场地效应与贝叶斯网络在城市道路交通系统抗震韧性评估中的应用研究

摘要

为探讨场地效应在破坏性地震中对建筑损坏的影响，分析临街建筑倒塌对道路网格连通性的影响。首先，介绍由微动的水平与竖向分量频谱比（HVSR）计算场地易破坏程度（K值）的方法；通过收集世界范围内破坏性地震的K值和建筑物震害数据，构建强震后场地易破坏程度（K值）与建筑严重损坏概率的经验关系。其次，将建筑物严重损坏概率转化为道路堵塞概率，推导出K值与强震后道路网格连通性概率的关系，并构建一个包含四个城市抗震功能系统的贝叶斯网络模型，其中道路网格连通性概率作为先验信息。最后，计算单个节点和整个城市道路交通系统的韧性指数。以呼和浩特市赛罕区为例，对该区41条路段开展常时微动观测，由观测记录求出HVSR，计算出各场地的易破坏程度（K值），进而推导出道路堵塞概率；然后，利用贝叶斯网格计算出四个城市抗震功能系统及城市道路交通系统的抗震韧性指数。研究结果表明：救援系统的抗震韧性指数为51.8，聚集区间转运系统为38.6，表明这两个系统具有较高的抗震韧性；医疗救助系统的抗震韧性指数为24.7，物资运输系统为30.3，表明这两个系统的抗震能力相对较弱；城市道路交通系统的整体抗震韧性指数为7.69，表明该区域的整体抗震韧性有待加强。该方法在城市道路网格抗震韧性评估中至关重要，可为提升城市基础设施抗震韧性能力提供重要参考。

关键词

交通工程 / 抗震韧性 / 场地效应 / 贝叶斯网络 / HVSR / 城市道路交通系统