第一章--地震基本知识

第一章地震基本知识1.地震按其成因分为几种类型？按其震源深浅又分为哪几种类型？我国发生的地震大部分是浅源地震。答：地震按其成因可分为：1.火山地震2.陷落地震3.诱发地震4.构造地震震源的深浅可分为：1.源地震—震源深度小于60km，85%2.中源地震—震源深度60～300km，12%3.深源地震—震源深度大于300km，3%2.几个概念：震中、震源深度、震中距、震源距答：1.震中：震源在地面上的投影点2.震源深度：从震中到震源的垂直距离3.震中距：建筑物与震中的距离4.震源距：建筑物与震源的距离3.什么是地震震级？什么是地震烈度？两者有何关联？答：1.地震震级：一次地震释放能量大小的度量2.地震烈度：地震对地表及工程结构影响的强弱程度3.两者关联：a.地震震级与地震烈度是完全不同的两个概念。b.从震中往外，烈度逐渐衰减。c.对于发生频度最高的浅源地震来说，根据我国的地震资料，经验公式估计震中烈度I0与震级M之间的关系:058.05.1IM5.影响地震烈度大小的因素有哪些？答：1.震源M2.传播途径与震中距R3.场地条件S4.其它6.地震波包含了哪几种波？它们的传播特点是什么？对地面运动影响如何？答：名称体波面波l纵波p横波s瑞利波乐浦波传播特点1.由震源向四周传播的压缩波，又称P波。2.介质质点的振动方向与波的前近方向—致，质点间的弹性相对位移疏密相同，也称为疏密波。3.纵波可以在任何介质中传播。4.纵波引起地面竖向振动。5.周期较短，振幅较小，波速较快，首先被观测到。1.由震源向四周传播的剪切波，又称S波。2.介质质点的振动方向与波的前近方向垂直。3.横波只能在固体介质中传播。4.横波引起地面水平方向振动。5.横波的周期较长，振幅较大，波速较慢,晚于纵波到达。1.质点在与地面垂直的平面内沿波的前进方向做椭圆反时针方向运动瑞2.瑞利波的特点是振幅大，在地表以竖向运动为主。类似蛇行运动，质点在地平面内做与波前进方向相垂直的运动。对地面影响使结构上下颠簸使结构产生水平晃动使结构上下颠簸和水平晃动传播速度Pslsl同时到达震动最为激烈7.地震动的三要素是什么？答：1.地震动强度2.地震动的频谱特性（周期）3.地震的持续时间8.影响地震动特性的因素有什么？答：1.震源2.传播介质与途径3.局部场地条件9.世界的主要地震分布带。答：1.环太平洋地震带2.欧亚地震带10.我国的主要地震分布带。答：在这6个区域：1.台湾及附近海域2.东南沿海地带（福建、广东、浙江、江苏）3.华北地区（沿着太行山两侧经京津到冀东延伸到辽西）4.新疆的天山地区5.西藏喜马拉雅区主要（一直延伸到云南横断山）6.南北地震带（银川-兰州-成都-昆明）我国地震活动的基本特征：1.频次高、强度大2.起伏式发展强烈地震的发生具有偶然性、突发性。11.直接地震灾害的表现有哪些？答：1地表破坏a.地裂缝b.滑坡c.砂土液化d.软土震陷2.建筑物破坏3.生命线工程破坏12.什么是砂土液化？砂土液化会造成哪些危害？答：砂土液化:指饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象，由于孔隙水压力上升，有效应力减小所导致的砂土从固态到液态的变化现象。危害：路基不均匀沉降、桥梁的倾斜、流滑影响因素：震级、震源深、土体自身的含水量。颗粒的大小、级配以及压实体状态有关13.减轻和消除砂土液化的措施有哪些？答：主要从预防砂土液化的发生和防止或减轻建筑物不均匀沉陷两方面入手。1.合理选择场地；2.采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；3.排水降低砂土孔隙水压力；4.换土，板桩围封，5.采用整体性较好的筏基、.深桩基等方法。第二章桥梁震害1.上部结构的震害有哪些？其中最为严重的震害是什么？上部结构的移位震害的原因？哪些措施可以防止移位破坏？答：桥梁上部结构的震害包括:1上部结构本身的震害2.上部结构的移位震害(包括落梁震害最为严重)3.上部结构的碰撞震害移位震害的原因：1.