• / 6
  • 下载费用:30 下载币  

地震波基线漂移的处理方法

关 键 词:
物探 地震资料解释 地震处理 反演
资源描述:
第34卷第1期 北京交通大学学报 4 垫!鱼』!△Q!星垦曼!!兰 ££垒;垫!673.0291(2010}015地震波基线漂移的处理方法李吉涛,杨庆山(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要:由于受到采集仪器低频噪声、环境背景信号、人为处理误差及初始加速度等的影响,由地震加速度记录积分得到的地震波位移时程曲线会出现严重的零线漂移现象.因此,在结构地震响应的时程分析中,加速度记录需要进行校正.作者在出了一种新的地震波基线漂移的处理方法,改善了加速度记录的积分性质,保证了由加速度积分得到的速度和位移时程终点均为零,并保持了地震波加速度的峰值、持时、频谱等特性.通过在实际工程的应用,验证了该校正方法的合理性.关键词:加速度记录;漂移;校正方法;地震波特牲中图分类号:0327;献标志码:嘶.00044,he a to of to be 0 it be in of on of s a is to of of of cy a is to of ey 震反应分析所使用的地震波来源于真实地震动的数据采集和地震动的人工合成.地震动采集的数据大都是以加速度时程的形式给出,而速度和位移时程通常由加速度积分获得.如果不考虑地层断裂、裂缝等因素,在地震结束后,地面运动应该回归初始状态,即地面位移、速度、加速度应该归零.但是,由于地震动采集过程中存在低频仪器噪声、低频环境噪声、加速初始值和速度初始值及人为操作误差等诸多原因,可能导致由积分得到的速度和位移时程在终点时刻非零,即零线漂移【1一方面,在地震动的人工合成计算中,人们往往比较注重对加速度时程的研究,而速度和位移时程仅仅通过地震加速度时程简单的积分运算得到,这也导致速度和位移时程表现漂移现象…3.同时,在结构地震作用下的时程分析中,若采用相同的数值积分方法和积分步长,位移输入模型可收稿日期:2009.04.30基金项目:国家自然科学基金杰出青年基金项目资助(50725826)作者简介:李吉涛(1978一)。男,河南新乡人,博士生.5115227@.杨庆山(1968一),男。河北晋县人,教授,博士,博士生导师.万方数据2五 !!塞奎望奎兰兰塑 .竺竺堂获得比加速度输入模型更高的计算精度因此,对于地震加速度时程曲线进行校正,以获得合理的位移时程曲线非常重要.对地震加速度的校正方法有两类:一是滤波,即将加速度记录中不合适的波频过滤掉;二是更改加速度的初始值,或者调整加速度的记录,使加速度积分后的位移时程为零.]采用校正方法是通过回归分析,拟合一个函数,使加速度时程上的数值与这个函数叠加,达到积分后的位移值为零.周雍年【5两次零线校正后,再做一次高通滤波,尽可能消除了位移的零线漂移.此方法每步的意义是清楚的,但过程相对比较复杂,而且各步的滤波操作在一定程度上改变了加速度、速度和位移时程之间严格的自然积分关系.并且,过滤直流分量的方法可能改变地震动的时一频非平稳特性【6过滤波和修改加速度能够很好的处理位移漂移现象,但是加速度的峰值也会发生改变.针对这一问题,留加速度的峰值,此方法思路明确,但不能同时校正速度和位移两项漂移【7j.本文作者在,在不考虑地面永久变形的前提下,使校正后的地震波速度和位移最后时刻都能归零,使处理后的加速度具有良好的积分性质,并不改变地震加速度频谱主要性质,还保留了加速度的最大峰值,以满足结构工程的时域分析中有效输入地震波的需要.1 加速度时程可以看作是系列脉冲的叠加,如图1和图2所示.对于一条地震加速度记录,终点时刻位移比,可以看作是每个加速度脉冲积分后的累加,可表式为I I’u,=∑“i=∑(£,一f△‘=△u (1)i=l i=1地震加速度校正示意图 \l。