[发明专利]一种海底近断层地震动的拟合方法

说明书

本发明涉及一种海底近断层地震动的拟合方法，包括以下步骤：步骤S1：计算近海场地的地震动传递函数；步骤S2：拟合海底地震动的高频成分，得到近海域近断层地震动的高频加速度时程分量；步骤S3：拟合海底地震动的低频脉冲成分，得到地震动的低频脉冲型加速度时程；步骤S4：将高频加速度时程分量与平移后的低频脉冲型加速度时程叠加，得到海底近断层地震动。本发明能够切实地解决目前跨海结构抗震分析缺乏地震动记录的瓶颈，为海底近断层结构的抗震性能分析提供更为准确合理的地震动输入，有助于推动和提高海洋结构的抗震性能评估。

技术领域

本发明涉及近断层地震动评估领域，特别是一种海底近断层地震动的拟合方法。

背景技术

近断层地震动特性的研究表明，近断层地震动具有区别于远场地震动的两个显著特征：一个是速度时程包含长周期、大峰值的脉冲；另一个是位移时程中可能包含永久地面位移引起的阶跃型脉冲。因此，位于近断层附近的结构会产生更为严重的地震破坏。

由于目前已有的近断层地震动记录十分有限，为解决近断层地震动记录十分有限的问题，有关学者提出近断层地震动的拟合方法，基本思路为：高频成分的加速度时程与低频成分的脉冲成分进行叠加。以上人工近断层地震动拟合方法的出现，使得工程师能更准确地评估位于近断层附近的建筑结构的抗震性能，避免了以往仅以远场地震动来评估抗震性能而带来的危险低估。

然而，已有的近断层地震动拟合方法是基于陆地场地近断层地震动记录而提出的拟合方法。由于海水层的存在，处于海域环境的地震传播规律显著不同于陆地场地：(1)海水层不仅会直接影响地震波在近海场地中的传播；(2)海水层还会增大近海场地土层的饱和度和孔隙水压力，进而影响地震动的场地放大效应。因此，目前针对陆地场地的近断层地震动拟合方法不能适用于拟合海底近断层地震动。

随着我国沿海经济的飞速发展，在海域、滨海地区的地震断裂带附近或穿越断裂带修建大跨交通工程以及大型海洋工程等生命线工程的需求越来越大。例如刚刚建好的海文大桥即受活动断层影响十分严重。另一方面，目前已有的海底近断层地震动记录还较少，无法满目前海洋工程抗震分析的需求。

目前尚无适用于海底近断层地震动的拟合方法，因此，亟需提出适用于海底近断层地震动的拟合方法，以便为跨海结构的抗震分析提供合适的地震动输入，以提高位于近断层附件的跨海结构抗震安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种海底近断层地震动的拟合方法，为对海底近断层结构的抗震性能分析提供更为准确合理的地震动输入。

本发明采用以下方案实现：一种海底近断层地震动的拟合方法，包括以下步骤：

步骤S1：计算近海场地的地震动传递函数H(ω)；

步骤S2：拟合海底地震动的高频成分，得到近海域近断层地震动的高频加速度时程分量a₃(t)；

步骤S3：拟合海底地震动的低频脉冲成分，得到地震动的低频脉冲型加速度时程a₅(t)；

步骤S4：将高频加速度时程分量a₃(t)与低频脉冲型加速度时程a₅(t)叠加，得到海底近断层地震动。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S11：求基岩的动力刚度矩阵[S^R]；

步骤S12：求海底土层的动力刚度矩阵[S^L]；

步骤S13：求海水层的动力刚度矩阵[S^W]；