孫　路

(中國地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

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基于典型生命線工程震害評定地震烈度的研究

孫路

(中國地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

目前， 《中國地震烈度表》(2008)對地震烈度的評定， 依靠人的感覺、 房屋震害、 其他震害現(xiàn)象及水平地震動參數(shù)等指標(biāo)。 隨著社會的發(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)地震烈度的評定， 有一定的社會需求。 本文以生命線工程地震烈度評定為研究的切入點(diǎn)， 選擇系統(tǒng)中典型結(jié)構(gòu)物或設(shè)備進(jìn)行地震烈度的評定， 主要工作內(nèi)容及成果如下：

(1) 對我國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、 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種破壞等級下出現(xiàn)的概率； 得到各破壞等級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)詞對各種震害或破壞等級進(jìn)行限定， 依據(jù)橋梁的破壞等級和破壞部位兩種震害方式評價(jià)地震烈度， 給出基于橋梁震害評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價(jià)指標(biāo)提供參考。

(2) 對我國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)， 通過比較和綜合歸納、 統(tǒng)計(jì)分析， 對變電站中變壓器本體位移、 變壓器套管、 斷路器、 隔離開關(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， 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種破壞等級的概率； 得到變電站各破壞等級下各設(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)詞對電力設(shè)備各種震害或變電站的破壞等級進(jìn)行限定， 依據(jù)變電站的破壞等級和電力設(shè)備震害兩種方式評價(jià)地震烈度， 給出依據(jù)電力設(shè)備震害評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價(jià)指標(biāo)提供參考。

(3) 對我國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， 對國內(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參數(shù)、 場地條件、 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)， 對國內(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； 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)地震烈度表中對管道的描述， 結(jié)合震后供水管道的破壞等級和功能失效模式給出基于供水管道震害評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定指標(biāo)提供參考。

關(guān)鍵詞生命線工程； 地震烈度評定； 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：P315.9；

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.014