ ｅｏ ｉ ｏ ｃ ｅｅａｉ ｉ ｐ ｐ ｒ ｔｉ ｆｕ ｄｔａ ｈ ｎ ｕ ｎ ｒ ｐｃｒ ｉ ｎ ｔ ｎｉｖ ｏｔｅｖｓｏｓｄ ｍｐｎ ａｉ．ｔｅｐ ａ ｒｕ ｄｖｌｃｔ ｔ ａｃ ｌｒｔ ｎｒｔ （ ｈ ｔ ｅ ｙ ａ ｓ ｔｅ ｅ ｈ ｃ ｏ ｙ ｏ ａｏ
体 系输 入能 量谱 的简 化计 算 方 法 ， 法 较 为 简 便 ， 算 结 果偏 安 全 。 方 计
［ 键 词 ］ 强震 持 时 ； 入 能 量 ； 性 单 自由度 体 系 ；反 应 谱 关 输 线 ［ 图分 类 号 ］ Ｔ ３ １３ 中 Ｕ １． ［ 献标 识码 ］ Ａ 文
Ａｂ ｔａ ｔ Ｍｏ ｔｏ ｕｒ ｎ ｔｏ ｓｉ ｅｉｍｉ ｅ ｉｎ ｏ ｔｕ ｔｒ ｓｒｑ ｒ ｈ ｒｖｓｏ ｆｓ ｆ ｃｅ ｔｓｒ ｎ ｔ ｇ ｉｓ ｎ ｉ ｐ ｔｄ ｓ ｉｍｉ ｆ ｃｓ， ｓ ｒ ｃ ： ｓ ｆｃ ｒｅ ｔｍｅｈ ｄ ｎ ｓ ｓ ｃｄ ｓｇ ｆｓｒｃｕ ｅ ｅ ｕｉ ｔｅ ｐ ｏ ｉｉｎ ｏ ｕ ｆ ｉｎ ｔｅ ｇｈ ａ ａｎ ｔａ ｔ ａｅ ｅｓ ｃ ａ ｅ ｔ ｅ ｉ ｃｉ ｔｅ ｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉｇ ｄ ｓｇ ｅ ｐ ｎ ｐ ｃｒ ａ ｔｒｆｅ ｔｔｅ ｅ ｅ ｔｏ ｕ ａｉｎ． ｈ ｏ ｒｓ ｏ ｄ ｎ ｅ ｉｎ ｒｓ ｏ ｓ ｓ ｅ ｔａ ｃ ｎ’ ｅ ｃ ｈ ｆ ｃ ｆｄ ｒｔｏ Ｅｎ ｒｙ ｂ ｓ ｄ ｓ ｉｍｉ ｅ ｉｎ ｓｋ ｏ ｓ ａ ｌ ｒａ ｉｅ ｄ ｓｇ ｅ ｌ ｅ ｇ — ａ ｓ ｃ ｄ ｓｇ ｉ ｎ ｗｎ ａ ｎ ａｔ ｎ ｔ ｅ ｉｎ ｅ ｅ ｅ ｖ ｍｅ ｈ ｄ ｌｇ ｔ ｏ ｏｏ ｙ．Ａ ｒｍｅｅ ｔ ｄ ｓｃ ｒｉｄ ｏ ｔｗｉ ｎ ｕｔｅ ｅ ｇ ｐ ｃｒ ｆｌｎ ａ ＤＯＦ ｓ ｓｅ ａ ｐ ａ ｔｒｓｕ ｙ ｉ ａｒｅ ｕ ｔ ｉ ｐ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ｏ ｉ ｅ ｒ Ｓ ｈ ｙ ａ ｙ ｔｍ ｕ ｄ ｒｅ ｒｈ ａ ｅ ｇｏ ｎ ｘ ｔｔｏ ｉ ｔｉ ｎ ｅ ａｔｑｕ ｋ ｒ ｕ ｄ ｅ ｃｉ ｉｎ ｎ ｈｓ ａ
地震反应谱的形成
地震反应谱的形成地震反应谱是描述地震动作用下结构反应的重要工具，它对于地震工程和结构工程领域具有重要意义。
本文将详细介绍地震反应谱的形成过程，包括地震动输入、结构动力学模型、地震动记录的选择与调整、反应谱的计算方法、谱曲线的归一化处理、反应谱的验证与应用以及地震动记录的质量控制等方面。
1. 地震动输入地震动输入是形成地震反应谱的第一步。
地震动是一种复杂的、随时间变化的动力学现象，包含多种频率成分和空间分布。
地震动的输入通常采用地震观测记录或人工地震动记录。
其中，地震观测记录是实地测量得到的地震动的记录，而人工地震动记录则是由地震工程模型试验或数值模拟得到的地震动。
2. 结构动力学模型结构动力学模型是用来描述结构在地震动作用下的动态响应的数学模型。
该模型通常由质量、刚度和阻尼等参数组成，可以用来模拟结构的振动行为。
在形成地震反应谱时，需要根据所研究结构的类型和特点，选择合适的结构动力学模型，并将其与地震动输入进行耦合。
3. 地震动记录的选择与调整在形成地震反应谱时，需要选择具有代表性的地震动记录。
选择的地震动记录应该能够反映地震过程中不同频率成分的能量分布，并且与所研究结构的特点相匹配。
此外，还需要对选择的地震动记录进行调整，以适应不同的结构和场地条件。
4. 反应谱的计算方法反应谱是指结构在地震动作用下的最大反应值与地震动输入的函数关系。
反应谱的计算方法包括时间历程法和傅里叶变换法等。
其中，时间历程法是通过直接模拟结构在地震动作用下的时间历程响应来计算反应谱；而傅里叶变换法则是通过将地震动输入进行傅里叶变换，然后计算结构在不同频率下的响应值，再将其进行逆变换得到反应谱。
5. 谱曲线的归一化处理由于不同结构和场地条件下的反应谱具有不同的量纲和尺度，因此在比较和应用不同反应谱时需要对其进行归一化处理。
归一化处理通常采用最大值归一法，即将反应谱的最大值归一化为1，其他值按比例缩放。
此外，还可以采用其他归一化方法，如对数归一化、平均值归一化等。
地震波输入加速度和频率
地震波输入加速度和频率
地震波是由地球内部的能量释放而产生的一种波动。
它们可以在地球内部传播，并且可以在地表和建筑物中产生震动。
地震波的输入加速度和频率是描述地震波特性的重要参数。
地震波的输入加速度是指地震波在地面上引起的加速度，通常以地震烈度来描述。
