从真实地震最大化学习.docx
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从真实地震最大化学习
从真实地震最大化学习
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摘要
地震工程界正需要一个集中的,可访问的关于地震和结构信息数据库,。
太平洋地震工程研究(PEER)中心正在开发所谓的抗震性能天文台(SPO),以便于从售前及震后调查组织的技术数据的集合抗震性能数据库。
这些调查程序已经开发并在现场进行测试,并确定数据采集的有效的方法。
本报告中包含的数据库和这些程序的发展的摘要,并覆盖该项目
背景下,开发的方法,遇到的问题,以及该项目的最终状态。
引言
地震作为自然发生的实验,并为结构的抗震性能提供了丰富的数据。
地震调查是该数据用于收集的普遍做法。
目前,各个独立的组织进行自己的调查,采用自行确定的程序和独立存储来组织他们的数据。
由于这种做法缺乏合作,大部分的数据收集工作的不同步,从而导致冗余的记录,普遍缺乏数据结构的总体汇编,并造成时间和其他资源利用的低效率。
这为地震调查的简化的方法及存档和组织收集到的信息常用的中心节点创造了一个需要。
该项目旨在开发一个数据库和程序使用预和灾后调查。
这样做的目的是为了培养及时在地震后收集数据的凝聚力,并提供组织的中央系统的有关地震工程领域的抗震性能分析的所有信息。
这使得这一研究项目有些独特。
该项目的工作不是试图回答一个具体的问题,而是针对朝一个特定的解决上述问题的工作。
peer正在该项目中促进地震工程社区和争取实现这一需求承担积极责任。
在SPO被设计为针对归档,组织,和使用地震和结构信息的中央系统。
本报告内容涵盖了PEER的努力直接通过这个项目强调了其重要性。
背景涵盖了地震调查程序和数据库的现状。
该方法论部分涵盖了地震调查程序和SPO的发展的规划。
结果部分介绍了项目的关于调查程序和SPO的现状,突出了具体的调研,并与项目的评估,需要继续这些工具同行的进步和发展今后的工作总结开发
1.1背景:
当前现状
用于地震调查和一个系统存储和组织所收集的数据的程序的需要并不是新的。
通过各种组织开发,以满足他们的需求的程序和存储系统已经被开发出来。
在地震工程领域缺乏的是一个集中和共享式的结构抗震性能数据的很容易使用的抗震性能分析的中心,。
在此资源的发展中,重要的是知道和理解当前存在关于这方面的需要以及如何能够提高这些工具。
1.1.2当前地震调查程序
地震调查是一种以收集结构抗震性能的数据常见的做法。
因此,各种组织都独立开发自己的手册和进行这些调查的程序。
然而,大多数这些预存调查协议仅针对震后调查。
对于这个项目,以前由交通局和地震工程研究所(港汇指数)既定的程序进行了引用开发震前的调查指南。
与此出现的一个困难是,并没有帮助建立一个预地震检查的具体指示。
抛开这种担忧,这些手册在通过该方法在震后调查的具体利益的鉴定方面是有用的,他们提供了方向和参数来进行震前调查程序所必需的信息。
为这个项目开发的震前调查程序的副本可以在同行的前和震后调查计划(见本卷第3.9节)找到。
1.1.3抗震性能分析
所述显著潜在使用的数据库是,它可以进行一个抗震性能分析时充当组织和可搜索的数据的资源。
通过编目照片和其他数据有关的利益结构和使用元数据,使搜索,模式可以为某些标准结构的行为进行标识。
例如,一个假设使用该数据库将是要搜索的剪切裂纹的照片在土壤类型C中的所有混凝土箱梁桥,从里氏6.0地震或更大加利福尼亚所得。
通过创建图案结构引用这样一个庞大的图书馆,更为准确的抗震性能评估可以通过分析进行。
收集的数据库中的信息的可用性和存储是使SPO从其它类似或相当的档存档鲜明区分开来。
1.2方法:
程序和数据库的开发
该项目的主要目标是双重的。
数据库的发展与调查程序的开发和使用的进步是相互联系和相互依存的。
通过测试在外地的程序,进行改进使过程更有效和高效,收集到的数据可以在数据库中被输入作为用于将来使用的参考。
另外,通过使用该数据库作为主存档数据,其功能和接口的可用性进行了测试和改进。
这两个目标是一体,彼此必须同步发展。
在这种背景下,此项目的总体过程可以更准确地理解为连续的网,如图4.1。
此图形表示,因为每个单独的方面是在进一步发展流动,这个项目的进展在一个周期的重演。
Figure4.1Flowdiagramofprojectprocedure.