连接处过窄的支承面2.纵向约束装置破坏3.支座、连接限位构件失效防止移位破坏：1.增大墩、台的支承面2.设置限位装置2.桥梁墩柱的震害有哪些？弯曲破坏和剪切破坏的特点、原因，？答：桥梁墩柱的震害：1.墩柱的弯曲破坏2.墩柱的剪切破坏（脆性破坏）3.墩柱的基脚破坏弯曲破坏的特点：墩柱的弯曲破坏是延性的，多表现为开裂、混凝土剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等，并产生很大的塑性变形。原因：箍筋配置不足；纵向主筋联结不牢剪切破坏的特点：1.脆性的2.出现在墩柱的中部原因：纵向主筋过早切断，箍筋配置不足。3.基础震害的特点。基础震害的主要原因是地基失效。如何防止地基失效？深基础的震害比浅基础的震害轻。答：基础震害的特点：1.隐蔽性2.高危性3.修复比较困难防止地基失效：通过合理选择桥位，避开震害地带，若避不开，可避重就轻。4.支座的震害有哪些？震害：支座移位、锚固螺栓拔出、剪断，活动支座脱落，以及支座本身构造上的破坏等。原因：①支座设计上没有充分考虑抗震要求；②支座的构造处理上有缺陷(支挡结构弱、联结处不足);③支座型式、材料不当。5.桥梁抗震加固主要技术措施答:1.加大截面加固法2.粘贴钢板加固法3.粘贴碳纤维加固法4.粘结外包型钢加固法5.体外预应力加固法6.喷混凝土加固法7.凿除原有侧面混凝土，代之以高强度的混凝土第三章桥梁抗震概论1.什么是三水准设防？我国《公路桥梁抗震设计细则》采用两水平设防（E1、E2），两阶段设计。答：小震不坏——在小震(多遇地震)作用下，结构物不需要修理，仍可正常使用；中震可修——在中震(偶遇地震)作用下，结构物无重大损坏，经修复后仍可继续使用；大震不倒——在大震(罕遇地震)作用下，结构物可能产生重大破坏，但不致倒塌。2.抗震设计目标？（公路桥梁、城市桥梁）答：根据抗震设防原则对工程设防要求达到的具体目标。《城市桥梁抗震设计规范》的抗震设防目标：在E1地震作用下，各类桥梁结构总体反应应在弹性，基本无损伤，震后立即使用；在E2地震作用下，甲类桥梁结构轻微损坏，震后不需修复或经简单修复可继续使用，乙类桥梁有限损伤，经抢修可恢复使用，永久性修复后恢复正常运营功能，丙类桥梁不产生严重的结构损伤，经临时加固可供紧急救援车辆使用，丁类桥梁震后不致倒塌。3.什么是超越概率？什么是地震重现期？答：超越概率：一定场地在未来一定时间内遭遇到大于或等于给定地震的概率，常以年超越概率或设计基准期超越概率表示。T=﹣T0/ln(1-P)T—地震重现期；P—超越概率T0—设计基准期地震重现期：指一定场地重复出现大于或等于给定地震的平均时间间隔。4.桥梁工程抗震设计流程答：地震安全性评价：指对具体建设工程地区或场址周围的地震地质、地球物理、地震活动性、地形变化等进行研究，采用地震危险性概率分析方法，按照工程应采用的风险概率水准，科学地给出相应的工程规划和设计所需的有关抗震设防要求的地震动参数和基础资料。地震安全性评价工作：1.地震危险性分析2.场地土层地震反应分析3.场地的地震地质灾害评价桥梁工程抗震设计流程：5.设计地震动参数输入：地震加速度反应谱，地震动加速度时程6.选择地震加速度时程有三种方法：强震记录，人工地震加速度时程，规范标准化地震及速度时程7.什么叫反应谱？《公路桥梁抗震设计细则》规定的规范反应谱答：以不同单质点体系的周期为横坐标，以不同阻尼比为参数，就能绘出最大相对位移、最大相对速度和最大绝对加速度的谱曲线，简称反应谱8.地震动输入模式？（水平向、竖向组合）何时考虑竖向地震力？三个方向的地震作用分量如何组合？答：地震动输入模式：地震加速度反应谱------反应谱方法地震动加速度时程------动态时程法设防烈度为8度和9度时的拱式结构、长悬臂桥梁结构和大跨度结构，以及竖向作用引起的地震效应很重要时，应考虑竖向的地震作用9.中小桥梁采用同步输入，大桥采用不同步输入，考虑多点激振、行波效应。10.什么是抗震概念设计？抗震概念设计阶段的主要任务。