地震烈度是根据地震波在地面上引起的震动程度来评定的，它可以用来评估地震对建筑物和结构的影响。
输入加速度的大小直接影响着地震对建筑物的破坏程度，因此在地震工程中具有重要意义。
另一方面，地震波的频率是指地震波中包含的振动频率成分。
地震波的频率可以影响到建筑物和结构的共振情况，当地震波的频率与建筑物的固有振动频率相接近时，就会产生共振现象，从而增加建筑物受到地震波影响的程度。
因此，研究地震波的输入加速度和频率对于地震工程和地震防灾具有重要意义。
科学家们通过对地震波的输入加速度和频率进行研究，可以更好地理解地震波对建筑物和结构的影响，从而设计出更加安全可靠的建筑物和结构，提高地震灾害的防范能力。
总之，地震波的输入加速度和频率是地震工程和地震防灾领域的重要研究内容，它们的研究对于预防地震灾害和保护人们的生命财产安全具有重要意义。
希望未来科学家们能够进一步深入研究地震波的特性，为地震防灾工作做出更大的贡献。
地下结构抗震分析中地震动输入方法的比较研究
地下结构抗震分析中地震动输入方法的比较研究汪精河;周晓军;毛露露;胡鸿运【期刊名称】《现代隧道技术》【年(卷),期】2015(052)003【摘要】在地下结构地震响应数值模拟中,地震动输入方式的选取会直接影响到计算结果的精度和可靠性.文章基于粘弹性边界,剖析了加速度输入、位移输入和应力输入三种方法的计算原理,采用ANSYS进行数值算例分析,研究了三种输入方法的差异性.结果表明:三种输入方法得到的衬砌内力幅值包络图相似,数值差异明显;不同输入方法会显著影响粘弹性边界的吸能效果,粘弹性边界应采用与其相适应的应力输入方法.研究内容可为地下结构抗震分析中地震动输入方法的选择提供依据.【总页数】7页(P103-109)【作者】汪精河;周晓军;毛露露;胡鸿运【作者单位】西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,土木工程学院,成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,土木工程学院,成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,土木工程学院,成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,土木工程学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】TU311.3【相关文献】1.地下结构抗震动力可靠度分析 [J], 严松宏;高峰;高波2.地震动的小波分析技术在高层结构抗震设计中的应用研究 [J], 张长浩;封建湖;王勋涛;王虎3.地震动的小波分析技术在高层结构抗震设计中的应用研究 [J], 张长浩;封建湖;王勋涛;王虎;4.地震动波动输入方法在高土石坝动力分析中的应用研究 [J], 魏匡民;陈生水;李国英;米占宽;沈婷5.地下结构抗震简化分析方法比较研究 [J], 许成顺;许紫刚;杜修力;李洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
陈厚群院士-有关大坝场地地震动输入问题
PGA=0.424g
反应谱形状相似
PGA 下降 38%
反应谱减小仅 8%
PGA=0.260g
Cape Mendocino/Petrolia Earthquake in California U.S.A. (1992 04 25 )
原始 降低 PGA 峰值
PGA 1.300 g
PGA = 1.468g
设防水准，但一些国家如英国、瑞士等实际都
只按MDE进行大坝抗震设计，在重要大坝抗震 设计中，重现期为100年至200年的OBE，在其一
般不起控制作用。对低等级的大坝，其MDE就
取OBE。对于不同等级的大坝，取不同的设防 水准的‘分类设防’，有别于对同一个大坝采 用‘多级设防’的概念。
3. 对于重要大坝，多取MCE作为MDE，MCE
主要设计地震动参数
大坝抗震设计的主要设计地震动参数
峰值加速度 反应谱 加速度时程
峰值加速度(Peak Ground Acceleration PGA )的脉冲型 高频尖峰对反应谱和破坏后果影响不大 历时短 衰减快 离高坝基频远 中国地震动参数区划图 (GB18306-2001) 加拿大新的建筑规范(NBCC 2005) 采用了与地震动加速度反应谱对应的 有效峰值加速度(Effective Peak Acceleration EPA )
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
