基于汶川地震震害的公路桥梁易损性研究

随着综合国力迅速提升,我国进行了大规模的公路网络建设,兴建了数以万计的公路桥梁,为整个经济社会的可持续发展提供了有力支撑。然而,国内外历次大地震中有大量公路桥梁发生破坏,这极大地降低了公路交通的通行能力,严重阻碍应急救援工作和城市日常生活。我国是遭受地震灾害最多的国家之一,因此,在我国开展公路桥梁地震易损性研究具有重要的现实意义。本文在对汶川地震公路桥梁调查数据深度挖掘整理和全面归纳总结之基础上,采用多种方法比较系统地研究了当代公路桥梁的地震易损性,还开展了基于公路桥梁震害评定地震烈度的研究,旨在更好地服务于公路桥梁的震害预测和损失评估、震后可恢复性研究、交通系统的地震风险分析,以及应急救灾决策的制定和完善抗震设计理论等工作,从而达到减轻桥梁震害和提高救援效率之目的。论文主要完成了以下工作:(1)针对低烈度区公路桥梁调查数据不完备、遗漏大量基本完好桥梁的实际情况,按照烈度区面积与调查桥梁数量相近的原则对低烈度区的调查数据进行了补充估计,利用常见的几种经验分布函数拟合了破坏概率直方图,对公路桥梁的易损性矩阵进行了改进,还分析了地震地质灾害的影响。(2)合理地估计了桥址处的PGA数值,基于补充后的调查数据建立了一系列"桥梁-破坏等级-桥址处PGA"样本对,采用最大似然估计法确定了易损性函数中的待定参数,给出了汶川地震公路桥梁的经验易损性曲线,比较分析了拱桥与梁桥之间的易损性差异,并探讨了桥梁规模对易损性的影响。(3)基于SAP2000建立了9种工况下的连续梁桥有限元分析模型,选取36条典型地震动记录为输入,考虑支座和桥墩的非线性行为,进行了桥梁非线性时程分析,在此基础上首先建立了支座和桥墩两种构件的易损性曲线,随后利用一阶界限法合成了整座连续梁桥的易损性曲线,并讨论了不同支承方式对地震易损性的影响,同时验证了桥梁规模对地震易损性的影响规律。(4)通过统计整理近2 000座公路桥梁的详实震害资料,分别得到了拱桥和梁桥的主要震害类型,探讨了它们的发生概率与不同地震烈度的对应关系,分析了关键构件的破坏程度随地震烈度的变化规律。最后,以桥梁破坏等级和典型震害的形式分别提出了评定地震烈度的建议指标,并进行了对比分析和验证。     

2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震烈度分布及房屋震害特征

以2020年1月19日伽师M S6.4地震现场烈度调查结果为基础,综合余震分布、发震构造及仪器烈度值等研究成果,确定了本次地震的烈度分布。此次地震极震区烈度为Ⅷ度(8度),Ⅵ度(6度)区及以上总面积为7599 km 2。分析各个烈度区内不同结构房屋的震害,结果表明,震害较重房屋主要是由于这些房屋年久失修,施工质量不高,缺乏必要的抗震措施等自身原因造成的,其中没有抗震措施的砖木结构房屋是震害主体。随着新疆地区农村房屋的抗震性能提高,在以后的地震烈度调查中,需要现场调查人员依据不同结构房屋的破坏等级及平均震害指数等参数综合判定调查点的烈度值,在没有明显震害的低烈度区,仪器烈度值将会成为烈度图绘制的重要依据。     

汶川地震中建筑震害衰减特征及抗震性能分析

通过对汶川地震中170个调查点的震害指数进行统计分析,得到了从Ⅵ度到Ⅺ度中各个烈度区内的平均震害指数值和方差,结果表明在Ⅶ到X度区平均震害指数与烈度表基本相符,分析了Ⅵ度区和Ⅺ区内平均震害指数偏高和偏低的原因,指出前者主要因为调查点分布的原因,而后者则可能还受到该烈度区大小划分的影响.在断层距50 km内震害指数高、离...     

