[發(fā)明專利]一種具有永久位移的強震動位移時程仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011227761.2
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112269207B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周寶峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地震局工程力學(xué)研究所
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/30;G01V1/36;G06F30/20
• 代理公司: 北京化育知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

1.一種具有永久位移的強震動位移時程仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，加速度記錄基線初始化，即記錄的每個采樣點數(shù)值減去事前時間段T記錄的平均值；

步驟2，采用二階Butterworth低通濾波對基線初始化的加速度記錄進行濾波；

步驟3，對低通濾波后的加速度記錄積分得到速度時程；

步驟4，對于速度時程從事前記錄時間的結(jié)束點作為第一個分界點t₁，第二個分界點t₂則搜索從第一個分界點的下一個采樣點開始選取直到事后時間記錄的開始點，兩個分界點把記錄分成了三部分，首尾兩部分采用直線擬合，中間部分利用兩點三次Hermite插值分別擬合；

步驟5，計算每個分界點t₂所對應(yīng)的積分位移時程；

步驟6，計算位移時程末尾10％的位移平坦度，對于t₂時間點的確定，需要建立一個判斷參數(shù)，作為地面推移至永久位移時間點的判斷依據(jù)，也就是通過方程式自動迭代計算，搜索t₁到記錄結(jié)束這段時間內(nèi)的時間點，使得t₃時間點后的位移時程盡可能達(dá)到幅值不變的平坦直線狀態(tài)；對于每一個t₂值，都需要計算平坦度系數(shù)，用于顯示校正位移在t₃與記錄結(jié)束之間的平坦程度；把t₃與記錄結(jié)束之間位移的平均值作為最終的永久位移，并計算其標(biāo)準(zhǔn)方差σ；利用最小二乘法對于t₃與記錄結(jié)束之間的位移作線性擬合，位移的線性校正系數(shù)為r，并計算其坡度，坡度系數(shù)為b，平坦度系數(shù)φ計算公式如下：

其中，

x_i代表校正后的位移時程末尾部分?jǐn)?shù)據(jù)點，代表校正后的位移時程末尾部分?jǐn)?shù)據(jù)點的均值，y_i代表校正后的位移時程末尾部分?jǐn)?shù)據(jù)點直線擬合后的各數(shù)據(jù)值，代表校正后的位移時程末尾部分?jǐn)?shù)據(jù)點直線擬合后的各數(shù)據(jù)值的均值，n代表校正后的位移時程末尾部分?jǐn)?shù)據(jù)點的個數(shù)；

步驟7，排除非正常位移時程，然后選取最大平坦度對應(yīng)的位移時程即為校正后的位移時程，從而獲得永久位移，與距離臺站5km范圍內(nèi)同震位移臺站獲得的同震位移進行比對。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有永久位移的強震動位移時程仿真方法，其特征在于，在步驟7中，排除非正常位移時程的依據(jù)如下：(1)加速度與速度時程的初末速度為零或接近零，并且不應(yīng)出現(xiàn)明顯的基線漂移現(xiàn)象；(2)位移時程在經(jīng)過峰值位移PGD的對應(yīng)時刻后，其位移時程趨勢會趨于靠近時間軸，最終一段時間內(nèi)保持不變，即平行于時間軸；(3)永久位移與峰值位移PGD的符號相一致，即同為正或同為負(fù)；(4)永久位移的絕對值不超過10m；(5)峰值位移PGD出現(xiàn)的時刻位于PGA或PGV對應(yīng)時刻附近，不出現(xiàn)在位移時程的末端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有永久位移的強震動位移時程仿真方法，其特征在于:在步驟6中，線性校正系數(shù)r用以判斷數(shù)據(jù)的離散程度，坡度系數(shù)b為對于產(chǎn)生永久位移段的時程部分進行最小二乘法線性擬合所得直線的斜率，用以確定擬合直線與時間軸的位置關(guān)系；σ反映了t₃時間點至記錄結(jié)束這段時間內(nèi)位移波形的變異系數(shù)，用于表征地震動位移接近穩(wěn)定狀態(tài)的程度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有永久位移的強震動位移時程仿真方法，其特征在于:在步驟1中，事前時間段T為10s或20s。