R＞30km Ms≥6.5 R>30km Ms≥6.5
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
土石坝地震动输入机制研究综述
摘 要 ：土石 坝 的 动力 反 应 特 性 和抗 震 性 能 是 水 电工 程 界 关 注 的 焦 点 。设 计地 震 动 及 其 输 入 方 式 的合 理 确 定 是 进 行 大 坝结 构 动 力 反 应 分 析 和 安 全 性 评 价 的前 提 ，也 是 影 响 分 析 结 果 可 靠性 的重 要 因素 。本 文 对 土 石 坝 动 力 分 析地 震 动 输 入 机 制 研 究 中涉 及 到 的地 震 动 参 数 的确 定 和 地 震 动 输 入 方 式 等 的研 究 现状 进 行 了 总结 、评 述 ，并 在 此 基 础 上
快 、造 价较 低 和建 设 周期 短 等 优 点 ，已成 为世 界 各 国高 坝建 设 中广 泛 采 用 的坝 型 。为 了满 足 国 民经
济 发 展 对 能 源 的需 求 、加 快 西部 大 开发 ，水 电开 发 成 为 了我 国重 要 的 能 源 战 略 。我 国 的水 能 资 源
８ ０ ％以上 分布 在 西 部地 区 ，西 部地 区多 高 山和 峻 岭 峡谷 ，易 于修 建 调 节性 能好 的高 坝大 库 ，但这 些
收稿 １ ３ 期 ：２ ０ １ ２ — ０ ６ — ０ ８
基金项 目：“ 十一五 ” 国家科技支撑计划项 目（ ２ ０ ０ ９ Ｂ ＡＫ ５ ６ Ｂ ０ ２ ） ；国家 自然科学基金青年基金项 目（ ５ １ ２ ０ ９ ２ ３ ４ ） ；水利部 “ ９ ４ ８ ” 创 新
项 目（ ２ ０ ０ ９ ２ ９ ） ；水 利 部 公 益 性 行 业 科 研 专 项 经费 项 目 （ ２ ０ ０ ８ ０ １ １ ３ ３ ） 作 者 简 介 ：杨 正权 （ １ ９ ８ ０ 一 ） ，男 ，吉 林 集 安 人 ，博 士 ，工 程 师 ，主 要从 事 岩土 及 水 工 结 构 工 程 研 究 。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ｙ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｑ ＠ｉ ｗ ｈ ｒ ． ｔ ｏ ｍ
上海地震波-三向输入选取(说明)m
上海地区抗震设计输入地震时程说明（共8页）同济大学房结构工程与防灾研究所二〇一二年六月目录1 天然地震时程选取原则 (3)2 峰值调整 (3)3 频谱特性 (3)4 地震动持时 (3)5 人造地震动生成的方法 (3)6 目标反应谱的确定 (4)7 所选地震时程的基本信息 (4)8 地震时程反应谱与规范反应谱对比 (5)上海地区抗震设计输入地震时程说明1 天然地震时程选取原则天然地震动具有很强的随机性，随着输入地震波的不同结构的地震响应也会有很大的差异，故要保证时程分析结果的合理性，在选择地震波时必须遵循一定的原则。
一般而言，选择输入地震波时应以地震波的三要素（峰值、频谱特性、地震动持时）为主要考虑因素。
2 峰值调整地震波的峰值一定程度上反应了地震波的强度，因此要求输入结构的地震波峰值应与设防烈度要求的多遇地震或罕遇地震的峰值相当（峰值相当并非峰值相等，而是在峰值相近的情况下所选用地震波的反应谱与规范反应谱基本相符）。
3 频谱特性频谱是地面运动的频率成分及各频率的影响程度。
它与地震传播距离、区域、介质及结构所在的场地土性质有密切关系。
一般来说，在震中附近或岩石等坚硬场地土中，地震波中的短周期成分较多，在震中距较远或软弱场地土中，地震波的长期成分较多。
输入地震波的卓越周期应尽可能与拟建场地的特征周期一致，且在一定的周期段内与规范反应谱尽量接近。
对于天然地震记录而言，3个方向地震波同时都与规范反应谱很接近的条件是很难满足的，但应保证至少一个水平向地震波反应谱与规范反应谱基本吻合。
4 地震动持时地震持时也是结构破坏和倒塌的重要因素，工程实践中确定地震动持续时间的原则是：1）地震记录最强烈部分应包含在所选持续时间内，2）若对结构进行弹塑性地震反应分析（考虑累计损伤效应），持续时间可取长些。
另外，在截取地震波时尚需注意尽量在速度/位移零点处截断以尽量避免加速度积分时速度或位移的``漂移''现象。
第四讲-2 多点地震动输入
t s d u u u u g u g 0
u s为由于基础位移u g的拟静力位移，显然随时间而变化; u d 为结构的动力位移； 当结构各基础经历一致地面运动时p g (t ) 0.