桥梁群体震害预测方法的研究

本文研究了桥梁群体震害预测方法的理论，并采用模糊数学、灰色系统理论和概率分析方法，建立了中、小型桥梁群体震害预测的数学模型，在对江南一带城市地震震害预测工作中桥梁抽样单体震害预测经验法的计算基础上，给出了公路桥梁在不同地震烈度影响耻的单因素评价矩阵，为区域性的地震震害预测工作提供了一个有力的实用工具。     

昆明市区地震震害的不均匀分布特点及其重复性

本文以澜沧耿马地震时昆明震害调查资料为基础,结合地震史料,研究了昆明市区震害的不均匀分布,烈度有两度的差别。相对高烈度区与历史强震破坏的重震害点大部分重合。据此分析了震害重复特点及其与地质构造和沉积盖层的关系。本文可用于研究昆明市区及邻区强震对市区可能造成震害的大致分布,为震害预测、防震抗震和城市规划提供一些依据。     

经验震害矩阵的完善方法研究

近年来我国发生的几次大地震有一些是发生在低烈度区,对地震区已有的建筑物应当怎样来评价它的抗震能力,本文对此进行了探索性的研究。通过将破坏概率离散化得出一次地震中各烈度下震害指数的均值和方差,对比其与标准震害矩阵相应烈度下的值,得到其他烈度下震害指数的均值和方差。我们假设各烈度下震害指数分布都服从Beta分布,由均值和方差反算出Beta分布的未知参数,从而得出其他烈度下各破坏等级的概率值。用本文方法得到的震害矩阵,可为该地区的震害预测和经济损失评估提供科学依据。计算结果表明,本文的方法是可行的。     

基于公路桥梁震害的烈度评定研究

汶川地震积累了大量公路桥梁的震害资料,这为开展公路桥梁震害与地震烈度的相关性研究奠定了基础。本文整体介绍了汶川地震公路桥梁的震害情况,通过统计整理近2 000座桥梁的震害资料,分别得到了拱桥与梁桥的主要震害类型,并探讨了它们的发生概率与不同地震烈度的对应关系,还分析了关键构件的破坏程度随地震烈度的变化规律。最后,基于桥梁破坏等级和典型震害的形式分别提出了评定地震烈度的建议指标,并进行了对比分析。     

九寨沟7.0级地震松潘至九寨沟震害特征及分析

对九寨沟7.0级地震松潘至九寨沟各烈度区的房屋结构特点和震害特征进行了分析。该地区新建建筑(尤其是框架结构)抗震性能良好,砖混、砖木等结构整体性较差,地震中损坏普遍。通过计算分析震害指数后发现,框架结构震害指数远小于土木、砖木结构;在Ⅵ度区框架结构震害指数普遍为0,随烈度增加,框架结构的震害指数快速增加,而增加幅度逐渐减小。此外,探讨了缺乏建筑物的地区以及建筑物结构为单一框架结构地区的烈度评定问题并给出了相关的建议,以期对今后的地震现场工作起到参考借鉴作用。     

汶川8.0级地震绵竹市桥梁震害分析

汶川8.0级地震中桥梁破坏严重,根据现场调查资料对绵竹市公路桥梁的震害进行了分析。首先介绍了绵竹市地质地貌、烈度分布与桥梁的概况,然后对绵竹市桥梁震害进行统计和分析,介绍了几个典型的桥梁震害,最后给出结论和建议。     

2014年云南鲁甸6.5级地震烈度分布与房屋震害特征

阐述了云南鲁甸6.5级地震烈度分布情况,并给出了各地震烈度区的房屋建筑震害特征,探讨了不同结构房屋分烈度的破坏比、震害指数,与中国地震烈度表进行了对比,认为调查点数据较为合理,支持各烈度区划定.     

