[发明专利]基于水电工程水工建筑物抗震设计的人工地震模拟方法

权利要求书

1.一种基于水电工程水工建筑物抗震设计的人工地震模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取若干阻尼比及与阻尼比对应β_max的标准设计反应谱作为目标谱，并对目标谱进行离散化，β_max为标准设计反应谱的最大值；

S2：采用频域法生成阻尼比为5％、β_max为2.5的设计反应谱作为目标谱的初始人工地震波；

S3：采用时域法对初始人工地震波进行修正，并将修正后的结果与步骤S1中选取的目标谱拟合得到第一次近似解；包括：

S31：采用初始人工地震波计算出初始人工地震波的反应谱，得到初始人工地震波的反应谱与目标谱在离散点处的差值；

S32：根据差值计算人工地震波时域变分，并采用时域变分与初始人工地震波合成人工地震波的第一次近似解；

S4：采用频域-时域混合迭代方法修正步骤S3获得的第一次近似解，直至第一次近似解的精度达到步骤S1中选取的目标谱的精度，并采用修正后的第一次近似解作为人工地震波；包括：

S41：计算第一次近似解的傅立叶幅值谱和阻尼比为5％时的反应谱；

S42：采用步骤S1中的目标谱与第一次近似解的反应谱的比值修正第一次近似解的傅立叶幅值谱，再通过傅立叶逆变换生成人工地震波的第二次近似解；

S43：计算第二次近似解在步骤S1中选取的阻尼比下的反应谱值，并获得第二次近似解的反应谱与目标谱在离散点处的差值，获得第二次近似解的时域变分，第二次近似解的时域变分与第二次近似解的合成得到人工地震波的第三次近似解；

S44：若第三次近似解满足离散化目标谱的精度要求，则将第三次近似解作为最终求得的人工地震波；若第三次近似解不满足离散化目标谱的精度要求，令第三次近似解为步骤S41中的第一次近似解，并返回步骤S41；

S5：重复步骤S2-S4，直至获得相关系数不大于0.3的三条人工地震波，并选取其中两个作为水平地震分量，一个作为竖向地震分量。

2.根据权利要求1所述的基于水电工程水工建筑物抗震设计的人工地震模拟方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：

S21：采用目标谱计算出人工地震波的功率谱，通过功率谱得到傅立叶幅值谱，并用其加上随机相位作傅立叶逆变换，再将傅立叶逆变换的结果加上强度包络线得到人工地震波；

S22：计算人工地震波的反应谱，并用目标谱与人工地震波的反应谱的比值更新傅立叶幅值谱，重新生成人工地震波，并返回步骤S21；

S23：当循环执行步骤S21-S22达到预设的次数后，采用最后一次得到的人工地震波作为初始人工地震波。

3.根据权利要求1所述的基于水电工程水工建筑物抗震设计的人工地震模拟方法，其特征在于，所述标准设计反应谱的形状参数为：

当标准设计反应谱的周期T位于0～0.1s的区段内时，β(T)取1.0到β_max线段内的值；当标准设计反应谱的周期T在0.1s至特征周期的区段内时，β(T)取最大值β_max；

当标准设计反应谱的周期T在特征周期至3s的区段内，β(T)按公式β(T)＝β_max(T_g/T)^0.6取值；β(T)为标准设计反应谱的值，T_g为标准设计反应谱的特征周期。

4.根据权利要求2所述的基于水电工程水工建筑物抗震设计的人工地震模拟方法，其特征在于，所述β_max的取值为：

当建筑物类型为土石坝时，β_max取1.60；

当建筑物类型为重力坝时，β_max取2.00；

当建筑物类型为拱坝时，β_max取2.50；

当建筑物类型非土石坝、重力坝和拱坝时，β_max取2.25。