f,图2地震加速度脉冲 字(t,一i△t=口,:一掣 (3)口p 2一瓦‘ 。:一盟 (4)2一——4,■一刈㈥扯I(1+口。竽)%…∞’2改进的校正方法可以将终点时刻速度调整为零[7],但不能将终点时刻的速度和位移同时校正为零,这与实际情况不符.因此,为了调整位移和速度归零,根据点时刻的速度为吐,=∑吐i=∑髓f△t=△D (6)加速度调整值为拦i’=m+nT(i),i=l,2,…,L (7)式中:吐为构造校正加速度的函数;m,的系数.“应满足终点时刻的位移u,和速度吐正后的加速度为牡‰篓+一1譬拳暑㈤为了避免在正时间。工不易过短,避免调整值L/i’与豇正后的加速度积分获得的速度和位移终点时刻归零,即万方数据竺!塑 奎童望竺:兰苎鎏兰竺竖堑竺竺里垄兰 壁2,吐,=∑ (9) 3校正方法有效性验证i=1u,=∑(t,一i" (10)由式(9)和式(10)可求得m和,2(3/,U+m 2一————1瓦=西再——一(11)6(2/,U+△“一 三()d‘3(12)如果将校正时间方法就成为j,既对于全部加速度数值进行调整.但此时将会改变加速度峰值部分,对于真实的地震台记录,会降低其准确性.86,、4窀2≤0—7.992m/s· I ‰= 2(a)加速度‰=8.027酬 4 6 8 10 12 14 16t/s(a)加速度O.60.4,、0.2警0.0≤.0.28采用称一条人工波(简称行校正.两条波的地震特性如表条波的加速度峰值分别出现在4.04 6 s,为不改变加速度峰值,校正的时间分别为前3 .校正后的加速度时程曲线分别见图3和图4.裹1两条加速度记录地震特性 of 4 6 8 2 14 16 18t/s(b)速度0.6{o.40.2图3 Oa' 0.2—0.1鼍0.0葛。O·1.0.4t/s(b)速度(c)位移法法图4某人工地震波 A 正前的于正时间为3 s,经点时刻的速度也 后的速度时程的峰值由0.600 m/66 m/s,不归零.采用移时程的峰值由0.633 3l 111.采用改分别对正后两条波的加速度峰 进后的校正方法校正后,速度时程和位移时程的峰值并没有改变.采用分别变为0.690 m/64 m,速度和位移峰和点时刻的位移可以很好的归零,终点时 值相比,其是位刻速度尽管向零轴靠近,但仍然存在偏量,.这是由于校正时间取得较短,校正分量数值较0.088 m/46 m/s,07 m/,导致积分后的位移增量二次扩大.对于一0.021 m/s.采用改进的校正方法校正后,时间为6 8,两种校正方法校正后的速度和位移峰好地消除了 值分别为0.250 m/46 m,0.259 m/.183 m,两种校正方法结果峰值差别不大.因此,20246802468法法万方数据鲣 !!塞奎兰奎兰兰堡 竺竺堂采用改进后的方法,校正时间不应过短.频谱特性如图5和图6所示.从图5可以得出,傅里叶幅值谱s。除了长周期略有偏差,其他几乎没有什么变化.(a)绝对加速度反应谱对比.从图6可知,经两种方法校正后的绝对加速度反应谱没有什么变化.由此可见,经过改进的方法校正的地震波,依旧保持校正前地震加速度的特性.(b)某人工地震波圈5加速度傅里叶幅值谱比较图of a)b)某人工地震波圈6加速度反应谱比较图 of 采用人工波对一刚架结构进行身励分析.刚架截面尺寸为O.1 m×0.3 m,材料的 :{:j;密度为7.8×103 kg/性模量为210×109 -i:.刚架结构模型尺寸如图7所示.卜—上——÷ of 以看出,在未校正的加速度计算结果中,支座点时刻的位移分别达到1.77 4 m.经过座除了漂移现象.图9为未校正的加速度计算结果中,支座处1 m/5 m/s.