上面的图说明了项目过程的持续性。
第一个阶段是参与收集数据,以确定利益和参考结构制定地震调查程序的初步研究。
这就导致了规划和进行调查,同时测试程序,包括收集数据。
这些数据然后输入到SPO,这本身就测试出接口和促进数据库的发展。
未来的调查是采用基于经从以往的程序中剥去经验并在规划阶段再重复了一遍。
这种循环最初具有一个线性单元,但随着时间的推移形成新的网,其中每个步骤流入一个新的阶段,从而导致该项目的全面发展。
1.2.1初步研究:
利益结构识别
在这个项目开始时,除了初步的研究之外的一个主要工作是进行文献回顾。
包括寻找什么已经存在于地震调查程序和数据库方面,阅读PEER在关于这个项目已经完成的工作[马欣等人过去已经完成。
2012]。
在任何可以在现场进行测试的调查之前,必要的是,确定哪些结构将是最有价值的研究为这一项目。
需要一系列潜在结构作为这些最适合的初步调查指导网站。
这第一步包括确定哪些数据是相关的抗震性能分析,并寻求和组织这些信息。
该中心工程强震数据(CESMD)担任这方面努力的出发点。
由于资源的可行性和可利用性,决定这些结构的第一个标准是,他们必须位于北加州,特别是海湾地区,他们不得不地震荷载化仪器。
其位置决定该网站允许被访问,因为它们靠近加州大学伯克利分校。
此外,仪器仪表的要求将提供丰富的在发生地震的情况下的结构的地面运动加速度数据。
这个特定的数据在任何抗震性能分析地震事件后进行将是有益的。
谷歌地球和MicrosoftExcel充当这个数据的收集和组织的主要介质。
由来自美国地质调查局(USGS)的坐标输入到谷歌地球和使用KML文件,记录每一个确定结构的位置信息,如液化危险,衣柜活动断层,以及故障距离很容易收集和记录。
图4.2说明了如何使用谷歌地球的接口,以确定液化危害的各种结构。
(见下页)
Figure4.2GoogleEarthinterfaceshowingliquefactionhazardmap.
收集每一个确定结构的数据包括:
结构名,站号,坐标,液化危害等级,最亲密的活动断层,故障点距离,土壤类型,规划图纸,材料,结构体系,功能,建设年,设计年,改造年,仪器仪表细节,阻尼器和隔离器的存在,建筑规范,基础型,楼层数,平面形状,基本尺寸,弯曲详细信息桥梁,轴承类型,地址和联系方式。
这些信息的主要来源来自结构信息表和规划图纸从(“强震动台站北加州”2011年3月23日),该中心工程强震记录和液化灾害图(“液化危害地图”6月8日,2012)和土壤类型图(来自美国地质调查局“土壤类型图”2012年6月8日)。
一旦此信息被收集,所述结构进行评估,以确定哪些网站应被视为优先级和兴趣点。
这是决定选择一个桥梁和来自各地的海湾地区5点建设:
伯克利,旧金山,奥克兰,马林,以及南湾。
该计划随后大部分预期没有结构马林进行了调查。
1.2.2规划和开展地震调查
一个开发前和震后过程的关键组成部分是到现场实际测试目前的数据收集方法。
如前所述,一个详尽的利益结构清单是产生并用于这些调查的导向。
第一地点参观了附近的加州大学伯克利分校校园,包括PEER图书馆里士满场站,伯克利市政府,伯克利警察局,并位于伯克利市中心的西部大储蓄。
