平原區(qū)路堤地震災(zāi)害風(fēng)險評價研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文針對目前我國地震災(zāi)害多發(fā)以及地震對公路危害嚴(yán)重的現(xiàn)實,以公路地震災(zāi)害為研究對象,開展平原區(qū)路堤地震災(zāi)害風(fēng)險評價研究,旨在全面認(rèn)識路堤遭受地震災(zāi)害的危險程度和抗震薄弱部位,達(dá)到減少公路地震災(zāi)害損失,實現(xiàn)人、車、路和自然環(huán)境和諧友好的目的。
  論文在歸納總結(jié)國內(nèi)外公路地震災(zāi)害風(fēng)險評價研究成果的基礎(chǔ)上,以西安-寶雞高速公路(以下稱“西寶高速公路”)為例,進(jìn)行了西寶高速公路研究區(qū)域和近場區(qū)地震地質(zhì)和地震活動性評價,按照風(fēng)險評價的理論

2、和步驟,針對平原區(qū)公路開展了地震危險性、路堤震害易損性和風(fēng)險評價研究,取得了以下研究成果:
  1)通過對西寶高速公路的現(xiàn)場調(diào)查和資料收集,分析了西寶高速公路的基本概況以及沿線區(qū)域的地形地貌、氣象條件、水文地質(zhì)和地震區(qū)劃概況。將路線沿線區(qū)域劃分為研究區(qū)域和近場區(qū),分析了研究區(qū)域和近場區(qū)的地震活動構(gòu)造和歷史地震概況,并對研究區(qū)域和近場區(qū)的地震地質(zhì)條件和地震活動性進(jìn)行了評價。
  2)在地震災(zāi)害影響因素分析的基礎(chǔ)上,選取地震動峰

3、值加速度(PGA)作為公路地震危險性評價指標(biāo),建立了包括研究區(qū)域地震區(qū)帶劃分、震源機制模型和地震發(fā)生預(yù)測模型的概率性地震危險性評價模型,并確定了震源機制模型中的a、b值、震級上限Mu、起算震級M0、地震年平均發(fā)生率VMj和地震空間分布函數(shù)fi,Mj等地震動參數(shù)。在PGA衰減關(guān)系、地震危險性概率計算方法和場地地震動影響分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了西寶高速公路地震危險性分析計算,基于ArcGIS10.0軟件,繪制了西寶高速公路地震危險性分區(qū)圖。結(jié)果

4、顯示:西寶高速公路沿線區(qū)域跨越Ⅶ度和Ⅷ度基本烈度區(qū),評價結(jié)果略高于我國第四代地震區(qū)劃圖,這是與目前渭河斷陷盆地地震活躍的現(xiàn)實是一致的。
  3)選取理論性震害易損性評價方法對西寶高速公路K1074+520處路堤進(jìn)行易損性評價,通過分析路堤震害的成因、分類和影響因素,將路堤震害劃分為基本完好、輕微損傷、中等損傷、嚴(yán)重?fù)p傷和毀壞5級并選取路堤頂面橫向最大位移率(εmax)和路堤頂面最大沉降率(ζmax)作為震害損傷參數(shù)。在確定路堤填土

5、、土基和擋土墻各項力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上,依托Flac3D軟件,建立了無支擋結(jié)構(gòu)和有支擋結(jié)構(gòu)路堤的三維有限差分模型。選取美國太平洋地震工程研究中心(PEER)提供的15條地震動記錄作為增量動力分析(IDA)的輸入,得到了一系列(IDA,εmax)和(IDA,ζmax)樣本,采用回歸分析得到IDA與εmax和ζmax的統(tǒng)計關(guān)系,假設(shè)εmax和ζmax服從對數(shù)正態(tài)分布并對其進(jìn)行概率性地震需求分析(PSDA),計算了一定PGA作用下無支擋結(jié)構(gòu)和有支

6、擋結(jié)構(gòu)路堤發(fā)生各等級震害的概率并繪制了震害易損性曲線。
  4)分析了風(fēng)險的定義和應(yīng)對策略,將路堤震害風(fēng)險定義為未來一段時間內(nèi),路堤發(fā)生各等級震害的概率,并給出了路堤震害風(fēng)險的表達(dá)式。通過研究場地地震烈度的概率分布和地震烈度與PGA的轉(zhuǎn)換關(guān)系,建立了場地PGA的概率分布模型,通過對場地未來50年內(nèi)PGA的抽樣,采用Monte Carlo方法對無支擋結(jié)構(gòu)和有支擋結(jié)構(gòu)路堤的震害風(fēng)險進(jìn)行了計算。根據(jù)西寶高速公路地震危險性評價結(jié)果,通過回

7、歸方法擬合了研究場地的地震危險性曲線,推導(dǎo)了采用危險性曲線方法計算路堤震害風(fēng)險的公式,通過該公式計算了無支擋結(jié)構(gòu)和有支擋結(jié)構(gòu)路堤在未來50年內(nèi)發(fā)生各等級震害的概率,在此基礎(chǔ)上,分別提出了Monte Carlo方法和危險性曲線方法計算路堤震害風(fēng)險的工作內(nèi)容和適用范圍。根據(jù)路堤在未來50年內(nèi)發(fā)生毀壞的概率,將路堤震害風(fēng)險劃分為高風(fēng)險、中等風(fēng)險和低風(fēng)險3級,確定了路堤震害風(fēng)險可接受度,即高風(fēng)險是不可接受的,中等風(fēng)險和低風(fēng)險是可接受的,從規(guī)劃控

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