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研究亮點(diǎn)

海域近斷層脈沖型地震動(dòng)特性——以2016年 Mw6.0 日本Off-Mie地震為例

發(fā)布時(shí)間： 2023-12-01 點(diǎn)擊數(shù)量：23556

研究背景：

隨著沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多跨海大橋和石油平臺(tái)相繼建成。盡管海域和陸域地震動(dòng)存在差異，特別是近斷層地震動(dòng)，但陸域地震動(dòng)記錄仍被用于海洋結(jié)構(gòu)的抗震分析。因此對(duì)海域地震動(dòng)特性的探究很有必要，雖然已有一些研究對(duì)海域地震動(dòng)特性進(jìn)行了探討，但對(duì)海域近斷層地震動(dòng)，特別是海域脈沖型地震動(dòng)的研究仍然很少。本研究識(shí)別并提取了2016年日本Off-Mie地震(M_w = 6.0)的海域脈沖型地震動(dòng)，并探討了海域近斷層脈沖型地震動(dòng)的特性。

研究方法及結(jié)果：

分析了2016年日本Off-Mie Mw 6.0地震的海域近斷層地震動(dòng)特征。將海域近斷層地震動(dòng)的PGA、SA、PGV、D_S5-75和D_S5-95與陸域預(yù)測(cè)模型進(jìn)行對(duì)比。將阻尼比為5%的歸一化反應(yīng)譜下的海域近斷層地震動(dòng)與中國、美國和日本的設(shè)計(jì)譜進(jìn)行了比較。利用HHT方法識(shí)別和提取了海域脈沖型地震動(dòng)（圖1），分析了這些海域脈沖型地震動(dòng)的脈沖參數(shù)特征、時(shí)頻特征和反應(yīng)譜特征。一些值得注意的發(fā)現(xiàn)包括:

1）在0.5 ~ 5.0 s周期內(nèi)的SA值以及PGV值通常高于陸上經(jīng)驗(yàn)關(guān)系預(yù)測(cè)值。相比于Off-Mie地震事件的海域地震動(dòng)歸一化反應(yīng)譜，中國、美國和日本抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的設(shè)計(jì)譜都低估了海域近斷層地震動(dòng)的最大譜值；無脈沖效應(yīng)的海域近斷層地震動(dòng)顯著持時(shí)大于陸域模型的預(yù)測(cè)值（圖2）。

2）與陸域脈沖型地震動(dòng)比較，Off-Mie地震的海域脈沖型地震動(dòng)的脈沖周期大于相同震級(jí)的陸域脈沖型地震動(dòng)。當(dāng)斷層距小于20 km時(shí)，海域脈沖型地震動(dòng)的脈沖幅值超過選取的陸域脈沖型地震動(dòng)的脈沖幅值。

3） Hilbert譜分析表明，海域脈沖型地震動(dòng)的主要頻率范圍為0 ~ 4 Hz，低于陸域脈沖型地震動(dòng)的主要頻率范圍。四分之三的海域脈沖型地震動(dòng)記錄的動(dòng)力放大系數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的周期長于設(shè)計(jì)譜的特征周期。在中長周期段，海域脈沖型地震動(dòng)記錄的動(dòng)力放大系數(shù)大于陸域脈沖型地震動(dòng)記錄（圖3）。

該成果發(fā)表在國際期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（Jinjun Hu*, Longbing Ding, Xutong Zhou, Mingji Liu, Jingyang Tan. Offshore near-fault pulse-like ground motions: An insight into the DONET1 seafloor ground motions from the 2016 Mw6.0 Off-Mie earthquake in Japan. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2024, 176: 108326. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2023.108326）（IF：4.0，*通訊作者）。

圖1 部分海域脈沖型地震動(dòng)記錄：（a）KME17臺(tái)站，（b）KME18臺(tái)站，（c）KME19臺(tái)站，（d）KME20臺(tái)站

圖2 2016年Mw6.0 Off-Mie地震的顯著持時(shí)與陸域GMPEs的比較:(a) D_S5-75和(b) D_S5-95

圖3 (a)陸域設(shè)計(jì)譜、海域和陸域脈沖型地震動(dòng)記錄的水平向歸一化反應(yīng)譜; (b) 陸域設(shè)計(jì)譜的水平向歸一化反應(yīng)譜與海域和陸域脈沖型地震動(dòng)記錄的水平向歸一化反應(yīng)譜的均值

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