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基于小波分析的近场地震动模拟及工程应用
| 论文题名： | 基于小波分析的近场地震动模拟及工程应用 |
| 关键词： | 连续梁桥;大跨钢管混凝土拱桥;近场地震动;脉冲识别;小波分析;动力响应 |
| 摘要： | 近场地震动大多伴随对结构地震响应有明显放大作用的高幅值和长周期的速度脉冲以及加速度脉冲，并且其非脉冲高频成分频谱特性特殊。由于天然近场地震动数据匮乏，大量学者开展了对近场地震动脉冲模拟的研究，并提出了多种等效脉冲模型和高频非脉冲模拟方法。然而，传统等效脉冲模型具有只能模拟单瓣、双瓣速度脉冲，波形固定，未考虑加速度脉冲等局限性；传统高频模拟方法对近场地震动高频非脉冲成分的模拟不充分。针对以上问题，本文基于小波变换的方法提出近断层地震动速度脉冲、加速度脉冲和非脉冲高频成分模拟方法，进而叠加得到更接近真实的合成地震动；并分别以一座连续梁桥和一座大跨钢管混凝土拱桥为研究对象，分析了近场地震动速度脉冲、加速度脉冲和非脉冲高频成分对结构地震响应的影响规律。具体研究如下： （1）根据脉冲识别方法选定近场脉冲型地震动，并基于脉冲数量将地震动分类。运用连续小波变换方法，提出可模拟近场脉冲型地震动主速度脉冲、次要速度脉冲和加速度脉冲的多脉冲模型。根据时域分析和弹性反应谱分析传统脉冲模型和多脉冲模型对实测近场地震动模拟效果，并验证多脉冲模型的有效性。 （2）基于小波阈值去噪和数据平滑处理等方法，利用脉冲残余成分的加速度时程，提出可模拟接近实测地震动频率成分、且非平稳近场地震动高频成分的方法，进而与脉冲成分叠加，得到合成地震动。根据地震动时程、频谱特性，验证本文地震动合成方法的有效性和准确性。经验证，本文提出的地震动合成方法可以有效模拟近场地震动各成分，较准确反应实际地震动的性态。 （3）以30条脉冲型近场地震动为样本，采用实测近场脉冲型地震动、主脉冲模型地震动、多脉冲模型地震动以及合成地震动的模拟方法的模拟地震动。通过时程分析法计算两座不同自振周期桥梁的地震动作用下结构响应，研究近场脉冲型地震动不同特征参数对桥梁响应的影响规律。 （4）根据不同周期桥梁结构的地震响应，计算对比各模拟地震动与实测脉冲型地震动作用下桥梁结构位移、内力的响应。根据工程实例验证本文模拟方法的有效性与可靠性，以期真实地模拟近场脉冲型地震动，为近场区桥梁结构的抗震设计提供必要借鉴。结果表明：主脉冲模型位移响应比接近80%，而内力响应比约50%，说明速度脉冲对长周期桥梁位移响应影响较大，而内力响应影响较小；合成地震动对短周期连续梁桥内力、位移以及长周期拱桥的内力响应比增长约10%，长周期拱桥位移响应比增长很小，表明加速度脉冲主要影响短周期和长周期桥梁内力响应。 |
| 作者： | 丁庆灯 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 虞庐松;刘建伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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