通过在附近地区出发,很容易识别和应用所需的适应于调查程序。
这些调查主要包括拍摄建筑物和桥梁的结构和非结构构件,并采取全球性的镜头,作为对未来的抗震性能研究参考。
由于地震的发生无法控制,所有对于本研究再进行进行包括预地震调查的研究,从而创造了结构的大地震前的产生条件的参考。
这包括拍摄建筑物或桥梁及其周围地区的主要面部的全景,并记录故障的任何潜在领域目前的状况。
通过记录是地震前存在的损伤,可以更准确地评估当余震后调查进行后地震引起的损伤的总量。
手册从不同机构余震后调查,如加州交通局[2012]与地震工程研究院(港汇指数)[2010]开发了震前的调查过程时被使用。
这些是在识别什么将被认为是使得一个参考点会先于地震事件建立之后的一个结构利益地震的点时作为主要参考。
预地震调查,包括获取访问某些结构中,由于部位的位置的安全隐患,并且缺乏用于在数据库和调查程序具体引用的发展和应用过程中遇到的各种问题。
由于调查的性质,进入许多建筑物来记录所有的结构和非结构元件是必要的,这将是相关的抗震性能分析,比较的条件。
这导致需要不仅是进入感兴趣的建筑物,还有拍摄的内部的许可。
这个过程将采取几天到几周的某些建筑物变化。
一个在制定有效的前和震后调查的主要任务是研究比较分析桥梁的建筑时,识别过程中的差异。
这些不同之处包括不同的安全考虑和什么是重要的照片的具体细节。
PEER的前和震后调查计划(见本卷第3.9节)包含本项目开发的程序,地震调查,并提供有关的不同需求和要求的桥梁和建筑的调查细节。
1.2.2.1采取调查时照片的类型
在震前的调查记录数据和观察的主要方法是通过照片。
有四种不同类型的特定调查期间拍摄照片:
全局镜头,局部镜头,全景,鱼眼镜头用于生成360车型。
图4.3至4.6示出这些不同类型的照片。
图4.3所示的例子全球投篮建筑和桥梁。
全球镜头是拍摄整个镜头是图像焦点的照片。
这意味着它们是记录的结构和它的周围整体和一般状况。
图4.4显示了被视为该项目的震前调查的一部分,当地拍摄的例子。
这些类型的照片调查过程中最常见,因为它们被用于记录一个具体元件的状况。
画面的焦点是在图像的特定部分。
它可以像一个桥的一列,或类似的一个公用线非结构元件或在停车结构的天花板上的裂纹的结构元件。
图4.5所示的例子在调查期间采取的全景拍摄。
这些照片配上更大范围以及全球性范围的镜头。
它们可以记录更多的视觉数据,因为它们适合更多的场景中的单个图像。
通过在直接的关系,而在单独的镜头呈现更多的参考信息相互是很有用的。
图4.6显示了使用鱼眼镜头拍摄的照片。
这些照片是对被用来产生在显影360度模型中使用的球形全景图。
Figure4.3Globalshotstakenforpre-earthquakeinvestigations.
Figure4.4Localshotstakenforpre-earthquakeinvestigations.
Figure4.5Panoramastakenforpre-earthquakeinvestigations.
Figure4.6Fisheyeshotstakenforpre-earthquakeInvestigations.
