Page 61 - 水利学报2021年第52卷第3期

［9］
在钢筋混凝土建筑结构地震风险评估分析中传播进行了解释。Hariri-Ardebili 对大坝的风险分析和
可靠性分析的研究进展进行综述，以期能够提高研究者们对概率风险分析的认识。随着我国水利水
电工程的快速发展和建设，众多研究者和设计人员也开展了大坝风险分析相关研究，但大多局限于
洪水灾害风险分析研究 ［10-13］ 。金峰等 ［14］ 针对开展了基于功能的高坝风险分析研究，提出了一种计算
高坝在不同地震强度下的震害损失方法。张楚汉等 ［15］ 对高混凝土坝抗震安全评价的研究成果进行了
分析和总结，针对高混凝土抗震研究发展方向给出了建议，提出了综合考虑社会、经济、环境与工
程的混凝土坝抗震安全风险评价体系研究思路。沈怀志 ［16］ 分别针对不同破坏模式开展了重力坝的抗
震安全评价和风险分析研究。姚霄雯 ［17］ 分别基于不同的位移指标开展了混凝土高拱坝的地震易损性
分析和抗震安全评估，并基于风险分析结果对拱坝进行了抗震加固优化分析。陈建云等 ［18］ 基于概率
统计框架提出了一种混凝土坝全寿命周期抗震性能概率分析方法，引入相对位移角作为评价指标，
给出了混凝土坝时变动力可靠度。
综上所述，目前绝大多数研究成果集中于土坝或者堤坝的风险分析等，且主要是针对洪水灾害
开展的大坝概率风险分析研究。而在现行的抗震设计规范中，地震荷载组合工况往往成为高坝抗震
设计的控制性工况，因而需要进一步加强基于概率的混凝土坝抗震安全评估研究。

2 概率地震风险模型

概率地震风险分析作为新一代基于性能的抗震设计重要环节之一，已经被广泛应用于工程结构
的抗震安全评估。开展结构概率地震风险分析的主要步骤包括：（1）定义工程场址地震动强度和其对
应的重现期，此即地震危险性分析；（2）建立地震动强度与结构动力响应需求参数之间的关系，即结
构概率地震需求模型的构建；（3）开展一系列不同概率水平地震作用下的结构动力响应分析，并对计
算结果进行统计分析，绘制结构地震易损性曲线，即结构地震易损性分析；（4）综合以上步骤，构建
结构地震响应需求参数年超越概率模型，绘制结构超过某一性能水平概率地震风险分析曲线。
)
2.1 地震危险性分析 地震危险性分析曲线 A(IM 描述了不同地震动强度参数的年超越概率，其中
地震动峰值加速度在数学上通常采用极值Ⅱ型的最大分布函数来描述：
-k
æ IM ö
-ç ç a ÷ ÷
) ) è g ø
A(IM = P (IM ≥ im = 1 - e （1）
式中：IM（intensity measure）为地震动强度参数，本文中指峰值加速度；im 为地震动强度值； a 为众
g
值加速度，为位置参数； k 为形状参数。
既有研究表明 ［19］ ，可以采用幂指数对式（1）进行近似，即：
)
v (IM = K IM -K （2）
IM
0
式中： v (IM ) 为地震动参数 IM 的年超越概率； K 、K 分别为形状常数，可以通过设计地震（maxi⁃
IM
0
mum design earthquake，MDE）和校核地震 MCE（maximum check earthquake，MCE）对应地震动强度拟
合求得：
ln( v v )
K = MDE MCE （3）
ln( im im )
MDE MCE
æ ln(im )ln(v ) - ln(im )ln(v ) ö
K = exp ç MDE MCE MCE MDE ÷ （4）
0 ç ln( im im ) ÷
è MDE MCE ø
式中：MDE 对应于 100 年超越概率为 2%；MCE 对应于 100 年超越概率 1%； v 、 v 分别为 MDE
MDE MCE
和 MCE 的年超越概率； im 、 im 分别为 MDE 和 MCE 对应的地震动强度，本文为地震动峰值加
MDE MCE
速度（peak ground acceleration，PGA）。

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