城市供水管道抗震可靠度评估方法与应用

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1、150防洪排水城市道桥与防洪2012年6月第6期城市供水管道抗震可靠度评估方法与应用陆益挺，蒋建群，胡云进，杨超(浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058)摘要：该文针对城市供水管道地震破坏机理，介绍常用的经验评估方法，以及理论分析评估方法的思路。采用我国现行管道抗震设计规范的理论计算模型．以结构可靠度分析的一次二阶矩方法的思想．考虑了管道抗力、场地条件、管土相互作用的随机特性，给出了城市供水管道抗震可靠度评估的验算点法的计算过程。对计算过程中参数进行了敏感性分析，确定参数的重要性。最后与日本水道协会(JWWA)经验方法进行对比，证明方法的可行性．并对规范理论计算方法提出一些建

2、议。关键词：生命线地震工程、供水管道、震害评估、可靠度、验算点法中图分类号：TU990．3文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)06—0150—05复杂[61。地震作用对管道产生破坏的原因可分为两1概述类：一类是瞬态的强地面运动；另一类是地面的永久供水管道系统是典型的城市生命线工程系变形，如由断层运动、砂土液化、滑坡等引起的场地统，而地震灾害在生命线工程上显得尤为突出[1,21。破坏17]。供水管道的以上震害特点决定了其震害受2008年汶川大地震造成灾区供水设施大面积毁多种随机因素影响，故进行震害评估时采用概率模损．四川全省181个市县区。受地震影响的有126型比

3、确定性模型更为合适．一般有经验评估和理论个市县区，受损水厂156个，受损供水管道累计达分析两类方法。目前较为常用的是经验评估方法。47642．5km，给灾区人民的日常生活与救灾工作本文对供水管道地震可靠度的评价方法进行了带来巨大的不便闭。因此对生命线地震工程的研究介绍，由理论分析方法的思想给出了城市供水管道有着极为重要的意义13]。生命线工程系统地震分析抗震可靠度评估的验算点法，并和国外常用的经验的一个重要任务是计算系统的抗震可靠度，但目前方法进行了比较，检验了方法的合理性。工程结构在使用过程中受爆炸、冲击和地震等偶然3方法简述灾害作用时的安全性问题尚缺乏深入的研究。所以对系统进

4、行震害评估．并以此预测系统灾时的破3．1经验评估方法坏状况．提出系统抗震改造方案、改进灾时的系统功经验评估方法的思想是利用统计得到的震害率能明姐有效地进行灾后修复工作显得尤为重要。(破坏数／km)，综合考虑地下埋管的场地条件、管材、一般来说，网络系统抗震可靠度的衡量包括网管径、接口形式等因素，用经验公式来预测可能发生络单元可靠度和系统可靠度fl1。而系统可靠度的分的管道破坏。目前已有不少国内外学者和机构建立析，一般都是在管线损坏状态估计的基础上进行的。了震害率与地运动参数、烈度等的近似公式，如日目前对于供水管网系统可靠度的评价有了较大的进本水道协会(JWWA)嘲和美国生命线工程联

5、合会展．理论体系也较完备，但是对于基础的供水管道单fALA)191等。可综合表达成下式：元可靠度的评价，仍存有许多问题，比如未充分考虑Rm=CpCdCC(1)各变量的随机特性等。式中：m、R分别为修正震害率和基本震害率；C、C、C、C．分别为管材、管径、地形地质和液化程2供水管道的震害特点和评估方法度影响系数。供水管道多采用埋地式，地震时受到波传播、断得到管道的震害率之后，根据地震时沿管段的层错动、土壤液化等影响管体及接头破坏机理较为震害发生是随机独立并服从泊松分布的假定，管段L完好和破坏的概率分别为：收稿日期：2012—01—19基金项目：水体污染控制与治理科技重大专项项目“典

6、型城市=exp(-R)(2)饮用水安全保障共性技术研究与示范”(2009zx07424)Pf=1-expf_R(3)作者简介：陆益挺(1987一)，男，浙江建德人，硕士研究生，研究方向：地震工程。日本水道协会(JWWA)给出的基本震害率如下2012年6月第6期城市道桥与防洪防洪排水151式嗍．各项修正系数见表1所列。表1,．IWWA经验公式修正系数表l~ltl~J6(2)管道接口严重破坏的概率为：lZRyt=Pf5≥RJ-~(＼、／+Zs)(7)(3)管道接口中等破坏的概率为：Pf2=l-Pf一(8)式中：R24Zs和R、O"s分别为R1、R2、S。。的均值和方差；中为标准正态分

7、布函数。3-2．1管道接12允许变形极限RR，、R2可以通过试验资料统计得出，表2，m，“给出了现有部分管道接口的界限变形的取值。表2管道接口界限变形值一览表R=2．88~10x(a-100)卯(4)或者R=3．1lxlO×一15)∞(5)式中：a为地震峰值加速度，cm／s0；为地震峰值速度，cm／s。3．2理论分析方法理论分析方法是指通过适当的力学模型，建立地震动参数与埋地管道反应的关系，并以某一参数判断震害程度。在初步评估时一般可只采用两态破坏准则，即常用的计算模型一般假设管