基于典型生命线工程震害评定地震烈度的研究

孙　路

(中国地震局工程力学研究所, 哈尔滨150080)



基于典型生命线工程震害评定地震烈度的研究

孙路

(中国地震局工程力学研究所, 哈尔滨150080)

目前， 《中国地震烈度表》(2008)对地震烈度的评定， 依靠人的感觉、 房屋震害、 其他震害现象及水平地震动参数等指标。 随着社会的发展、 生命线地震工程研究的深入， 在震后依据现行地震烈度表判定某地区的烈度时， 存在一些不足之处。 在这种背景条件下， 考虑在地震烈度表中引入一些典型的生命线工程指标， 用于辅助地震区地震烈度的评定， 有一定的社会需求。 本文以生命线工程地震烈度评定为研究的切入点， 选择系统中典型结构物或设备进行地震烈度的评定， 主要工作内容及成果如下：

(1) 对我国破坏性地震中典型桥梁震害进行了详细的分析， 按照桥梁的结构形式、 地震烈度、 破坏部位、 破坏部位的数量、 桥梁的破坏等级、 是否发生间接震害等分类整理汇总。 根据现有桥梁的占有量， 选择两类主要的桥梁类型----梁式桥和拱桥作为研究对象， 以地震烈度为基本分类依据， 寻找梁式桥和拱桥宏观震害与地震烈度间的关系。 经统计分析， 得到各烈度下梁式桥和拱桥出现各种震害的概率； 得到各烈度下梁式桥和拱桥在完好、 轻微、 中等、 严重和毁坏等5种破坏等级下出现的概率； 得到各破坏等级下桥梁不同部位出现震害的概率； 得到在各烈度下桥梁出现破坏部位种类的概率。 将统计得到的概率简化， 采用“个别、 少数、 多数、 绝大多数”等不定量数词对各种震害或破坏等级进行限定， 依据桥梁的破坏等级和破坏部位两种震害方式评价地震烈度， 给出基于桥梁震害评定地震烈度的建议指标。 该建议指标与现行地震烈度表模式相近， 不定量数词范围定义一致， 为地震烈度表中引入生命线工程的评价指标提供参考。

(2) 对我国破坏性地震中的变电站内的电力设备进行了广泛而细致的震害分析， 总结电力设备的自身结构形状及材料构成特点， 通过比较和综合归纳、 统计分析， 对变电站中变压器本体位移、 变压器套管、 断路器、 隔离开关、 CT、 PT和避雷器等设备宏观震害进行研究， 按照不同烈度进行分类统计。 得到各烈度下各类设备震害出现的概率； 判断各变电站的破坏等级， 并得到各烈度下变电站出现完好、 轻微、 中等、 严重和毁坏等5种破坏等级的概率； 得到变电站各破坏等级下各设备出现震害的概率； 得到各烈度下变电站内出现破坏设备种类的概率。 将统计得到的概率简化， 采用“个别、 少数、 多数、 绝大多数”等不定量数词对电力设备各种震害或变电站的破坏等级进行限定， 依据变电站的破坏等级和电力设备震害两种方式评价地震烈度， 给出依据电力设备震害评定地震烈度的建议指标。 该指标与现行地震烈度表模式相近， 不定量数词范围定义一致， 为地震烈度表中引入生命线工程的评价指标提供参考。

(3) 对我国破坏性地震中的供水管道进行了广泛而细致的震害分析， 对国内外供水管道震害进行分析， 总结其震害特点和震害规律。 由于供水管道在地震中的易损程度较高， 在VI度区庭院管道就可能发生破坏， 且随地震烈度的增大， 管道破坏也相应加重。 此外， 供水管道的震害受地震动参数、 场地条件、 管材特征、 管材的设计、 使用年限和施工质量等多种因素的影响， 统计时很难给出精准的关系。 本文从供水管道的区域平均破坏率和系统功能状态为切入点， 对国内供水管道震害进行分析和统计， 总结震害规律。 选择单位长度内管道的破坏处数进行统计， 得到各烈度下的供水管道破坏等级； 总结各烈度下供水管线的震后水压、 漏损率和功能失效时间一级系统功能恢复的难易程度， 大范围内衡量了管道震害破坏程度。 参考日本和前苏联地震烈度表中对管道的描述， 结合震后供水管道的破坏等级和功能失效模式给出基于供水管道震害评定地震烈度的建议指标。

(4) 应用定性比较分析方法， 找出各级地震烈度下， 桥梁各电力设备中选定的震害之间的因果联系， 确定各破坏同时出现的概率， 相较于传统统计方法得到的“和/或”结论更为合理。 这是定性比较分析方法在地震工程学领域的初次使用， 为今后该方法在地震工程领域的应用奠定了一些基础。

本文研究给出的建议指标与现行地震烈度表模式相近， 不定量数词范围定义一致， 可为地震烈度表中引入生命线工程的评定指标提供参考。

关键词生命线工程； 地震烈度评定； 桥梁； 电力设备； 供水管线； QCA

(作者电子信箱， 孙路： sunlu2007-2008@163.com)

中图分类号：P315.9；

文献标识码：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.014