k k T g
2, 直接积分法（动力时程反应分析） 动力时程反应分析可以描述结构在动力荷载作用下的结构反应 情况，对大跨度结构来说主要分为结构建模和结构输入两大部分。 近年来，随着计算手段的完善和具有较强分析模拟能力软件的开发 与利用，结构特别是大跨度结构的地震反应分析有了深入、全面的 发展，较之20世纪80年代以前主要以SAP或ADINA软件为蓝本的分 析更推进了一步，出现了一些国内外通用的计算软件。 目前各国学者对结构动力时程反应分析，在结构建模方面多采用三 维动力分析模型，并着重对地震波输入模型的影响效果进行深入的 探讨。地震波在介质中传播对大跨度结构地震时程反应影响的有效 模拟是近年来在大跨度结构抗震研究的热点之一，其中尤以多点输 入模型的建立为主要研究领域，主要以分析空间两点地震波的变异 规律，如行波效应、传播衰减、频率变异、入射角度变化等为主。 直接积分法是在结构的各支点输入地震动，求出结构的反应时程。 鉴于多点输入的特殊性，结构反应计算公式必须重新推导。
t m g u g cu t cgu g kut k g u g 0 mu
ut u s u d
d cu d kud p eff (t ) mu s m g u g ) (cu s cgu g ) (kus k g u g ) p eff (t ) (mu
地震发生时，从震源释放出来的能量是以波的形式传至地表，引起地面振动。 对于平面尺寸较大的结构，各支点的地震动是不同的，产生变化的原因大致有三 点。
地下工程抗震分析中地震动输入方法研究
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.29 No.6 June，2010
地下工程抗震分析中地震动输入方法研究
黄 胜 1，陈卫忠 1，伍国军 1，郭小红 2，乔春江 2
Cu Ku F ( f f damp ) A Mu
2 计算方法和原理
2.1 无限元边界 无 限 元 在 动 力 计 算 中 充 当 吸 收 边 界 (quietboundary)的角色，为保证任何入射情况下均无反射 波，单元本身引入了阻尼系数
[5，12]
。 (1) (2)
f -side 0
(12)
对侧边无限元人工边界，无限元人工边界相应
damp f n-side 0
(13)
竖向内力包含入射波和反射波的合效应，即
fdamp -side d (VP-in VP-out )
(14)
式中： d 为切向阻尼系数，且 d dS = CS 。
2.4.2 S 波(横波)波动输入 S 波在地层微元体中引起的应力主要是切向的
(1. 中国科学院武汉岩土力学所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071； 2. 中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)
摘要：提出一种新的基于无限元人工边界的合理的地震动输入方法，该方法考虑到地层的辐射阻尼和地震波在地 层中的反射和散射，采用波场分解的方法给出地震波从底面垂直入射时不同边界面上的等效地震荷载的计算公式。 同时进行算例考证，结果表明，采用固定边界计算结果会出现失真的扰动，而采用该方法其结果与解析解吻合得 比较好。最后将该方法用于西藏嘎龙拉隧道三维地震动力分析中，得到一些有意义的结论。 关键词：地下工程；抗震分析；地震动输入方法；无限元动力人工边界；辐射阻尼；波场分解法 中图分类号：TV 144 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)06–1254–09
111河谷场地地震动输入方法及工程抗震关键技术
2019年度国家科学技术进步奖提名公示材料(6)论文国际评价：①美国工程院院士、美国Notre Dame大学Ahsan Kareem教授在美国土木工程师学会(ASCE)会刊(Journal of Engineering Mechanics》一文中指出高玉峰等系统地给出了谱表示法模拟平稳随机过程的随机误差与偏度误差的解析解，并在此基础上进一步给岀了谱表示法模拟非平稳非一致地震波的偏度误差与随机误差。
②土木工程国际著名期刊《Structural Safety》编委、加拿大四大冬校之一四安大略大学H. P. Hong教授在地震工程国际著名期刊《Journal of Earthquake Engineering》一文中指岀吴勇信、高玉峰等对非一致地震波不同的模拟方法进行了对比，并指岀了开方分解模拟方法的优点。
③新加坡工程院院士、新加坡国立大学F.H. Lee教授在美国上木工程师学会(ASCE)会刊《International Journal of Geomechanics》一文指出肖杨等在边界而理论框架下，揭示了粗粒上的变形特性。
4.政府部门评价临沂市水利局、费县水利局、莒南县水利局、兰陵县水利局、临沐县水利局、蒙阴县水利局、平邑县水利局、鄰城县水利局、沂南县水利局、沂水县水利局指出使用项目组提岀的抗震分析方法对上坝进行抗震分析，确左了地箴液化区和滑动破坏区，并采用所提出的“坝壳翻压、坝趾压重、坝顶降渗”抗箴加固技术对856座病险上坝进行加固，消除了土坝开裂、渗漏、局部垮塌等安全隐患，保障了上坝的安全运行。
5.用户与工程质量评价项目组中铁二院工程集团有限责任公司是渝利铁路设讣单位，渝利铁路全线桥梁共150余座，2015年在国内首获国际菲迪克工程项目杰出奖(FIDIC 2015 Outstanding Project Award), 2017 年获得第 15 届中国上木工程詹天佑奖。
项目组山东临沂水利工程总公司承担的牟山水库除险加固工程获2011-2012全国优质工程；石嵐水库、荆山水库、萌山水库除险加固工程被评为2011年山东省大中型病险水库除险加固十大优质工程：石泉湖水库、大河水库、沙沟水库除险加固工程被评为2011 年山东省大中型病险水库除险加固十大经典工程；沙沟水库、出庄水库、红旗水库除险加固主体工程获2004-2005年山东省水利优质施工工程奖：高崖水库除险加固工程被评为2009年山东省水利优质工程，昌里水库、寨子山水库、冶源水库、龙潭水库除险加固工程被评为2013年山东省“鲁水杯”优质水利工程。
