Page 266 - 《振动工程学报》2025年第8期

1906 振 动 工 程
2
β toc = β C + β D 2
3. 3. 2 易损性分析
图 6 和 7 为埋地管道在土耳其地震激励下超越
不同性能极限状态的地震易损性曲线。同时给出了
不同破坏等级对应的 PGA 中位值，如图 8 所示。由
图 8 可知，随地震动强度的增大，管道的性能水准超
越概率逐渐增大。脉冲型地震动作用下管道的破坏
概率明显大于无脉冲型地震动作用下的破坏概率。
其 原 因 是 脉 冲 型 地 震 动 各 加 速 度 型 强 度 指 标
（PGA、AI、CAV、a rms 、I c ）均显著大于无脉冲型地震
动，表明脉冲型地震动的能量较无脉冲地震动更高，
图 6 连续管道易损性曲线
Fig. 6 Fragility curves of continuous pipeline 为了进一步量化结构在地震动作用下的破坏概
图 7 球墨铸铁管道易损性曲线
Fig. 7 Fragility curves of ductile iron pipeline
图 8 埋地管道不同失效状态的 PGA 中位值
Fig. 8 The median value of PGA for different failure states
of buried pipeline
学 报 第 38 卷
（5） 同时脉冲型地震动能量往往更为集中，且频率通常
较高。研究表明，在长周期地震动作用下，结构的应
力和位移等响应也会显著增加，从而导致结构更容
易发生破坏。
PGA 中位值是指某种损伤状态概率为 50% 时
所对应的地震动加速度值，此时易损性曲线变化最
为显著。由图 8 可知，在无脉冲型地震动作用下，连
续管道中等损坏的 PGA 中位值为 0.62g，而球墨铸
铁管道下降为 0.32g，严重破坏的 PGA 中位值也较
连续管道明显减小。脉冲型地震动作用下有相同的
规律。此外，相比于无脉冲型地震动，脉冲型地震动
作用下不同类型管道达到严重破坏的 PGA 中位值
均显著降低，连续管道严重破坏的 PGA 中位值由大
于 1.50g 降 低 为 1.01g，球 墨 铸 铁 管 道 严 重 破 坏 的
PGA 中 位 值 降 低 为 0.44g。 在 脉 冲 型 地 震 动 作 用
下，不同类型管道达到严重破坏所需的 PGA 值均显
著降低，其中球墨铸铁管道降低了 46.87%。这些结
果表明，相比于连续管道，球墨铸铁管道达到临界失
效状态所需要的地震动强度更小，对于脉冲型地震
动更敏感。同时结合诸多学者给定的巨震 PGA 值
可知，由于脉冲型地震动的激励，球墨铸铁管道在巨
震作用下的失效概率显著增加。
率，基于不同特性地震动下埋地连续管道的易损性
曲线，分别计算了管道在中国抗震设防烈度Ⅶ、Ⅷ、
Ⅸ 度（PGA=0.1g，0.2g，0.4g）下 处 于 基 本 完 好 、中
等损坏和严重破坏的概率，如表 6 和 7 所示。在相同
设防水准强度的地震动作用下，脉冲型地震动导致
管道发生中等损坏、严重破坏的概率更大。以设防
烈度Ⅸ度为例，其中脉冲型地震动作用下连续管道
中等损坏概率为 38.3%，严重破坏概率为 9.3%；而
无脉冲地震动作用下中等损坏与严重破坏概率分别
为 23.85% 与 1.95%。球墨铸铁管道在不同设防烈
度下中等损坏、严重破坏的概率显著大于连续管道。
这是由于在地震作用下球墨铸铁管在接头位置处由
表 6 连续管道在Ⅶ度、Ⅷ度、Ⅸ度区的破坏概率
Tab. 6 Failure probability of continuous pipeline in the
Ⅶ， Ⅷ and Ⅸ regions
地震动 破坏概率
地震烈度
类型 基本完好 中等损坏 严重破坏
Ⅶ 0.995 0.00015 0.00035
无脉冲型
Ⅷ 0.9525 0.0465 0.001
地震动
Ⅸ 0.742 0.2385 0.0195
Ⅶ 0.98 0.015 0.005
有脉冲型
地震动 Ⅷ 0.85 0.14 0.01
Ⅸ 0.524 0.383 0.093