[發(fā)明專利]基于斷層物理模型和脈沖函數(shù)的跨斷層橋梁空間變異性輸入地震動(dòng)模擬方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210883427.5
• 申請(qǐng)日: 2022-07-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115390134A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡進(jìn)軍;盛兆琦;謝禮立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01V1/28
• 分類號(hào): G01V1/28;G01V1/30;G06F30/20
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.基于斷層物理模型和脈沖函數(shù)的跨斷層橋梁空間變異性輸入地震動(dòng)模擬方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟S1，確定斷層模型參數(shù)并建立斷層模型；

步驟S2，應(yīng)用EXSIM程序模擬得到目標(biāo)區(qū)域的高頻地震動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行高通濾波得到疊加的高頻時(shí)程；

步驟S3，采用不同脈沖模型分別模擬走滑斷層法向方向性效應(yīng)和平行向滑沖效應(yīng)的低頻脈沖，選取近斷層脈沖記錄擬合脈沖參數(shù)，統(tǒng)計(jì)回歸分析得到擬合的脈沖參數(shù)與地震動(dòng)參數(shù)的關(guān)系曲線，再根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)公式確定脈沖函數(shù)各參數(shù)的取值；

步驟S4，通過(guò)轉(zhuǎn)換矩陣得到考慮空間變異性的一對(duì)斷層地震動(dòng)，為跨斷層橋梁提供合理的輸入地震動(dòng)，所述轉(zhuǎn)換矩陣的每個(gè)元素代表斷層兩側(cè)某一方向的地震動(dòng)分量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，對(duì)擬建橋址處進(jìn)行地質(zhì)勘察，確定斷層模型的輸入?yún)?shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S2中，將斷層劃分為N個(gè)子斷層，破裂從震源擴(kuò)展，依次觸發(fā)子斷層的滑動(dòng)，然后在時(shí)域中疊加得到整個(gè)斷層產(chǎn)生的地震動(dòng)時(shí)程：

式中，a(t)為地震動(dòng)時(shí)程，i為子斷層橫向位置，j為子斷層縱向位置，N_l為橫向子斷層數(shù)，N_w為縱向子斷層數(shù)，a_ij為第ij個(gè)子斷層的地震動(dòng)時(shí)程，t為時(shí)間，Δt_ij表示斷層破裂從震源傳遞到子斷層的間隔時(shí)間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在斷層法向采用法向脈沖函數(shù)進(jìn)行模擬，所述法向脈沖函數(shù)具體為：

式中，v(t)為法向速度脈沖，A為脈沖幅值，f_p為脈沖頻率，為相位，γ為脈沖特征的參數(shù)，t₀為脈沖的峰值時(shí)刻。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，斷層平行方向采用含永久位移項(xiàng)的脈沖函數(shù)，永久位移的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模型得到永久位移項(xiàng)PDS或D_site，永久位移項(xiàng)的值根據(jù)矩震級(jí)M_w、斷層距R_rup和傾角δ得到，平行方向滑沖效應(yīng)速度脈沖函數(shù)的具體表達(dá)式為：

式中，v_f(t)為平行方向速度脈沖，D_site和PDS表示地表永久位移，T_f為脈沖周期，t₁為滑沖效應(yīng)開(kāi)始的時(shí)刻，a₀為偏移量，HW為指定場(chǎng)地位于上盤(pán)還是下盤(pán)的虛擬變量，NF和TF為確定斷層類型的虛擬變量，dB_e和dW_es為事件間殘差和事件內(nèi)殘差，h為深度，其余參數(shù)為模型修正系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，法向脈沖的波形由參數(shù)γ和確定，γ值為2，φ值的大小決定主脈沖的形狀。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)橋址處土層簡(jiǎn)化為均質(zhì)土層得到等效簡(jiǎn)化土層的視波速，進(jìn)而求得行波效應(yīng)的滯后時(shí)間，將模擬得到的高頻地震動(dòng)經(jīng)過(guò)4階Butterworth濾波器進(jìn)行高通濾波，將濾波后的時(shí)程與脈沖參數(shù)得到的低頻脈沖進(jìn)行疊加得到寬頻帶斷層地震動(dòng)；濾波截止頻率的確定依照以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中，f_c為濾波截止頻率，T_p為脈沖周期，dt為時(shí)間間隔，α為系數(shù)，α的取值根據(jù)脈沖效應(yīng)的類型確定。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換矩陣Z為2×2的矩陣，每個(gè)元素代表斷層一側(cè)法向或平行方向的地震動(dòng)分量，其具體形式為：

9.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法的步驟。