随机合成三个分量高频地震动的探讨

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强烈地震动是引起地震灾害的主要因素。近场强地震动主要特征的变化颇为复杂,受震源破裂过程的控制十分显著。基于有限断层震源模型的高频地震动随机合成,有利于表达大地震近场地震动的破裂方向性效应、上盘效应等。重大工程抗震验算中往往要求考虑两个,甚至三个方向地震作用的联合效应。本文研究随机合成高频地震动中考虑方向性,探讨合成三个分量地震动的可行性,主要进展如下:1.详细分析随机合成法采用的一个点源引起地表地震动傅里叶幅值谱公式的每一项,考察是否与破裂面产状、错动矢量有关。阐述比例系数C通常取常数的理由,指出了计算公式中辐射因子的关键作用。2.综合整理剪切位错理论,归纳列出各向同性、均匀弹性全空间剪切位错点源的位移解,从中提取近场位移部分,转化成包含破裂面产状要素和错动方向的矢量表达式,得出辐射因子计算式。然后,推导有限断层中各子源到台站的离源角和方位角的计算公式,在讨论三分量地震动合成中的方向变换和叠加的基础上,提出了合成三分量高频地震动的一个初步的方案。3.选用反演得到的美国北岭6.7级地震的有限断层震源模型,合成27个近场基岩台站的地震动。逐一计算北岭地震震源模型中各子源至每一台站的辐射因子,统计其数值的范围和平均值,与Boore对辐射因子平均结果的估计相比较,从总体上验证可靠性。计算各台站合成的三个分量地震动反应谱,比较两个水平分量结果与辐射因子取常数合成地震动的反应谱,讨论本文改进的合理性;进一步与实际地震动记录的反应谱比较,讨论本文改进的可行性。4.逐一变化北岭地震震源模型中错动的滑动角、保持其他参数不变,考察各种可能取值对辐射因子的影响、对合成的水平分量地震动的影响,探讨本文改进可能适用的范围。
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