液化场地简支桥梁体系地震反应与抗震性态分析
液化场地简支桥梁体系地震反应与抗震性态分析液化场地是指土壤在地震力作用下失去原有的固结结构，土体颗粒间的胶结力较弱，从而导致土壤呈现液态流动的状态。
在液化场地中存在诸多地震风险，因此对于液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行分析和评估具有重要意义。
液化场地对桥梁体系的地震反应会导致以下几方面的影响：1.桥梁的动力性能下降：液化场地的土体刚度降低，会使桥梁的共振频率降低，从而导致桥梁在地震作用下的动力响应增大。
2.地震动输入的不确定性增加：液化场地的地震动输入的频谱特性可能发生改变，地震动的频率内容可能增加，因此对液化场地上桥梁体系的地震动输入要进行充分考虑。
3.土壤侧向液化引起的侧移位：液化场地的土体容易出现失稳和液化，会引起桥墩的侧向液化和侧移，进而导致桥梁结构破坏或失稳。
为了对液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行分析，需要进行以下几方面的研究：1.土壤动力特性研究：对液化场地进行室内和现场实验，获取土壤的动力特性参数，包括固结指数、动力刚度、阻尼特性等。
2.液化潜能分析：根据现场勘测和土壤试验数据，开展液化潜能分析，确定液化场地上的土层对地震作用的响应特点和潜在液化情况。
3. 地震动输入分析：对液化场地上的桥梁体系进行有效波动输入的确定，考虑地震动的频率内容和Ricker波的主要周期，进行地震动输入的合理化处理。
4.桥梁体系的受力性态分析：根据桥梁结构的几何形状、材料属性、地震动输入等条件，进行桥梁体系的动力响应分析，包括自振频率、振型、位移和应力的计算。
5.桥梁结构的抗震性能评估：将桥梁结构的受力性态与设计要求进行对比，评估桥梁结构的抗震性能是否满足要求，确定是否需要采取抗震加固措施。
通过上述分析和评估，可以对液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行有效的评估和改进设计，提高桥梁结构的抗震能力和安全性。
同时，也对液化场地上的其他工程项目的地震反应和抗震性态分析具有一定的借鉴和参考价值。
高层建筑结构的输入地震动问题探讨
四川建筑科学研究Sichuan B uilding Sc ience 第33卷 增刊2007年12月收稿日期22作者简介解振涛(),男,陕西铜川人,硕士,研究方向为工程振动和结构抗震。
y x @63高层建筑结构的输入地震动问题探讨解振涛1,张俊发2,高永昭1,库新勃3(1.四川省建筑科学研究院,四川成都 610081;2.西安理工大学水利水电学院土木工程系,陕西西安 710048;3.西北电力设计院,陕西西安 710032)摘 要:高层建筑结构,因体量庞大、质量巨大,如果建造于非基岩上,则结构的输入地震动也将大大有别于自由场地震动,其上、下部结构动力相互作用将是一个不容忽视的影响因素。
本文围绕层状场域内高层建筑的地震动输入问题,针对目前普遍采用的将地基、基础与上部结构整体建模进行地震响应分析的整体法,提出了其合理的输入地震动的选取方法,并结合现行规范,为某实际工程进行地震响应分析的输入地震动进行了选取。
关键词:高层建筑结构;地震响应分析;输入地震动;地基、基础与上部结构整体模型中图分类号:T U311;T U318 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2007)增刊-0062-05Som e d iscussi on on i n put s e ism on ta ll bu ild i n g i n l ayer ed soil 2f i eldX I E Zhentao 1,Z HANG Junfa 2,G AO Yongzhao 1,K U Xinbo3(1.Sichuan Institute of B uilding Re s ea rch,Chengdu 610081,China;2.Depa rt m ent of Civil Enginee ri ng,Xi πan Uni ve rsity of Technol ogy,Xi πan 710048,China;3.Nort hwe st Electrica l De sign I n stitute,Xi πan 710032,China )Ab stra ct:For the tall bu ilding structure with col ossa l vol .and va stne ss ma ss built on non -bedrock,the interac tion of uppe r and l owe r pa rts will be n ot allo wed negl ec t,the struc t u ral input seis m would be h i ghly diffe rent fro m free fi e ld ground moti on .Cente red on this problem ,t his paper ai m s a t integral method,which m eans t he analysis of seis m ic res ponse on s oil -founda tion -superstructure integral model,ad op ted a t la rge for the moment,the me th od of cho osing the i nput se is m on thismodel was broug ht for ward .Moreove r,based on the actual criteri on,the input se is m of s e is m ic res ponse ana lysis for one p ractical project wa s s e lec ted .Key wor ds:ta ll building struc ture;analysis of se is m ic res ponse;inpu t seis m ;s oil 2founda tion 2superstructure int egral mode l0 前 言对高层建筑结构进行地震反应分析是研究高层建筑结构抗震性能的重要手段,合理选择用来进行时程分析的地震波对分析本身来说是至关重要的。
