Page 265 - 《振动工程学报》2025年第8期

第 8 期 韩俊艳，等： 脉冲型地震动下埋地管道易损性及巨震风险分析 1905

表 5 埋地管道损伤指标
Tab. 5 Damage index of buried pipeline
管道类型 损伤指标 基本完好 中等损坏 严重破坏
0≤ε< 0.2174≤ε<
连续管道 ε/% ε≥0.6218
0.2174 0.6218
球墨铸铁 0≤U b <
U b /mm 10≤U b <30 U b ≥30
管道 10

3. 3 埋地管道的易损性分析

3. 3. 1 IDA 分析
将脉冲型、无脉冲型地震动统一调幅，PGA 调
整为 0.1g~1.5g，对地震作用下连续管道以及球墨
铸铁管道进行非线性动力时程分析，并分别以管道
轴向峰值应变、管道接口张开量作为 DM 指标绘制
IDA 曲线。
图 5 给出了不同类型埋地管道在有脉冲地震动
和 无 脉 冲 地 震 动 下 管 道 最 大 值 应 变 的 IDA 曲 线 。
随着地震动强度的增加，埋地连续管道的 IDA 曲线
簇随着 PGA 的增加离散型逐渐增大且曲线斜率逐
渐增加，结构逐渐由弹性阶段进入塑性变形阶段。
此外，部分地震动对连续管道的应变影响显著，结构
应变远超限值。而对于球墨铸铁管道，接口张开量
与 PGA 呈明显的线性相关。与无脉冲型地震动作
用相比，在脉冲型地震动作用下，随着地震动强度的
增加，管道的地震响应明显增加，管道响应的离散性
更加显著。
根据 IDA 分析结果并利用线性回归方法，建立
地震动强度指标（IM）与结构损伤指标（DM）之间的
关系，即概率地震需求模型（PSDM）。IM 与 DM 之
间满足下式：
b
DM = a( IM ) （2）
两边取对数可得到：
ln ( DM )= a + b ln ( IM ) （3）
式中，a 和 b 为线性拟合回归系数。
通常假设地震易损性服从双参数对数正态分
布，在不同强度地震作用下结构反应超过破坏阶段
所定义的结构需求能力参数的条件概率，可表示为：

ln X - ln M R
P ( DS|X )= Φ ( ) （4）
β toc
式中，P 表示在结构超越某一性能水准的概率；DS
为某一指标下结构达到的某一损伤状态；X 为损伤
状态指标；Φ 为标准正态累积概率函数；M R 为结构
图 5 不同特性地震动下埋地管道 IDA 曲线簇
损伤状态中值，代表结构抗震能力。本文 X 取为结
Fig. 5 IDA curve cluster of pipeline under ground motion
构响应均值，则 M R 为结构抗震性能极限状态。 with different characteristics
同时，为了量化 IDA 分析中的不确定性，引入
表征结构性能损伤的平均标准偏差 β C ；以及表征结 研究结构的损伤为确定性指标，不再考虑结构损伤

构质量不确定性的 β D ，本文取经验值 0.3 ［31］ 。由于本 的不确定性参数：