Page 48 - 2022年第53卷第8期

图 １０ 下游坝趾最大水平位移分布及变异系数图

图 １１ 上游坝趾最大水平位移分布及变异系数图

５ 不同频率非平稳性地震波作用下的土石坝坝体响应分析

５．１ 实测与模拟地震波数据库 从 １９７１年 ＳａｎＦｅｒｎａｎｄｏ地震、１９７９年 ＩｍｐｅｒｉａｌＶａｌｌｅｙ地震、１９８９年
ＬｏｍａＰｒｉｅｔａ地震、１９９４年 Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震和 １９９９年我国台湾集集地震共 ５场历史大震中，选择了 １７
条实测地震动记录，其均具有较为强烈的时 － 频非平稳特征。以实测地震波为目标，通过上述人工地
震波合成方法，生成了两组人工地震波：克隆模拟地震波组、对比模拟地震波组，每组波 １７条。克
隆组地震波与实测波保持了相同的频率非平稳性、反应谱、能量累积过程和重要持时等特征；对比组
地震波和实测地震波匹配相同反应谱、能量累积过程和重要持时，但频率非平稳性明显不同，该组地
震波均接近平稳。示例地震波如第一节中的图 ３所示。
图 １２将两组模拟地震波的阿里亚斯强度 Ｉ、重要持时 ｔ 以及非平稳性参数 ρ （ｔ，ｆ） ｍａｊｏｒ 和 ρ （ｔ，ｆ） ｍｉｎｏｒ
５ － ９５
ａ
同实测地震波组进行了对比。在图 １２（ａ）（ｂ）中，克隆组与对比组模拟地震波的 Ｉ和 ｔ 值几乎落在
５ － ９５
ａ
１∶１直线上，表明模拟地震波能够很好地与实测地震波的这些特征相匹配。针对地震动非平稳特性表
征量 ρ （ｔ，ｆ） ｍａｊｏｒ 和 ρ （ｔ，ｆ） ｍｉｎｏｒ ，我们从图 １２（ｃ）（ｄ）可以看出，克隆组模拟地震波的数据值都落在 １∶１
直线附近，表明其值与实测地震波更接近，非平稳特征接近；对比组模拟地震波的数据值都远离 １∶１
直线，表明其值与实测地震波相差较远，非平稳特征差别大，且其值在 ０附近，表明其接近平稳。
５．２ 基于实测和模拟地震波数据集的土石坝动力响应分析 本节主要研究了地震动频率非平稳性对土
石坝非线性结构响应的影响。利用 ５．１节中的地震波作为输入，以 Ｓｕｃｃｅｓｓ土石坝为例，分别将克隆组
波、对比组波的计算结果同实测波组的计算结果进行对比，研究模拟地震波对土石坝非线性结构响应
无偏估计的性能区别。为了量化不同数据集的性能优劣，定义了残差来衡量模拟波组结果和实测波组
结果的差异，其计算公式如下：

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