这些照片像全球拍摄,捕捉一切鉴于从一个特定点空间。
用鱼眼镜头拍摄的视野185。
三张照片拍摄于120的间距,以捕捉一些重叠整个视图。
该照片是使用DeWarperdewarped,然后缝合在一起使用AdobePhotoshop。
这个过程是用来产生一个球形全景,最终可能被用来生成360模型类似于谷歌街景。
这些镜头因为提供了用于从一个单一的点的整个房间的预地震的参考因而很有用。
1.2.3制定抗震性能天文台
抗震性能天文台(SPO)是同行正在开发此项目的数据库。
当前在预测试形式,多数据库的可用性仍在发展。
该项目的这一方面还具有多个目标。
第一个目标是为数据在地震工程领域使用的各种结构,主要是照片,收集提供了一个集中的位置。
预先存在的条件和破坏行为作为一个很好的资源,并参考评估的抗震性能分析损害这些原始照片。
下一个目标处理这个档案的可用性。
对SPO的意义在于,它使得通过使用元数据的使用从构造地震调查收集的数据群是可用的。
通过组织与各种标记,标签和分类结构的所有数据,它用于识别的模式和评估结构性能成为可搜索的和有用的。
这使得SPO成为基于性能的地震工程(PBEE)的一个有效工具。
在SPO发展中的主要目标是让更多的用户为导向,有效地组织有关结构和地震数据。
有了这个目标,数据库的整个使用中改建都不断进行。
任何时候当一种附加或改进被确定需要时,它被将记录并且绘制界面变化的原理图以便尽可能有效的交流。
这些草图中的一个的例子示于图4.7,它显示了如何创建界面草图以适应通信SPO。
这些改变是为了通过允许数据和元数据的更详细和精确的输入,以提供更高的可用性到数据库中,同时,也使得它尽可能直观和用人性化。
与SPO的发展相关联的另一个目标是预先填充期间进行的调查,并通过利益结构的初步研究中获得的信息收集的照片数据库。
这提供了新的用户的需要将输入到数据库中,并使用它作为新提交的模板的信息类型的例子。
Figure4.7ImageofsketchforSPOinterfaceaddition.
其中一个项目的最终任务是制定可能被上传到数据库本身的SPO用户手册。
这样做的目的是保持和使用它的开发过程中,得到了SPO记录所有的洞察力。
输入调查数据不时同的图标和菜单的导航,使得这本手册指导用户存储和整理照片、文档和其他数据类型更为轻松、有效。
这一进程的任务包括:
创建和编辑的结构和地震,上传照片到画廊并把其中适用同结构和地震用标签照片的细节联系起来,并分类破坏。
对这些任务和他们的程序的详细信息可以在SPO用户手册(见本卷第3.9节)中找到。
1.2.3.1延伸
该项目的第二个目标是获得与数据库和程序开发中使用了与同行合作和协作等组织的意向项目之外的支持。
希望的是,如果其使用去病毒,信息的数量可作为共享资源将大幅增加并能够获得,而且大大帮助地震工程领域。
有了这个目标,与像美国地质调查局和加州交通局这样的外界组织持续性会议会不断举行以获得该项目的开发的反馈和发现的各种需求的如要求共享的具体数据的支持。
图4.8给出了示意性可视化这个想法,提供视觉数据与SPO共享的概念。
这个图形呈现SPO与来自其他组织的其他外部数据库和资源声像同步的概念。
此外,数据的另一潜在来源是来自不与特定组织相关联的个人。
通过让学生单独或专业人士能够输入数据,安置在SPO财富数据可以不断扩大和发展。
Figure4.8Schematicofdatasharing/inputforSPO.
1.2.4发现和解决存在的问题和担忧
该项目的两个主要方面,震前调查的进行和SPO的发展,遇到的各种问题和挑战。
这些涵盖了从简单的后勤问题到有关项目的外部组织提出的担忧。
如前面提到的,调查的最难方面是在需要时得到进入建筑物许可。
各种来处理这个包括发信给大楼管理人员,安排游览与专业人士在建筑,并简单地访问结构看,尽可能不用预约的努力付出了。
另一个问题是来访的桥梁时,随着调查产生特别的安全性。
大多数桥梁是高速公路立交桥和快速移动的交通,没有人行道需要过马路。
这些条件使认识到周围的环境和由具有两个人在区域外是表较理想非常重要。
这是不断解决的一个显著关心的是利用收集到的信息。
许多建筑经理不会准许进入建筑物或共享结构图纸和计划,除非他们知道什么数据会被用到以及采取哪些措施以保护它。
在一个对恐怖主义相当的担忧社会里,大楼的结构信息是因怕误用而不能完全被公开的。
对这种担忧所提出的解决方案是将落实安全性的措施纳入SPO的账户体系。
可以有不同的帐户给只想从自己的调查数据上传的学生,做基于地震性能研究的地震工程师,还是工厂里想要评估结构的抗震性能的教授。
通过使分层帐户有不同级别的访问权限,数据可以更有效的保护,并且只和适当地使用它的人共群享。
1.3结果:
已完成的调查和SPO状态
因为大多数该项目包括进行调查和将数据输入到所述SPO的,其结果可以被表示为完成的调查和SPO的当前状态。
表4.1所示是一个震前调查,在这个项目中完成了结构的完整列表。
12调查建筑物和桥梁该列表呈现多种结构。
建筑类型包括来自政府建筑与基础隔离,以简单的水泥停车场结构多样化。
这些网站的位置包括伯克利,旧金山,圣何塞市,这表明来自世界各地的湾区选择结构的目标是完成的。
Table4.1
Listofstructuresinvestigated.
