[发明专利]一种基于建筑物地震响应等效的爆破地震波模型构造方法

说明书

本发明公开了一种基于建筑物地震响应等效的爆破地震波模型构造方法，包括如下步骤：选择实测爆破地震波速度信号作为待模拟信号；将爆破地震波速度信号转换为加速度信号；计算建筑结构分析对象在加速度荷载作用下的结构响应，并记录顶层速度响应的幅值；将爆破地震波速度信号进行多分辨小波分解和重构，确定能量比例达10％以上的重构子信号的主频和幅值；构造待模拟信号的爆破地震波模型：采用同一时程分析法，计算与顶层速度响应幅值结果相同时的a的具体取值；将求出的具体a值代入所构造的模型中，得到基于建筑物地震响应等效的爆破地震波模拟信号的具体表达式，得到的爆破地震波模型不仅具有实测波形的特性参数，还能适用于爆破地震效应机理研究。

技术领域

本发明属于爆破地震效应评价和工程结构抗震领域，尤其涉及一种基于建筑物地震响应等效的爆破地震波模型构造方法。

背景技术

爆破地震波信号作为动力荷载输入来研究爆破地震波对工程结构的地震效应作用机理时，通常有两种形式：实测爆破地震波和人工模拟爆破地震波。由于实测爆破地震波信号的离散性和随机性，基于数值分析方法求解的爆破地震效应结果规律性不明显，且很难进行爆破地震效应机理相关的结构动力方程推导，因而一般求不出具体问题对应的解析解。爆破地震波模拟信号虽能够按照期望条件人工合成具有不同主频、振幅、持续时间等主要特性参数的波形，但即使合成的爆破地震波信号在特性参数和形态上高度相似，而加载到特定结构后所输出的结构地震响应幅值差异较大。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种基于建筑物地震响应等效的爆破地震波模型构造方法，利用该方构造的爆破地震波模型不仅具有实测波形的特性参数，还能适用于爆破地震效应机理研究。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于建筑物地震响应等效的爆破地震波模型构造方法，包括如下步骤：

S1：选择实测爆破地震波速度信号v₀(t)作为待模拟信号；

S2：将爆破地震波速度信号v₀(t)转换为加速度信号a₀(t)；

S3：利用时程分析法计算建筑结构分析对象在加速度荷载作用下的结构响应，并记录顶层速度响应的幅值；

S4：将爆破地震波速度信号v₀(t)进行多分辨小波分解和重构，确定能量比例达10％以上的重构子信号的主频f_i和幅值A_i；

S5：构造待模拟信号的爆破地震波模型，如下式所示：

其中：

ω_i为主频f_i对应的角频率，ω_i＝2πf_i；

A_g为地震波调幅系数，为保持模拟信号与待模拟爆破地震波信号的幅值A₀相等，取n为满足条件的重构子信号数目；

e^-at为衰减函数，其中参数a为一常数；

S6：采用S3步骤中的同一时程分析法，计算参数a取不同值时同一建筑结构分析对象在S5步骤所构造的爆破地震波模型作用下的顶层速度响应幅值，记录与S3步骤中的顶层速度响应幅值结果相同时的a的具体取值；

求解构造的爆破地震波模型作用下的结构响应时，需要先通过对公式(3)一阶求导得出加速度荷载模型，然后通过某微小的时间步长将模型离散成一系列的加速度信号序列。

S7：将S6步骤中求出的具体a值代入S5步骤所构造的模型中，得到基于建筑物地震响应等效的爆破地震波模拟信号的具体表达式。