车桥耦合动力分析中地震动输入模式的研究
ｌ 简化地震一车一 桥耦合动力分析
将车辆和桥梁分别简化为竖向振动的簧上质量
系和单 自由度模型，忽略轨道不平顺的影响，并假 定下质量块与桥梁结构始终接触 ，则简化的地震～
收稿 日 ：２ １ —１ １ 修订 日 ：２ １ —７ ５ 期 ０ ０１— ； ０ 期 ０１ — ０ １
式中：ｍ，ｃ 和 分别为质量 、阻尼、刚度和位 ，走 移 ；下标 ｂ表 示 地 面 运 动 ；下 标 ｓ和 Ｖ 分别 表 示 支承以上桥梁系统和车辆簧上质量系 ；下标 １ ２ 和
对轮轨关 系为非线性 的情况 ，采用地震动加速度输入模式 ，在车速超过 ８ ・ 时会导致耦合系统动力响应被 ０ｍ ｓ 严重低估 。
关键词 ：车桥系统 ；动力分析 ；地震动输入模式 ；位移输入模 式 ；加速 度输入模式 ；轮轨关系
中 图 分 类 号 ：Ｕ４８ １ ：Ｕ４ ２ ５ ４．３ ４ ．５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
２ １ 地 震 动位移 输入模 式 ．
＝ Ｃ／ ２ ｏ ＝ ｓ （ｍ。 ） ： Ｊ
则式 （ ） 变为 １
ｓ
＋２ ｓ ｓ ［ ＋ｍ ） —ｒ ＋ ＋ 一 （ ｚｇ ｎ ｓ
ｖ ｚ — Ｕ） Ｃ （ｖ ｕ） ＋ ２ ｂ （ｖ ￡ 。 ＋ ｖ “ — ｓ］ ＋ 。
（） ４
绝对 坐标 系下 ，车辆 、桥梁子 系统 动力平 衡方
程分别为
Ｍ ｖ ｖ＋ Ｃｖ ｖ＋ Ｋｖ ｖ — Ｆｖ ｕ ｕ ｕ ， （Ｏ １）
式 （）右端 荷 载 中第 １项 为 动力 相 互 作 用 部 ４
分 ，第 ２ 项为地面运动速度引起的部分 ，第 ３ 项为 地 面运 动位 移 引起 的部分 。
基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 （ １ ７０ ５ ；中央高校基本科研业务 费专项资金资助项 目 （０ ９Ｂ ７ ） ５１８２） ２０ Ｊ Ｍ０８ ；比利时 一中国政府问 合作项 目 （ ＩＯ ／ ７ Ｂ Ｌ ７Ｏ ）
工程结构的地震动输入问题ppt课件PPT47页
根据地震中简单刚体的倾覆、移动和牛顿第二定律反推的刚体加 速度
7 等效简谐振幅 8 平均振幅 9 Arias强度IA
将地震动时程等效为10Hz或20Hz的简谐振动
一般取为0.65PGA
取为地震动时程中前10个大振幅的平均值
TR为总持时， g为重力加速度
IA
2g
TR a2tdt
0
Seed等（1971） 胡聿贤（1988） Arias（1969）
• 解答
– dx(t)= -x’’g(T)e-ew(t-T)sinwd(t-T)/wddT
– x(t)= -1/wdJ0-t{x’’g(T)e-ew(t-T)sinwd(t-T)dT}
dT T
back
反应谱的定义
x’’g(t)
s(t)= f(x’’g, ς, T1)
ς Duhamel 积分
Max
T1
2 EPA和有效峰值速 Sa为0.1～0.5秒5%阻尼比加速度反应谱的平均值；Sv为1.0秒附近 ATC-3（1978）
度EPV
（通常为0.8～2.5秒）5%阻尼比速度反应谱平均值
3
持续加速度as和持 续速度vs
as为加速度时程a(t)中第3、第4或第5个最大幅值（或平均值）；vs 为速度时程v(t)中第3、第4或第5个最大幅值（或平均值） 一般地，as=0.6～0.7PGA，vs=0.6～0.7PGV
• m(x’’+x’’g)+cx’+kx=0 • mx’’ +cx’+kx= -mx’’g • x’’ +2ewx’+w2x=-x’’g
• 运动微分方程的解答
m kc
x’’g(t)
x’’g(t)
地震动力分析中的输入问题
地震动力分析中的输入问题孙造占(国家科委核安全中心,北京,100088)摘要陈述了地震动力分析的核安全审评依据,分析了在民用核设施的安全审评中关于地震动力分析所遇到的各种不同情况,其中包括支撑介质类型(如岩石地基、非岩石地基、深厚软土层地基等)以及所遵循的规范标准(如中国规范、法国规范、美国规范等)。
给出了其中各种典型实例的自然状况以及就地震动力分析的输入问题的审评经验和体会。
笔者认为,在地震输入问题上和在H AF0101(1)的执行过程中,尚存在着值得探讨的地方。
关键词核安全地震动力分析V ol.20.N o.2A p r .1999核动力工程Nuclear P ow er En g ineerin g第20卷1999第2期年4月1998年2月22日收到初稿,1998年11月16日收到修改稿。
1引言由于中国核电走的是引进和国产相结合的道路,而引进电站的核安全审评,原则上可以遵循被引进国的标准和规范,这就要求审评人员很好地掌握不同国家的核安全法规、标准、规范和导则等,并且,重要的是要了解其大量的支持性背景材料,这对于经验不很多的审评人员(因核安全中心的历史不长)来说,无疑是一个很大的挑战。
目前中国的民用核设施的建造一般很难要求一定要在坚硬的岩石上,核安全中心目前已审评过的民用核设施的厂址包括:岩石地基、硬土地基和深厚软土地基等。