BUILDINGS
Structure
Location
DateVisited
BerkeleyCityHall
Berkeley
7/3/12(ext.)
BerkeleyPoliceDepartment
Berkeley
7/3/12(ext.)
GreatWesternSavings
Berkeley
7/3/12(ext.)
SFPUC
SanFrancisco
7/21/12
HaywardCityHall
Hayward
8/16/12
HearstMiningBuilding
Berkeley
7/18/12(ext.)
7/25/12(int.)
SantaClaraEastWing
SanJose
7/23/12
BerkeleyParkingStructure
Berkeley
7/11/12
BRIDGES
Structure
Location
DateVisited
PedestrianBridge
SanMateo
7/24/12
SierraPt.Overpass
Brisbane
8/8/12
580/24Interchange
Oakland
7/9/12
580/13Interchange
Oakland
8/16/12
1.3.1具体调查:
旧金山公共事业委员会
作为该项目的一部分,旧金山公共事业委员会(SFPUC)行上周五,7月20日,2012年该建筑位于旧金山市中心的525金门大道震前调查和2012年夏季完成它是LEED白金认证并被确定为用于此项目的兴趣的结构,因为它是地震由加利福尼亚地质调查局(CGS)仪器如站58509,并利用后张混凝土抗弯芯重新调整结构中的一个的情况下地震。
这些特性使得它有价值具有用于此建筑物预地震参考,使得地震后,任何结构损伤可以更准确地评估和建筑物的性能可以比它的预测值和设计的反应。
图4.9示出了不同类型的被取作预地震勘测的SFPUC的一部分的照片。
多种照片拍摄于SFPUC的震前调查。
照片1距离金门大道和波尔克街交叉口东北角的结构外部的全球性拍摄。
照片2是在13楼一个地方拍摄列20的西侧。
图三是在14楼一个地方拍摄天花板管道取景。
图四是当地拍摄的地震仪器设在地下室。
图五是金门大道和波尔克街,从东北角路口的全景拍摄全球。
Figure4.9PhotosfromSFPUCpre-earthquakeinvestigation.
作为该项目的一部分,旧金山公共事业委员会(SFPUC)行上周五,7月20日,2012年该建筑位于旧金山市中心的525金门大道震前调查和2012年夏季完成它是LEED白金认证并被确定为用于此项目的兴趣的结构,因为它是地震由加利福尼亚地质调查局(CGS)仪器如站58509,并利用后张混凝土抗弯芯重新调整结构中的一个的情况下地震。
这些特性使得它有价值具有用于此建筑物预地震参考,使得地震后,任何结构损伤可以更准确地评估和建筑物的性能可以比它的预测值和设计的反应。
图4.9示出了不同类型的被取作预地震勘测的SFPUC的一部分的照片。
多种照片拍摄于SFPUC的震前调查。
照片1距离金门大道和波尔克街交叉口东北角的结构外部的全球性拍摄。
照片2是在13楼一个地方拍摄列20的西侧。
图三是在14楼一个地方拍摄天花板管道取景。
图四是当地拍摄的地震仪器设在地下室。
图五是金门大道和波尔克街,从东北角路口的全景拍摄全球。
1.3.2当前SPO状况
在整个抗震性能天文台的这个项目在开发,添加新的功能和适应了它的界面上。
这些适应都旨在存储和组织的地震和结构数据时和,目的是使这个过程用户友好尽可能使数据库一样有效和详细。
有一些关键的功能从SPO仍下落不明。
目前还没有搜索功能,以确定结构的抗震性能模式。
由于这是关键的SPO用作一种工具在进行抗震性能分析和所需的评价处,加入这一功能是在SPO发展的下一关键步骤。
尽管在SPO缺少一些关键方面,该数据库已显著进展。
它具有所需的所有商店的地震和结构信息,照片和文件的功能。
通过这种方式,它作为一个可访问归档将至准备好用于通过外部组织使用。
其数据的库要不断扩大和它的界面不断发展。
图4.10显示SPO在目前形式的界面的屏幕截图。
Figure4.10SPOinterface.
