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1、1999年12月工程抗震第4期地下结构震害与抗震对策郑永来杨林德(同济大学地下建筑与工程系上海200092)【摘要】本文对国内外城市地下线形结构(地下管道、地下铁道和隧道等)震害的形式、成因及外部影响因素如地震烈度、场地土条件、埋深、结构构造特点及尺寸等进行了综合分析,并就不同地下线形结构抗震措施的制订发表了见解。【关键词】地下结构震害AbstractTheearthquakedamagepatternsofundergroundline-shapedstructures(mainlyincludingundergroundpipelines,subwaystructures
2、andtunnels),causesandexter2nalinfluencingfactorssuchasearthquakeintensity,sitesoilcondition,thicknessoftheover2burdensoil,andpropertiesandsizeofthestructureetc.inurbanareasaroundtheworldareanalyzedsynthetically.Opinionsonearthquakeprotectivemeasuresofdifferentundergroundline-shapedstructure
3、saregiven.Keywordsundergroundstructures,earthquakedamage一、引言而称为生命线工程。地下管线除腐蚀问题随着社会经济的发展,地下结构在输外,地震也是破坏因素之一。地震不仅直接水、油、气(汽)、煤、排水、交通、水利、破坏地下管线的正常功能,而且可产生次生矿山以及防护工程中得到广泛的应用。因其灾害,如水灾、火灾和爆炸等,给国家带来震害明显较地面结构轻,地下结构一般被认重大损失和人员伤亡。1975年海城地震为是抗震性能较好的结构。然而在历次地震(ML713)中,营口市(8度区)150多km管中,仍有一些地下结构,特别是地下线形结道
4、破坏372处,平均震害率为214处/km,构遭到破坏,如1948年的阿什哈巴德地经一个多月抢修才恢复正常供水。盘锦地区[1]震、1966年的塔什干地震、1976年的唐(7度区)直埋大口径钢管6615km,焊口断[2][3]山地震和加兹里地震、1985年的墨西裂21处,破坏率达0131处/km;丝扣联结[1][6][9][10]哥地震及1995年的阪神地震等。的小口径管道破坏率为16处/km;铸铁管地下结构的震害形式大多受周围地基相对变道为018处/km。1976年唐山地震(ML718)形控制,同时也与地下结构自身的特点及尺中,唐山市给水系统全部瘫痪,经一个月抢寸等有关。本文拟
5、对地下结构震害形式作综修才基本恢复供水;秦京输油管道发生5处述,着重对三种地下线形结构———地下管破坏。1985年墨西哥地震(ML811)中,地道、地铁和地下隧道的震害形式、原因作分震引起不同质材的各种管道均有破坏(其中析,并对地下结构抗震对策作简要讨论。包括钢管道),其中煤气干管断裂引起煤气二、地下管道震害爆炸,市政管网煤气管道断裂引起火灾,地下管道在现代化工业生产和人民生活且因供水管网损坏,救火很困难。1995年中占有重要地位,并在输水、油、气(汽)、日本阪神地震(ML712)中,神户市及阪神煤、排水以及通信、供电、交通运输等方面地区几座城市的供水系统和污水排放系统受得到
6、广泛应用。地下管道和地上、地面管道到严重破坏,其中神户市供水系统完全破坏一起成为现代工业和城镇生活的大动脉,因并丧失其基本功能。由此可见,地震对地下—23—管道系统的破坏,不仅在高烈度区可对国计1976年唐山地震(ML718)不同烈度地民生造成灾难性的危害,在低烈度区也可以区管道的震害率表2带来重大经济损失。因此,对处于地震区的场地管径平均震害率地址烈度备注新建地下管道必须进行抗震验算,并采取相类别(mm)(处/km)应的抗震措施。天津7～8Ⅲ≥750118地质土壤条11破坏形式(或类型)塘沽8Ⅲ≥754118件比天津差地下管道主要由管段和管道附件(弯地质土壤条件汉沽9Ⅲ≥?
7、10100比塘沽还恶劣头、三通和闸门等)组成,地震时一般有三唐山10～11Ⅱ≥?410种基本破坏类型:(1)管道接口破坏;(2)管段破坏;(3)管道附件以及管道与其它地条件下,平均震害率随地震烈度的增加而增下结构连接处破坏。其中以管道接口(或接加。一般情况下,地震烈度达到7度以上就头)破坏居多。可能对管道造成明显破坏,如图1所示。美与管段本身强度相比,接口是抗震薄弱环节。管道接口通常分刚性接口和柔性接口国地震学家H1利赫杰指出,中等烈度的地两种。其中刚性接口有焊接、丝扣连接和用震作用下,已锈蚀的管道也可
