[發明專利]一種近斷層海域地震動反應譜標定方法

有效

• 申請號: 202210433831.2
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114779329B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 張超;武程;王丕光;賈宏宇;余印根;盧建斌
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30;G06N3/006;G06N3/126
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種近斷層海域地震動反應譜標定方法，其特征在于，包括：選取近斷層海域地震動記錄；對近斷層海域地震動記錄進行預處理；獲取近斷層海域目標加速度反應譜；確定場地特征周期T_g、脈沖周期T_p、海水修正系數γ取值范圍；隨機生成初始種群；對初始種群進行適應度評價；劃分新種群；得到變異新種群；得到交叉新種群；篩選出下一代種群，計算新種群的適應度，得到場地特征周期T_g、脈沖周期T_p，海水修正系數γ的最優解；得到標定的近斷層海域地震動反應譜；

所述隨機生成初始種群，對初始種群進行適應度評價，劃分新種群，得到變異新種群，得到交叉新種群，篩選出下一代種群，計算新種群的適應度，得到場地特征周期T_g、脈沖周期T_p，海水修正系數γ的最優解的具體實現步驟如下：

1)根據式(7)隨機生成初始種群X(t)：

式中：X(t)為初始種群；N為種群規模；t為種群進化代數；

2)根據式(8)計算第t代初始種群X(t)的適應度值

式中：β'(T)為第t代初始種群X(t)中某組的放大系數譜；T_m為放大系數譜曲線下降段的最大周期；為第t代初始種群X(t)的適應度值；

3)對初始種群適應度進行適應度評價：將初始種群適應度根據大小進行從最小值到最大值依次排序，評價標準為初始種群X(t)的適應度值與10^-5之間的大小關系；

4)篩選出新種群S1：將初始種群適應度值小于10^-5的種群分為種群S1；

5)篩選出新種群S2、S3：將初始種群適應度等于10^-5的種群分為種群S2，將初始種群適應度大于10^-5的種群分為種群S3；

6)從種群S1中隨機選取3組向量根據式(9)計算變異向量變異得到變異新種群M₁(t)，見式(10)：

式中：M₁(t)為種群S1變異新種群；N1為種群S1規模；F為變異縮放因子；

7)將種群S1中的種群個體向量和變異新種群M₁(t)中的變異種群個體向量按照式(11)進行交叉混合，交叉得到交叉新種群C₁(t)：

式中：C₁(t)為種群S1交叉新種群；M₁(t)為種群S1變異新種群；X₁(t)為種群S1；為交叉個體向量的第i個元素，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,N；n1為種群S1標定參數總數；N1為種群S1規模；rand_j,i(0,1)為針對交叉個體向量每一個元素產生的在[0,1]區間的隨機數；CR為交叉概率，取值范圍為[0,1]；Randn1_i為[0,n]區間的隨機整數；

8)根據式(12)計算第t代交叉新種群C₁(t)的適應度值

式中：α(T)為第t代種群S1交叉新種群C₁(t)中某組的放大系數譜；T_m為放大系數譜曲線下降段的最大周期；為第t代種群S1交叉新種群C₁(t)的適應度值；

9)根據式(13)篩選出下一代種群S1(t+1)的個體向量

式中：為下一代種群S1(t+1)的個體向量；為種群S1個體向量；為變異新種群S1個體向量；為第t代交叉新種群C₁(t)的適應度值；為第t代初始種群X₁(t)的適應度值；

10)將篩選出的個體向量組合成下一代種群S1(t+1)，見式(14)：

11)從種群S2中隨機選取3組向量根據式(15)計算變異向量變異得到變異新種群M₂(t)，見式(16)：

式中：M₂(t)為種群S2變異新種群；N2為種群S2規模；

12)將種群S2中的種群個體向量和變異新種群M₂(t)中的變異種群個體向量按照式(17)進行交叉混合，交叉得到交叉新種群C₂(t)：

式中：C₂(t)為種群S2交叉新種群；M₂(t)為種群S2變異新種群；X₂(t)為種群S2；為交叉個體向量的第i個元素，i＝1,2,…,n2；j＝1,2,...,N2；n2為種群S2標定參數總數；N2為種群S2規模；rand_j,i(0,1)為針對交叉個體向量每一個元素產生的在[0,1]區間的隨機數；CR為交叉概率，取值范圍為[0,1]；Randn2_i為[0,n]區間的隨機整數；

13)根據式(18)計算第t代交叉新種群C₂(t)的適應度值

式中：α₂(T)為第t代種群S2交叉新種群C₂(t)中某組的放大系數譜；T_m為放大系數譜曲線下降段的最大周期；為第t代種群S2交叉新種群C₂(t)的適應度值；

14)根據式(19)篩選出下一代種群S2(t+1)的個體向量

式中：為下一代種群S2(t+1)的個體向量；為種群S2個體向量；為變異新種群S2個體向量；為第t代交叉新種群C₂(t)的適應度值；為第t代初始種群X₂(t)的適應度值；

15)將篩選出的個體向量組合成下一代種群S2(t+1)，見式(20)：

16)從種群S3中隨機選取3組向量根據式(21)計算變異向量變異得到變異新種群M₃(t)，見式(22)：

式中：M₃(t)為種群S3變異新種群；N3為種群S3規模；

17)將種群S3中的種群個體向量和變異新種群M₃(t)中的變異種群個體向量按照式(23)進行交叉混合，交叉得到交叉新種群C₃(t)

式中：C₃(t)為種群S3交叉新種群；M₃(t)為種群S3變異新種群；X₃(t)為種群S3；為交叉個體向量的第i個元素，i＝1,2,…,n3；j＝1,2,…,N3；n3為種群S3標定參數總數；N3為種群S3規模；rand_j,i(0,1)為針對交叉個體向量每一個元素產生的在[0,1]區間的隨機數；CR為交叉概率，取值范圍為[0,1]；Randn3_i為[0,n]區間的隨機整數；

18)根據式(24)計算第t代交叉新種群C₃(t)的適應度值

式中：α₃(T)為第t代種群S23交叉新種群C₃(t)中某組的放大系數譜；T_m為放大系數譜曲線下降段的最大周期；為第t代種群S3交叉新種群C₃(t)的適應度值；

19)根據式(25)篩選出下一代種群S3(t+1)的個體向量

式中：為下一代種群S3(t+1)的個體向量；為種群S3個體向量；為變異新種群S3個體向量；為第t代交叉新種群C₃(t)的適應度值；為第t代初始種群X₃(t)的適應度值；

20)將篩選出的個體向量組合成下一代種群S3(t+1)，見式(26)

21)將步驟10)、15)、20)得到的種群S1(t+1)、S2(t+1)、S3(t+1)組合成下一代種群X(t+1)；

22)將組合得到的下一代種群X(t+1)進行重復變異、交叉和篩選操作4)～21)，直到找到進化代數t達到最大進化代數[tmax]，則停止計算，進入步驟23)；

23)求出場地特征周期T_g、反應譜的脈沖周期T_p、海水修正系數γ最優解。