唐山地震高烈度区场地条件对震害的影响

本文在详细调查了唐山地震高烈度区后认为,在10度以上的高烈度区内,不同地段的震害有明显的差异,其中场地条件(地基土、局部地形等)起着很重要的作用。文中还对煤田采空沉陷区边缘地带的震害进行了初步分析。     

2017年九寨沟Ms7.0地震低烈度区烈度异常特征与启示

根据九寨沟M_s 7.0地震现场调查结果,总结了甘肃文县低烈度区震害的一般特征,分析了低烈度区烈度异常点的震害特点,并对产生烈度异常的原因进行了探讨。调查和分析研究结果表明:由于研究区的建筑多在汶川M_s 8.0大地震后进行了重建或抗震加固,且地震持时较短,此次地震中低烈度区房屋震害总体较轻。然而,低烈度区存在建筑裂缝、滑坡、滑塌和桥梁损坏等显著的烈度异常现象,其主要原因是建筑场地位于滑坡体以及高陡边坡等抗震不利地带;此外,地震波的传播方向和研究区内岩土体的特性也是造成低烈度区烈度异常的重要因素。地震地质灾害需在地震烈度评定标准修订时予以重点考虑。     

彝良5.7、5.6级地震烈度分布及烈度异常区震害特征初步分析

根据彝良5.7、5.6级地震现场震害调查资料,介绍了地震烈度分布及各烈度区的震害特征;描述了两个烈度异常区17个点、4250户调查点的详细震害情况,对异常区震害特点进行了分析,并从地质构造、含煤地层、地形地貌及岩土性质、房屋建筑结构及质量等方面对震害异常原因进行了初步分析与探讨,提出了异常区恢复重建需考虑的不利因素.     

2013年四川芦山Ms7.0地震仪器烈度与调查烈度对比分析

基于2013年四川芦山M_S7.0地震宏观调查点、调查烈度和强震仪记录数据,采用四川省地震局强震动监测技术组计算得到的各台仪器烈度值,绘制了芦山M_S7.0地震宏观调查点与调查烈度等震线和仪器烈度等值线分布图,分析了芦山M_S7.0地震的仪器烈度与调查烈度的对应关系。结果表明:仪器烈度与调查烈度有较好的对应关系,仪器烈度Ⅵ度点在调查烈度Ⅵ度以上区域总体占比为88.24%,仪器烈度Ⅶ度点在调查烈度Ⅶ度以上区域内总体占比为81.82%;仪器烈度的等值线高值范围可较好展示出地震灾害的程度;仪器烈度区的空间分布特征可表征芦山M_S7.0的发震断裂的控制作用,仪器烈度的等值线区总体呈现沿龙门山断裂带方向相对于垂直方向衰减慢;仪器烈度的等值线区发震断裂上盘影响范围相对发震断裂下盘影响范围大;仪器烈度分布与调查烈度分布既有对应关系又存在差异,这在震后短时间内灾区的震灾信息尚不清楚的情况下,能够快速对可能的震害涉及范围、人员伤亡分布、经济损失和生命线工程等损失作出预估,仪器烈度分布可以为应急救援决策、救灾方案制定和救灾力量...     

2022年青海门源6.9级地震发震构造及甘肃灾区震害特征研究

通过对2022年1月8日青海门源6.9级地震的震源机制、发震构造、房屋和重大生命线工程震害、地震地表破裂带等震害调查资料的综合分析,系统介绍了此次地震震源机制、发震构造、地震烈度分布特点、房屋破坏特征及机理、生命线工程破坏特征及地表破裂带特征。研究结果表明：门源6.9级地震震中位置位于冷龙岭断裂带的西段,性质以左旋走滑为主,其与震源机制解得到的结果相一致,均为走滑型破裂类型;地震最大烈度Ⅸ度,烈度Ⅵ度(含)以上面积约23 417 km²,等震线长轴呈NWW走向,长轴200 km,短轴153 km;整体上房屋破坏较轻,甘肃境内主要属Ⅶ和Ⅵ度区影响范围,极少部分为Ⅷ度区影响范围;此次地震中滑坡灾害和生命线工程震害较少,主要在Ⅸ和Ⅷ度区造成部分路面裂缝,最为严重的则为兰新高铁浩门至军马场区间祁连山一号隧道群线路桥梁严重受损,隧道震害主要集中在断层影响范围内,其中隧道受破坏严重段约350m,占隧道全长的5.33%,受破坏较严重段分别位于严重段大里程侧402m和小里程侧646m范围内,占隧道全长的15.96%,其余段落震害总体轻微;地震造成地表破裂带约22 km,地震造成的...     

