基于典型生命線工程震害評(píng)定地震烈度的研究

孫　路

(中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

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基于典型生命線工程震害評(píng)定地震烈度的研究

孫路

(中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

目前， 《中國(guó)地震烈度表》(2008)對(duì)地震烈度的評(píng)定， 依靠人的感覺(jué)、 房屋震害、 其他震害現(xiàn)象及水平地震動(dòng)參數(shù)等指標(biāo)。 隨著社會(huì)的發(fā)展、 生命線地震工程研究的深入， 在震后依據(jù)現(xiàn)行地震烈度表判定某地區(qū)的烈度時(shí)， 存在一些不足之處。 在這種背景條件下， 考慮在地震烈度表中引入一些典型的生命線工程指標(biāo)， 用于輔助地震區(qū)地震烈度的評(píng)定， 有一定的社會(huì)需求。 本文以生命線工程地震烈度評(píng)定為研究的切入點(diǎn)， 選擇系統(tǒng)中典型結(jié)構(gòu)物或設(shè)備進(jìn)行地震烈度的評(píng)定， 主要工作內(nèi)容及成果如下：

(1) 對(duì)我國(guó)破壞性地震中典型橋梁震害進(jìn)行了詳細(xì)的分析， 按照橋梁的結(jié)構(gòu)形式、 地震烈度、 破壞部位、 破壞部位的數(shù)量、 橋梁的破壞等級(jí)、 是否發(fā)生間接震害等分類整理匯總。 根據(jù)現(xiàn)有橋梁的占有量， 選擇兩類主要的橋梁類型----梁式橋和拱橋作為研究對(duì)象， 以地震烈度為基本分類依據(jù)， 尋找梁式橋和拱橋宏觀震害與地震烈度間的關(guān)系。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析， 得到各烈度下梁式橋和拱橋出現(xiàn)各種震害的概率； 得到各烈度下梁式橋和拱橋在完好、 輕微、 中等、 嚴(yán)重和毀壞等5種破壞等級(jí)下出現(xiàn)的概率； 得到各破壞等級(jí)下橋梁不同部位出現(xiàn)震害的概率； 得到在各烈度下橋梁出現(xiàn)破壞部位種類的概率。 將統(tǒng)計(jì)得到的概率簡(jiǎn)化， 采用“個(gè)別、 少數(shù)、 多數(shù)、 絕大多數(shù)”等不定量數(shù)詞對(duì)各種震害或破壞等級(jí)進(jìn)行限定， 依據(jù)橋梁的破壞等級(jí)和破壞部位兩種震害方式評(píng)價(jià)地震烈度， 給出基于橋梁震害評(píng)定地震烈度的建議指標(biāo)。 該建議指標(biāo)與現(xiàn)行地震烈度表模式相近， 不定量數(shù)詞范圍定義一致， 為地震烈度表中引入生命線工程的評(píng)價(jià)指標(biāo)提供參考。

(2) 對(duì)我國(guó)破壞性地震中的變電站內(nèi)的電力設(shè)備進(jìn)行了廣泛而細(xì)致的震害分析， 總結(jié)電力設(shè)備的自身結(jié)構(gòu)形狀及材料構(gòu)成特點(diǎn)， 通過(guò)比較和綜合歸納、 統(tǒng)計(jì)分析， 對(duì)變電站中變壓器本體位移、 變壓器套管、 斷路器、 隔離開(kāi)關(guān)、 CT、 PT和避雷器等設(shè)備宏觀震害進(jìn)行研究， 按照不同烈度進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。 得到各烈度下各類設(shè)備震害出現(xiàn)的概率； 判斷各變電站的破壞等級(jí)， 并得到各烈度下變電站出現(xiàn)完好、 輕微、 中等、 嚴(yán)重和毀壞等5種破壞等級(jí)的概率； 得到變電站各破壞等級(jí)下各設(shè)備出現(xiàn)震害的概率； 得到各烈度下變電站內(nèi)出現(xiàn)破壞設(shè)備種類的概率。 將統(tǒng)計(jì)得到的概率簡(jiǎn)化， 采用“個(gè)別、 少數(shù)、 多數(shù)、 絕大多數(shù)”等不定量數(shù)詞對(duì)電力設(shè)備各種震害或變電站的破壞等級(jí)進(jìn)行限定， 依據(jù)變電站的破壞等級(jí)和電力設(shè)備震害兩種方式評(píng)價(jià)地震烈度， 給出依據(jù)電力設(shè)備震害評(píng)定地震烈度的建議指標(biāo)。 該指標(biāo)與現(xiàn)行地震烈度表模式相近， 不定量數(shù)詞范圍定義一致， 為地震烈度表中引入生命線工程的評(píng)價(jià)指標(biāo)提供參考。

(3) 對(duì)我國(guó)破壞性地震中的供水管道進(jìn)行了廣泛而細(xì)致的震害分析， 對(duì)國(guó)內(nèi)外供水管道震害進(jìn)行分析， 總結(jié)其震害特點(diǎn)和震害規(guī)律。 由于供水管道在地震中的易損程度較高， 在VI度區(qū)庭院管道就可能發(fā)生破壞， 且隨地震烈度的增大， 管道破壞也相應(yīng)加重。 此外， 供水管道的震害受地震動(dòng)參數(shù)、 場(chǎng)地條件、 管材特征、 管材的設(shè)計(jì)、 使用年限和施工質(zhì)量等多種因素的影響， 統(tǒng)計(jì)時(shí)很難給出精準(zhǔn)的關(guān)系。 本文從供水管道的區(qū)域平均破壞率和系統(tǒng)功能狀態(tài)為切入點(diǎn)， 對(duì)國(guó)內(nèi)供水管道震害進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)， 總結(jié)震害規(guī)律。 選擇單位長(zhǎng)度內(nèi)管道的破壞處數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 得到各烈度下的供水管道破壞等級(jí)； 總結(jié)各烈度下供水管線的震后水壓、 漏損率和功能失效時(shí)間一級(jí)系統(tǒng)功能恢復(fù)的難易程度， 大范圍內(nèi)衡量了管道震害破壞程度。 參考日本和前蘇聯(lián)地震烈度表中對(duì)管道的描述， 結(jié)合震后供水管道的破壞等級(jí)和功能失效模式給出基于供水管道震害評(píng)定地震烈度的建議指標(biāo)。

(4) 應(yīng)用定性比較分析方法， 找出各級(jí)地震烈度下， 橋梁各電力設(shè)備中選定的震害之間的因果聯(lián)系， 確定各破壞同時(shí)出現(xiàn)的概率， 相較于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法得到的“和/或”結(jié)論更為合理。 這是定性比較分析方法在地震工程學(xué)領(lǐng)域的初次使用， 為今后該方法在地震工程領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了一些基礎(chǔ)。

本文研究給出的建議指標(biāo)與現(xiàn)行地震烈度表模式相近， 不定量數(shù)詞范圍定義一致， 可為地震烈度表中引入生命線工程的評(píng)定指標(biāo)提供參考。

關(guān)鍵詞生命線工程； 地震烈度評(píng)定； 橋梁； 電力設(shè)備； 供水管線； QCA

(作者電子信箱， 孫路： sunlu2007-2008@163.com)

中圖分類號(hào)：P315.9；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.014