此图显示了接口中SPO观看的结构时,在此情况下,SFPUC。
它清楚地组织约像其位置,材料和结构体系结构的一般信息的摘要,并提供了获得与感兴趣的结构相关联的图像。
图中还示出,以相关的文件,并直接与该结构相关联的地震数据的链接。
这些功能的目的是允许任何用户容易地和无缝地识别和访问所有当分析一特定建筑物或桥梁所需的信息。
而不是简单地允许储存和依靠自主查找相关数据的用户,SPO收集并组织其基于当用户输入初始数据到数据库中建立了协会的图书馆。
对SPO和指导其使用功能的更多细节可以在SPO用户手册(见本卷第3.9节)中找到。
1.4结论:
目标评估和未来工作
该项目的最初主要目标是开发前期程序-和震后调查,进行这些调查,并利用收集到的数据来预填充和发展抗震性能天文台。
这些目标都是满足大部分。
需要注意的是实际上进行震后检查是没有范围的一部分,因为它是不切实际的计划地震发生在项目过程中。
然而,开发的过程,旨在涵盖这两种类型的调查,可以在PEER的前和震后调查计划(见本卷第3.9节)找到。
这种发展的SPO也显著了这个项目的时间进展。
通过预填充的照片,从已完成的调查,需要确定利益结构的研究数据库,用于存档或结构和地震资料的实际使用SPO的上涨显著势头。
此驱动器扩展使用SPO被规划为重点的功能被添加到数据库中,以扩大其实用性和作用的地震工程工具来继续进步。
1.4.1未来工作
作为该项目的目的是作为地震工程界一个恒定的工具,它的发展并没有一个明确的结束。
会议决定,除了继续SPO的开发,该项目的下一阶段是扩大其范围,包括在南加州地区。
这是专门由学生卡尔波利波莫纳和加州大学洛杉矶分校的工作完成。
由于希望的是,这个项目会发现在基层组织遍布全国,这是至关重要的,它可以传播和发展PEER和加州大学伯克利分校的外面。
通过将其逐步扩展到国家新的地区,来自全国各地的美国结构数据可以收集,组织,并用于抗震性能分析,这将不仅有利于地震工程领域,但是社会无处不在。
致谢
该项目只能的成功归于参与的合作。
特别感谢恩师教师马欣泉教授和研究生导师威斯纳泰尔齐奇提供了宝贵的指导和方向,以合作伙伴的实习生,多利安Krausz,有效和无缝协作,并海蒂Tremayne,为持续不断的支持和监督。
由于加州交通局和美国地质调查局为他们有用的反馈和鼓励,并为他们的热情好客。
由于詹姆斯的方式实现改编的抗震性能天文台的接口。
感谢同行实习生罗德城和达斯汀·库克的鼓励和支持。
感谢所有的工作人员在里士满场站和PEER的办公室在加州大学伯克利分校的协助和援助。
该项目成为可能,从美国国家科学基金会的资助。
参考文献
Caltrans(2012).PEQITManual2012,accessedJune27,2012.http:
//www.dot.ca.gov/hq/esc/earthqua
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