人工地震动合成
? ? 關于地震波擬合,一般的要求是,擬合后的地震動時程不僅要符合目標譜,而且需保證加速度、速度和位移都不出現零飄。一些軟件擬合出來的時程,可以保證加速度不漂移,但速度,特別是位移,往往出現零飄(圖1),這對于需要位移控制的地下工程特別不可接受。
? ? 將漂移的時程改造為不漂移,最簡單的方法,是基線修正。 基線修正有兩種方法:
? ? ?第一種,基線調整,實際是在原時程上疊加數階時間函數,其優點是幾乎不改變原時程幅值和反應譜,位移也“無”漂移。 但這種方法改造出來的時程,雖然位移頭尾都歸零,但其往往含有長周期成分,可視為存在長周期漂移(圖2)。
? ? 第二種,濾波。對原時程進行高通濾波。此時,存在截止頻率選擇的問題。圖3為30秒高通濾波后的時程,可以看出,長周期漂移有了一定改善,但仍然存在長周期趨勢。 長周期濾波的優點是之一是,修正后的幅值和反應譜變化較小。 圖4為10秒高通濾波后的時程,此時,肉眼基本看不出長周期漂移了,但其缺點是,幅值和反應譜都發生了一定的變化,可能超過誤差容許范圍。
? ? 對漂移時程改造的另一類方法,是各種時域或頻域內的調整。 其中時域小波法,為比較受推崇的方法之一。其要點是,利用時域小波,對原時程進行局部改造,其優點是,對原時程的改造很小、很容易控制加速度峰值和反應譜的誤差范圍,且能同時控制速度和位移峰值、能實現多阻尼比時程的擬合,構建不漂移的時程則是小目標了。
? ? 根據自編的小波時程擬合程序測試結果,單阻尼比能很好擬合,高精度多阻尼比擬合還是比較困難,一般誤差能控制在10%,較難達到5%。 這可能還是自編程序算法上存在的問題。圖5為相同時程,濾波6秒,小波改造后的時程。
圖1 位移漂移的時程
圖 2 基線調整后?
圖3 30s濾波后?
圖 4 10s濾波后
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圖 5 濾波+小波調整后 (峰值不變,容差滿足)
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總結
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