（具体）答：抗震概念设计：根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的主要任务:选择良好的抗震结构体系，主要根据桥梁结构抗震设计的一般要求进行。11.理想的桥梁结构体系布置。答：1.平面几何线型：避免弯桥、斜桥2.桥墩高度相差不大；3.结构布局:上部结构尽量采用连续且小跨径；各个桥墩的强度和刚度在各个方向尽可能一致，刚度变化太大，地震时，较刚性的桥墩容易产生破坏；基础最好在坚硬的场地上。4.结构传力机制：结构体系应完整、有明确、可靠的传力路径5.结构构件设计：各部分构件的强度应根据其重要性和修复更换的难易程度，采用明确的等级设置.12.桥梁结构抗震体系：延性抗震体系，减隔震体系第四章桥梁结构地震反应分析1.动力学问题三要素：输入（激励）、系统、输出（反应）2.单自由度振子的地震振动方程。3.什么是阻尼比，有阻尼自振圆频率，无阻尼自由振动圆频率？什么是振型？答：阻尼比：mc2有阻尼自振圆频率：21d无阻尼自由振动圆频率：mk振型：在振动的任一时刻，各质体位移的比值保持不变，即振动形状保持不变4.地震力计算方法有哪些？各种方法的优缺点及适用范围。地震力方法静力法动力反应谱法动态时程分析法优点概念简单，对工程设计人员来说，很容易接受地震荷载这一量度将动力问题静力化，概念简单、计算方便,可以用较少的计算量获得结构的最大反应值可以计算出在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程缺点忽略了结构的动力特性1.只适用弹性范围，结构进入塑性状态不能直接应用。2.只能得到最大反应,不能反应结构在地震动过程中的经历；3.反应谱法用在长周期结构（斜拉桥、悬索桥等），计算结果偏大；4.对于多振型反应谱法，还存在振型组合问题。计算复杂，不利于工程人员理解适用范围结构物被当作刚体常用的中小跨度桥梁适合于大型且比较重要的结构5.静力法的基本假设是什么？答：结构物各个部分与地震动具有相同的振动，把惯性力作为静力作用在结构上。6.反应谱的两条基本特性（理解）答：地震反应谱的特点：1.阻尼比对反应谱影响很大，阻尼比变小，地震反应增大；2.对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。3.对于速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期增大，随后趋于常数。4.对于位移反应谱，幅值随周期增大。7.多质点体系的地震反应分析（振型分解法、振型参与系数）8.各个振型所引起的反应组合方法有哪些？我国规范规定的方法有哪些？何谓CQC方法，SRSS方法？适用情况？答：方法SRSSCQC最大值的和仅取第一振型的结果多振型反应谱法（规范）适用情况主要振型的周期均不相近的场合振型密集型结构计算结果过于保守结果偏于不安全9.动态时程分析法（直接积分法）的步骤。答：1.将求解的时间段[0，T]分为多个离散点0，△t，2△t，…，t+△t;2.在这些离散的时间点上引用动力平衡方程；3.假定在△t时间间隔内，位移、速度和加速度按一定规律变化；4.假定t时刻的位移、速度和加速度已知，求解t+△t时刻结构的位移、速度和加速度。10.建立桥梁结构模型时结构各部分模拟方法。采用什么单元、单元划分、刚度模拟、质量模拟、支座采用什么模型模拟、基础模拟等等。答：集中参数模型：将结构的质量、刚度和阻尼堆聚在一系列离散的节点上，适用于比较规则的桥梁构件模型：基于每一构件的力和位移关系建立振动方程，能够模拟结构的总体几何形状和地震反应。有限元模型：直接基于材料的本构关系建立，能够用大量的微小单元精确模拟结构的几何形状，理论上能够非常精确地描述结构的动力特性。墩柱的模拟—必须正确模拟墩柱的刚度和质量分布固定支座：采用主从关系(从节点的位移与主节点一致)处理橡胶支座、减隔震支座：非线性单元处理。设置板式橡胶支座的梁桥顺桥向水平地震荷载计算，一般有三种计算模型：1.单墩单梁模型2.耦联模型3.全联简化模型群桩基础模拟：1.集中质量模型2.等效嵌固模型3.六弹簧模型4.