2017年8月9日精河6.6级地震烈度分布与房屋震害特征分析

通过对2017年8月9日精河6.6级地震灾区内共计355个调查点的实地调查,确定了此次地震的烈度分布。灾区最高烈度为Ⅷ度（8度）,灾区面积15623km²,灾区总人口487696人,其中,受灾人口133695人,地震共造成36人受伤;对各烈度区内不同结构类型房屋的震害现象进行了整理,分析了不同结构类型房屋的抗震能力与震害原因,结果显示,土木结构房屋倒塌及屋檐塌落是导致人员受伤的主要原因;砖木结构房屋缺乏抗震设施,破坏形式多样;砖混结构房屋在高烈度区破坏较重;框架结构房屋主体完好但填充墙普遍出现破坏。安居富民房屋抗震性能良好。     

基于震前高分影像和震害仿真的建筑物震害快速评估：以四川泸定6.8级地震为例

精细化的建筑物震害评估,对震后应急救援和烈度评估具有重要的意义.为解决因震后高分辨率影像缺乏导致无法快速开展建筑物震害评估的实际需求,以四川泸定6.8级地震为例,提出基于震前高分影像和震害仿真的建筑物震害快速评估方法.首先通过深度学习技术提取灾区建筑物空间信息,在收集实际地震动记录的基础上,结合精细化的建筑物震害仿真方法,对震中部分村镇的建筑物震害及地震烈度进行了快速评估,并与震后获取的无人机影像解译结果、现场调查烈度及余震等进行验证.结果表明震中附近的磨西镇烈度估计达到Ⅸ度,其他地点的估计结果与发布的烈度图进行比较,其衰减较为一致,且与余震发生空间较为重合,进一步证明该方法可作为震后大范围影像缺失的“盲区”的建筑物震害快速评估的有效方法,为现场应急、灾害调查和烈度评定提供信息支撑.     

2022年1月8日青海门源6.9级地震仪器烈度与宏观烈度对比分析

根据《中国地震烈度表》（GB17742-2020）中规定的仪器烈度计算方法处理门源M6.9地震强震动记录数据,得到测点仪器烈度值,将宏观烈度图Ⅵ度区以上站点与仪器测定烈度进行对比,发现44.44%站点测定的仪器烈度值与宏观烈度图中烈度区值完全吻合,88.89%站点的误差在±1度以内,说明《中国地震烈度表》建议方法获得的仪器烈度可以表征记录站点周边的震害程度;对比分析了基于PGA、PGV计算的仪器烈度值,发现在此次地震PGV中较PGA对于建筑物影响要明显,对震害的指示作用要优于PGA。基于仪器地震烈度值绘制了仪器地震烈度分布图,分布图整体上呈北西—南东方向展布,与宏观烈度走向基本一致。     

川南地区砖混结构房屋典型震害及地震易损性研究

以川南地区为研究区,并以在建造方式上具有明显当地地域特征的砖混结构房屋为研究对象,结合砖混结构房屋建造特点及川南历史地震(如长宁6.0级地震)震害调查结果等,分析砖混结构房屋典型震害特征,统计其在不同烈度下不同破坏等级的比例,采用经验分析法得到初步的易损性矩阵。在此基础上,针对因样本局限性造成的结构在高烈度下破坏比例不全,使实际易损性矩阵缺失的问题,通过插值法,推算高烈度下的破坏比例,补全经验易损性矩阵,拟合出易损性曲线,建立以震害统计为主、数值模拟为辅的砖混结构易损性分析模型;并基于平均震害指数对比分析,对易损性分析的可靠性进行检验。结果表明,构建的易损性矩阵能客观反映川南地区砖混结构房屋的抗震能力,对开展震害预测、灾害损失评估及震害风险评估等工作具有实际应用价值。     

施甸地震震害分析

综合震区102个居民点的震害调查资料，描述2001年4月10日、12日施甸5.2级和5.9级地震列度分布和各烈度区的震害特征，统计分析了在指数与地震烈度的关系，讨论了震害与场地条件的关系。