希腊G7高速公路桥梁抗震风险与韧性评估研究：基于FEMA P-58的组件化方法与应用

《International Journal of Disaster Risk Reduction》：SEISMIC RISK AND RESILIENCE ASSESSMENT FOR THE G7 HIGHWAY BRIDGE IN GREECE

本文针对希腊Egnatia Odos高速公路上G7钢筋混凝土桥梁，提出了一种基于组件（兼容FEMA P-58方法）的抗震风险与韧性评估框架。该研究通过非线性建模和动态分析，量化了关键构件（桥墩、支座）在不同地震场景下的损伤、修复损失、停运时间及交通管制措施（如车道关闭、限速），进而评估资产层面的功能恢复过程。研究成果旨在为关键道路基础设施的事前风险评估和震后快速检测提供工具支持，助力运营商制定桥梁检测优先级协议并优化恢复策略。

　　

引言

高速公路桥梁是关键的基础设施组成部分，通常需要在地震等灾难性事件后保持其功能，以确保交通网络的正常运作。然而，历史上的地震曾对桥梁造成严重破坏，导致重大损失。典型的例子包括1999年杜兹杰地震中的博卢高架桥破坏（Roussis等人，2003年），以及2008年汶川地震（Kawashima等人，2009年）和2016年凯库拉地震中广泛的桥梁损坏。

案例研究桥梁

G7桥梁位于希腊Egnatia高速公路118公里处（经度=21.30268459°，纬度=39.79249003°，图1）。它是Metsovo-Panagia高速公路段的基本组成部分，由两个结构独立的双桥组成，每个桥梁承载同方向的两个车道，因此双向共四个车道。该桥大约在2004年设计，并于2009年采用悬臂施工法建成。

地震危险性分析

G7桥梁的场地特异性地震危险性通过概率地震危险性分析（PSHA，Cornell 1968）进行评估。分析使用OpenQuake引擎（Pagani等人，2014年）进行，采用了ESHM13的区域源模型（图5a，Giardini等人，2013年，2014年；Woessner等人，2015年），以及Boore和Atkinson提出的地面运动预测方程（GMPE，BA08，2008年）。BA08需要估算场地30米深度内的平均剪切波速度（V_S30）。

非线性建模与动态分析

为了评估G7桥梁的抗震性能，使用OpenSees平台（Mazzoni等人，2000年）开发了其三维简化模型（图7）。桥面假定保持弹性，因此使用线性弹性梁柱单元沿桥面中心轴建模。每个桥墩使用多个基于位移的梁柱单元进行建模；它们被离散为纵向钢筋和约束/无约束混凝土纤维，以捕捉非线性行为。

损伤与后果评估

在本案例研究中，损失指直接和间接货币成本。前者是受损组件的修复成本，可以汇总考虑或不考虑批量定价，但通常忽略广泛事件中的市场激增。因此，产生的成本可能不一定反映业主实际承担的成本，但它们仍然是一个有用的指示性指标（经过一定校准后）适用于保险目的。间接成本...

基于场景的评估

为说明目的，针对矩震级M = 6.5的地震事件评估了G7桥梁的抗震风险与韧性，其震中位置如图10所示，同时显示了相应的PGA和AvgSa地面运动场。对于给定的场景事件（和地面运动场实现），G7桥梁位置处的 resulting 强度为AvgSa = 0.16g。确定了所有关键桥梁组件相关的损伤和后果分布。

结论

提出了一种用于模拟高速公路桥梁韧性评估结构和数据依赖性的方法。采用基于事件的PSHA而非经典PSHA，以便将桥梁纳入高速公路段的基础设施中。通过对每个独立的高速公路/道路基础设施资产应用此方法，结合的结果可用于在逐个事件的基础上评估整个互联系统，考虑相关性、依赖性和...