[发明专利]一种随机主余震序列的模拟及随机动力分析方法

权利要求书

1.一种随机主余震序列的模拟及随机动力分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，对随机主余震序列进行模拟

S1：根据工程场地类型获得大量实测序列型地震动加速度时程数据，筛选得到m组实测数据；

S2：对m组实测数据进行反演，获得相应组数的“震源-途径-场地”模型参数；

S3：对反演出来的模型参数进行概率统计，获得最优分布及其分布参数；

S4：产生人工主余震地震动多维随机变量代表点集，并生成N组随机主余震序列组；

S5：建立人工主余震参数间相关性；

第二步，计算随机动力

S6：根据分析对象的物理模型的结构特征，施加约束条件，建立工程结构的有限元模型；

S7：将每一组地震序列作为一次外部荷载，输入有限元模型进行一次随机动力计算，共进行N次计算以遍历所有样本，即进行N次有限元模拟；

S8：在步骤S7的随机动力计算结果中，根据研究所要关注的内容，提取某一或若干感兴趣物理量的N组时程，如应力、位移、安全系数等；

第三步，进行随机响应分析

S9：采用直接概率积分法对步骤S8中的物理量进行概率计算，获得其各时间的概率分布情况；

S10：根据极限状态或阈值，计算该工程结构的动态可靠度。

2.根据权利要求1所述的一种随机主余震序列的模拟及随机动力分析方法，其特征在于，所述步骤S1中根据工程场地类型获得实测数据并对其进行筛选的具体方法为：

根据中国抗震规范，将序列型地震的场地类型分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类，分类研究场地类别对结构响应及损伤状态的影响；筛选实测数据的准则是：

(1)主余震组合为一次地震事件中“主震+震级最大的一次余震”；

(2)选取的主余震组合应该为同一站台记录的数据；

(3)为避免土-结构的耦合作用，台站应位于自由场地或较小建筑物的地面层；

(4)不选择对结构不太可能造成影响的地震，主余震的震级不应小于5级；

最终筛选得到m组实测序列型地震动加速度时程数据。

3.根据权利要求1所述的一种随机主余震序列的模拟及随机动力分析方法，其特征在于，所述步骤S2中对m组实测数据进行反演的具体方法为：

利用“震源-途径-场地”模型，在随机Fourier谱和随机函数模型的基础上分别对震源、传播途径、局部场地进行建模，将影响地震动随机性的关键物理因素抽象为随机变量；A₀,τ,ξ_g,ω_g,a,b,c,d是主余震最基本的物理参数向量：A₀为震源幅值系数，反映震源强度的影响；τ为Brune震源系数，反映震源断裂的时间过程特性；a、b、c和d为等效频率-波数关系的经验参数；ξ_g和ω_g分别为局部场地的等效阻尼比和等效卓越圆频率，局部场地的变化为线性时，ξ_g和ω_g可视为不变；A₀、τ、a、b、c、d六个二维随机变量识别步骤如下：

(1)对每一组采样得到的实测数据进行Fourier变换，获得其Fourier幅值谱和Fourier相位谱；

(2)利用式(1)的幅值谱模型和最小二乘法，识别主震振幅谱模型中随机变量τ_M，和的值；

其中，A(λ,ω,R)为地震动加速度时程的Fourier幅值谱模型；λ为基本物理参数向量，λ＝[A₀,τ,a,b,c,d,ξ_g,ω_g]；ω表示圆频率；R表示震中距离；K是衡量摩擦力衰减效应的系数，此处K＝10^-5s/km；

(3)令根据余震的Fourier幅值谱重复步骤(2)，获得和τ_A；

(4)将记录地震序列Fourier相位谱通过式(2)转化为相位差谱，计算得到相位差谱的分布形式；

式中，是对应于第k个频率ω_k的第k个相位；是对应于第k-1个频率ω_k-1的第k-1个相位；

(5)识别传播介质系数a、b、c、d的值时，通过式(3)表示的Fourier相位谱计算相位差谱，重复步骤(4)直到模型相位差谱与实际相位差谱重合；为提高效率，采用遗传算法识别；

式中，Φ_R(λ,ω,R)为地震动加速度时程的Fourier相位谱模型，其余字母含义同上。