地震波頻率非平穩對土石壩非線性結構響應影響研究

張 饒，金 峰，黃杜若，劉 寧

(清華大學 水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室，北京 100084)

1 研究背景

大壩抗震分析與評價對保障工程運行安全有著重要意義，其關鍵問題之一是確定合理的輸入地震波，不同輸入地震波的結構動力反應可能差異巨大[1-3]。由于受到強震監測歷史短暫和設備的限制，目前符合設計標準的實測地震波較為匱乏，人工地震波成為工程抗震設計時程分析的主要地震輸入來源。現有的人工地震波合成方法主要分為物理模擬方法[4-5]、隨機分析方法[6-8]和混合方法[9-10]。其中隨機分析方法是一種經驗校準逼近方法，利用一定數量的經驗參數直接模擬生成地震波，具有所需參數少、計算成本低等優點，能在短時間內產生大量地震波，在抗震分析中應用廣泛。

傳統人工地震波合成方法的主要目標是將人工地震波的反應譜和設計反應譜匹配[11]。但真實地震動非常復雜，具有非平穩特征。為研究地震動頻率非平穩性影響，Yeh等[12]發現時變頻率對非彈性退化系統響應有顯著影響。曹暉等[13]以鋼筋混凝土框架為研究對象，發現如果頻率成分在時間上的分布特征不同，結構的動力響應結果有著明顯區別。李英成等[14]以上海某深厚覆蓋場地為背景，發現地震動非平穩性對覆蓋土層非線性反應的影響不容忽視。張翠然等[15]發現實際地震動與只考慮擬合反應譜的強度非平穩時程輸入引起的壩體非線性反應有著較大區別。俞瑞芳等[16]對大跨度橋梁結構進行分析，發現未考慮頻率非平穩性的地震動存在低估非線性結構響應的風險。……