要保证核设施在能抵御地震这一自然现象的前提下尽量的经济合理,它需要深入全面地了解和掌握地震的产生和传播机制、场地的响应及结构与土壤的相互作用等。
在地震动力输入的确定和运用方面,目前我国执行的核安全管理导则为H AF0101(1)(核电厂厂址选择中的地震问题)。
由于我国处于地震多发地区,但可利用的地震资料多数为宏观烈度,无法直接用来推算法规所要求的厂址地区的地面运动参数,只能利用既有丰富的强震记录又有与我国厂址地区相似的地震地质条件的国家(如美国)的数据来进行换算。
因此,我国在地面运动的确定方面,采用的是一种与其他国家不同的方法。
地震动输入方法研究
DISCUSSION ON EARTHQUAKE INPUT METHOD
*
YU Hai-feng，ZHANG Yao-chun
(School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, Heilongjiang 150090, China)
地面输入加速度增量； M ss 、C ss 、 K ss 为结构非支 承点自由度的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵。 将式(1)地面加速度项移项后可得：
d d d g M ss ∆u s + C ss ∆u s + K ss ∆us = − M ss ∆u
(2)
比较式(1)和式(2)， 承受地面加速度时的结构响 应与固定在基础上的结构承受各层质量乘以地面 加速度产生的外力(外力作用方向与加速度方向相 用式(2)求解结构在一 反)时的结构响应是一致的[4]。 致激励下响应的方法称为等效荷载法。 1.2 多点激励下地震动输入机理 在绝对坐标系下，结构与地面一起运动，此时 将结构支承点作为非支承点处理，结构自由度分为 有地震输入的支承点自由度和无地震输入的非支 承点自由度，各质点的运动用绝对位移、绝对速度 和绝对加速度表示。多点激励下不考虑结构响应时 间延迟效应的动力学平衡方程的增量形式写成[5]： s ⎫ s ⎫ ⎡ M ss M sb ⎤ ⎧ ⎪∆u ⎪ ⎡C ss C sb ⎤ ⎧ ⎪∆u ⎪ +⎢ ⎬ ⎨ ⎬+ ⎢ ⎥ ⎨∆u ⎥ ∆ u M M C C ⎪ g⎭ ⎪ ⎣ bs ⎪ g⎭ ⎪ bb ⎦ ⎩ bb ⎦ ⎩ ⎣ bs
入方法的机理进行了分析，结果表明：直接求解法是通过直接求解结构在多点激励作用下的动力学平衡方程来获 得结构响应的方法；相对运动法将结构响应分成(拟)静力响应和动力响应，可用于一致激励下结构的线性和非线 性反应分析；大质量法是一种简化计算方法；等效荷载法将地面运动用等效力代替，只能用于一致激励情况。给 出的线性与非线性分析数值算例也验证了一致激励情况下，在不考虑结构响应的时滞效应，以及结构阻尼处于常 用阻尼(阻尼比 0.02―0.05)范围内时，除在非线性时间历程分析的中后期，等效荷载法与直接求解法、大质量法 计算的结构响应有一定的偏差外，上述各种方法计算的结构响应保持较好的一致性。考虑到一般的建筑结构在罕 遇地震下并不会全面进入塑性，三种方法的计算结果应该都是比较可靠的。 关键词：地震动输入机理；结构响应；对比；直接求解法；等效荷载法；大质量法 中图分类号：TU318 文献标识码：A
地动仪输入输出原理
地动仪，这个古代的地震检测装置，虽然它的具体构造和原理在现代已经难以完全复原，但我们可以聊聊它输入输出原理的大致框架，以及它在古代中国的意义。
首先，让我们想象一下，你是一个古代的中国学者，你正站在一个巨大的青铜器旁边，这个青铜器就是传说中的地动仪。
它看起来像是一个巨大的酒杯，上面装饰着精美的龙和蛇，这些龙和蛇的嘴里都含着一个铜球。
地动仪的底部是一个巨大的青铜盘，上面有八个方位，每个方位都有一个小洞，洞里放着一个铜蛙，张着大嘴，仿佛在等待什么。
现在，让我们来聊聊地动仪的输入输出原理。
地动仪的“输入”就是地震产生的震动。
当地震发生时，地面会震动，这种震动会传递到地动仪上。
地动仪的设计非常巧妙，它能够感应到来自特定方向的震动。
这是因为地动仪内部有一个悬挂的重物，当地震发生时，这个重物会因为震动而摆动，推动与之相连的龙或蛇，使得它们嘴里的铜球掉落。
这就是地动仪的“输出”了。
当铜球从龙或蛇的嘴里掉落，就会掉进下方的铜蛙嘴里，发出声响。
这样，人们就可以知道地震发生了，而且还能大致判断出地震的方向。
虽然这个原理听起来简单，但在那个没有现代科技的年代，这已经是一个非常了不起的发明了。
地动仪的这个原理，其实和我们现代的地震仪有些相似。
现代地震仪也是通过感应地面的震动来工作的，只不过现代地震仪更加精确，能够提供更多的信息，比如地震的强度、深度等。
但地动仪的原理，无疑是古代人类智慧的体现。
想象一下，如果你是一个古代的官员，你正在处理政务，突然听到地动仪发出声响，你会立刻意识到可能有地震发生。
你会立刻组织人员去检查，看看是否有房屋倒塌，是否有人员伤亡。
这种快速的反应，对于减少地震带来的损失是非常重要的。
总的来说，地动仪的输入输出原理虽然简单，但它在古代中国的意义是巨大的。
它不仅体现了古代人类对自然现象的观察和理解，也体现了他们对灾害预防的重视。
虽然我们现在有了更先进的地震检测技术，但地动仪的原理和精神，仍然值得我们学习和传承。
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采用能适合成批处理的震例，该震例可以很好地解释震例中普遍现象的一个修正了的地 震波，其结果在数值上、概念上都能很好地符合现行的理论认识。这样就能够克服第一 种方法中地震波输入带来的偶然性巧合或误差。
人工合成地震波