经过O.20.0.O.2.0.4一O.6.O.8.1.0.1.2O 2 4 6 8 10 12 14 16t/s(8)5可消除速度漂移现象.O.3O.20.1暑0.0≤ 一正法正法0 2 4 6 8 10 12 14 16咖5结论(a)00.2葺0.0¥一O 2 4 6 8 2 14 16t/s(b)方向的速度响应 提出的改进的校正方法,在控制合理的校正时间,能够有效的消除地震记录或者人工波积分后速度时程、位移时程的零线漂移现象.2)经过校正的地震加速度时程的频谱特性几乎没有发生变化,同时也保证了地震加速度峰值没有改变.3)采用本文校正方法,可以很好地分析结构的地震响应,得出合理结果,对实际工程地震分析具有应用价值.参考文献:[1]].of 997,87(4):932—944.[2] il] .999 ].of 002,92(4):1543—1560.[3]范留明,李宁,黄润秋.人造地震动合成中的位移误差分析[J].工程地质学报,2003,儿(1):79—84.I o—].003,11(1):79—84.(4]田玉基,杨庆山.地震地面运动作用下结构反应的分析模型[J].工程力学,2005,22(6):170—174.].005,22(6):170—174.(hi—5]周雍年,章文波,于海英.数字强震仪的长周期误差分析[J].地震工程与工程振动,1997,12(2):U ].997,12(1):1—9.(6]李建波,陈健云,林皋.相互作用分析中地震动输入长周期校正研究[J].大连理工大学学报,2004,44(4):550—555.].004,44(4):550—555.(7] ].3rd 2002:392—399.万方数据地震波基线漂移的处理方法作者: 李吉涛, 杨庆山, 北京交通大学,土木建筑工程学院,北京,100044刊名: 北京交通大学学报英文刊名: F (期): 2010,34(1)被引用次数: 0次参考文献(7条)997(4) 999 002(4)造地震动合成中的位移误差分析[期刊论文]003(1)震地面运动作用下结构反应的分析模型[期刊论文]005(6)字强震仪的长周期误差分析 1997(2)互作用分析中地震动输入长周期校正研究[期刊论文]004(4) 002相似文献(2条)场数字强震仪记录误差分析与零线校正方法 9(6)本文对数字强震仪记录进行了误差分析,并对国家强震动台网入网的5种型号数字强震仪系统作了振动台对比试验,振动台试验中强震仪记录到的加速度两次积分得出位移时程与试验时记录到的绝对位移进行比较,计算位移和振动台绝对位移完全一致;方法对大地震近场仪器墩会发生倾斜或产生永久位移时加速度记录的零线校正有明显效果,建波 结构005在水坝、桥梁等大型建筑物的地震响应分析中,文基于阻尼溶剂抽取时域算法(在有限元法框架内,从无限地基动力计算模型的建立,输入地震波计算模型的建立,到散射场波动问题求解,相互作用系统动力响应分析,结果数据场的图形分析与处理等方面,开展了一系列研究工作:导了动力相互作用时域子结构分析的基本动力方程;从结构的一般动力平衡方程出发,常需要同时输入地震波的加速度、基坑散射场)对相互作用输入地震动产生的影响,文中以动力相互作用时域分析为手段,并利用已建立的地基无限域时域计算模型,算法完全在有限元法框架内实现,体现了时域数值算法信息完备的优势,于单元本身的插值性质,完善与发展了母单元绘制技术,克服了计算机图形学经典绘制技术中容易造成有限元模型拓扑结构被破坏、中详细地给出了各步骤的具体实现算法,文算法完全在有限元法框架内实现,在应用方面具有良好的适宜性和可扩展性,:西安交通大学(授权号:010年7月9日
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:地震波基线漂移的处理方法
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-8504.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开