[发明专利]一种具有永久位移的强震动位移时程仿真方法

权利要求书

1.一种具有永久位移的强震动位移时程仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，加速度记录基线初始化，即记录的每个采样点数值减去事前时间段T记录的平均值；

步骤2，采用二阶Butterworth低通滤波对基线初始化的加速度记录进行滤波；

步骤3，对低通滤波后的加速度记录积分得到速度时程；

步骤4，对于速度时程从事前记录时间的结束点作为第一个分界点t₁，第二个分界点t₂则搜索从第一个分界点的下一个采样点开始选取直到事后时间记录的开始点，两个分界点把记录分成了三部分，首尾两部分采用直线拟合，中间部分利用两点三次Hermite插值分别拟合；

步骤5，计算每个分界点t₂所对应的积分位移时程；

步骤6，计算位移时程末尾10％的位移平坦度，对于t₂时间点的确定，需要建立一个判断参数，作为地面推移至永久位移时间点的判断依据，也就是通过方程式自动迭代计算，搜索t₁到记录结束这段时间内的时间点，使得t₃时间点后的位移时程尽可能达到幅值不变的平坦直线状态；对于每一个t₂值，都需要计算平坦度系数，用于显示校正位移在t₃与记录结束之间的平坦程度；把t₃与记录结束之间位移的平均值作为最终的永久位移，并计算其标准方差σ；利用最小二乘法对于t₃与记录结束之间的位移作线性拟合，位移的线性校正系数为r，并计算其坡度，坡度系数为b，平坦度系数φ计算公式如下：

其中，

x_i代表校正后的位移时程末尾部分数据点，代表校正后的位移时程末尾部分数据点的均值，y_i代表校正后的位移时程末尾部分数据点直线拟合后的各数据值，代表校正后的位移时程末尾部分数据点直线拟合后的各数据值的均值，n代表校正后的位移时程末尾部分数据点的个数；

步骤7，排除非正常位移时程，然后选取最大平坦度对应的位移时程即为校正后的位移时程，从而获得永久位移，与距离台站5km范围内同震位移台站获得的同震位移进行比对。

2.根据权利要求1所述具有永久位移的强震动位移时程仿真方法，其特征在于，在步骤7中，排除非正常位移时程的依据如下：(1)加速度与速度时程的初末速度为零或接近零，并且不应出现明显的基线漂移现象；(2)位移时程在经过峰值位移PGD的对应时刻后，其位移时程趋势会趋于靠近时间轴，最终一段时间内保持不变，即平行于时间轴；(3)永久位移与峰值位移PGD的符号相一致，即同为正或同为负；(4)永久位移的绝对值不超过10m；(5)峰值位移PGD出现的时刻位于PGA或PGV对应时刻附近，不出现在位移时程的末端。

3.根据权利要求1所述具有永久位移的强震动位移时程仿真方法，其特征在于:在步骤6中，线性校正系数r用以判断数据的离散程度，坡度系数b为对于产生永久位移段的时程部分进行最小二乘法线性拟合所得直线的斜率，用以确定拟合直线与时间轴的位置关系；σ反映了t₃时间点至记录结束这段时间内位移波形的变异系数，用于表征地震动位移接近稳定状态的程度。

4.根据权利要求1所述具有永久位移的强震动位移时程仿真方法，其特征在于:在步骤1中，事前时间段T为10s或20s。