采用人工地震波拟合给定的反应谱作为输入。现有的地震记录大都是在地表测得的，而 现今相互作用分析大都近似假定地震波为竖向传播的剪切波，且由地面地震记录反演地 下某一标高的土层地震运动，也是基于这个假定；因此这也是一种可行的方法。 Housner[26]最早用随机过程理论来模拟地震波时程，然而将地震动过程看成平稳随机过 程，只能进行单点平稳加速度时程的合成。谱拟合人工地震动的合成最早由麻省理工学 院完成[27]，该方法提出较早，得到了广泛应用，但收敛精度较差[28]。为提高地震动谱拟 合精度以及考虑地震动的非平稳，国内外学者进行了不断的改进[17、28、29]，完善了谱拟 合人工波合成方法。
规范中对地震动峰值加速度的释义是：地震动过程中，地标质点运动加速度的最大 值。对设计地震加速度的释义是：由专门的地震危险性分析按规定的设防概率水准 所确定的或一般情况下与设计烈度相对应的地震动峰值加速度。
一般情况下，工程中应当依照国家有关部门颁布的《中国地震烈度区划图》确定的 坝址所在地的基本烈度作为设计烈度。在规范中规定了地震烈度所对应的地震动峰 值加速度。对基本烈度（50年超越概率10％、重现期475年）为Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度的场 地分别对应于0.1g、0.2g和0.4g的峰值加速度，其中g是重力加速度值。对重要大 坝则需将设计地震加速度的水准提高到100年超越概率2％、重现期4950年。
参数问题
参数问题
地震持时
地震作用是一个时间过程，地震规模越大震源断层破坏面越大，破坏空间范围越广，破 坏过程时间越长。强地震动的持续时间在震害发生时对结构的影响，主要发生在结构反 应进入非线性化之后，持时的增加使出现较大永久变形的概率提高，持时愈长，则反应 愈大，最终产生震害的积累效应。
对于强震持续时间，原则上应采用持续时间较长的波，因持续时间长时，地震波能量大， 结构反应较强烈。而且当结构的变形超过弹性范围时，持续时间长，结构在震动过程中 屈服的次数就多，从而易使结构塑性变形累积而破坏。强震持续时间可定义为超过一定 速度值（一般为0.059）的第一个峰点和最后一个峰点之间的时间段。
另外，考虑到地震频发地区的大坝在其使用寿命期内遇到多次强地震的可能性也是很高 的。截至目前为止，抗震设计和运行只考虑单个强震的作用。这种处理方法对市政、道 桥、民用等建筑物是正确、合理的，因为其使用寿命相对较短且易于拆建。但对大坝而 言，这种方法的不足之处在于它忽视了多次强震对大坝的长期累积作用。
为什么要研究地震动输入？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
安全
抗震
地震输入
我国高坝抗震防灾能力建设的战略思路强调综合评价和科学交叉，重视突破创新和 实践检验，合理确定坝址可能遭遇的最大（极限）地震，即最大可信地震，以及建 立设计中对各类坝型“溃坝”极限状态的定量准则，是当前急待解决的前沿课题。
精细的结构地震响应分析与粗放的地震动输入
和结构抗力评定，严重制约了抗震安全性评价的精度和水平。这种
“两头大，中间小”的局面必须尽快改善。在建和拟建中的300米级高坝缺乏工程 实践，尚无震害实例，需要有针对性地开展具有前瞻性的、创新性的科技支撑。
地震动输入要考虑什么？
万文智等认为地震动输入应包括两方面内容：一是输入运动本身，其任务是设定工程地震 动强度和设计地震动时程；二是地震波输入方式。
周建平等认为地震动输入主要包括坝址地震动输入和地震动输入方法。 陈厚群院士认为地震动输入方式包括设计地震动基准面及地基边界上的输入地震动参数和
量值； 黄胜等人认为合理的地震动输入方式实际上涉及2个层面的问题：人工边界的选取和合理
的地震波场处理方法。
参数 边界 输入 接收
参数问题
地震动峰值加速度
现有阶段，在大坝抗震中考虑地震作用时，选择输入地震波主要有以下三种方式。
强震记录
直接选用一些著名的强震记录作为输入，如：Taft记录、ElCentro记录、Konya记录、 1971年San Fernando地震（持时35秒，峰值加速度0.22g）、Pacoima坝基记录（持 时l5秒，峰值加速度1.20g）。Seed、Hadjian等提出了通过修正地震记录的方法来得到 满足一定条件的地震动加速度时程。对于中小型工程，有时也可选用较为简单的Ricker 小波输入。采用这种方法要注意场地条件、传播途径、震源距离、震幅等因素的影响， 注意使所选用的地震波三要素（即：振幅、频谱和持时）与当地估计的地震波三要素相 吻合。一般需对地震波做一些调整才能达到上述要求。
地震再现频率
一般地震发生后多伴随着陆续的余震等。从强度上来说，余震的规模和烈度基本上不大 于主震。但由于余震与主震之间往往间隔较短，发生时间多集中于主震后的数日之内， 工程人员几乎不可能对损失的大坝等一系列建筑物采取任何加固措施。国际上逐步采用 的两级抗震设计，结构的强度和结构损伤后的极限变形能力都将作为结构抗震性能的重 要指标，可对溃坝等次生灾害起到一定的控制作用。
地震动输入
2013.12
地震动输入是什么？
坝址地震动输入是大坝工程抗震安全性评价的首要前提, 其包括: ( 1) 抗震设防水准框架, 包括表征地震作用强度的物理量确定依据及其相应的可定量
的功能目标; ( 2) 体现地震作用的主要地震动参数, 包括峰值加速度、设计反应谱、地震动时间历
程; ( 3) 地震动输入方式, 包括设计地震动基准面及地基边界上的输入地震动参数和量值。
基本烈度为6度或6度以上地区的坝高超过200m或库容大于100亿m3的大型工程，以 及基本烈度为7度及7度以上地区坝高超过150m的大型工程，其设防依据应根据专 门的地震危险性分析提供的基岩峰值加速度成果评定。
重大工程场地地震危险性分析都是按国家标准《工程场地地震安全性评价技术规范 （GB17741-1999）》进行的，所给出的是基岩表面的地震动峰值加速度（peak ground acceleration，PGA）。所以，应当指出上述区划图（GB18306-2001） 和安全评价规范（GB17741-1999）中虽然都以峰值加速度作为地震动参数，但两 者的含义是不同的。