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减隔震装置设计及在桥梁抗震中的应用技术交流会彭泽友2014年11月目录技术背景资料12桥梁病震害及对策3桥梁抗震设计理论及方法4减隔震装置类型及特点6桥梁抗震计算案例7结论5减隔装置国内外典型应用案例一、技术背景资料山呼海啸天崩地裂……地震：是地球内部发生的急剧破裂产生的震波，在一定范围内引起地面振动的现象。地震，是地球上所有自然灾害中给人类社会造成损失最大的一种地质灾害。破坏性地震，往往毫无征兆的情况下突然来临，大地震撼、地裂房塌，甚至摧毁整座城市，并且在地震之后，火灾、水灾、瘟疫等严重次生灾害更是雪上加霜。据统计，全球每年要发生500万次左右地震，虽然大部分地震因为发生在海洋或地壳深处或是由于震级太小而不被人感觉到，但每年仍有不少地震给震区人民带来巨大的生命财产损失，仅上个世纪以来，全世界就有120多万人死于地震，几乎每个地方都受到过地震的侵扰。。◇中国最早有记载的地震：中国尧舜时代（公元前23世纪），发生在蒲州（现称）的地震。◇世界上引起最大火灾的地震：1923年9月1日，日本关东，8.3级大地震；木屋居多的东京有36.6万户房屋被烧毁，死亡和下落不明者达14万人，其中多数人是被地震引发的大火烧死的；横须贺市有3.5万户房屋被烧毁；横滨市有5.8万户房屋被烧毁。◇中国引起最大水灾的地震：1786年6月1日（清乾隆51年），发生在中国康定南的7.5级（震中烈度10度）地震；因山崩使大渡河截流，10日后决口，发生了特大洪水，造成几十万人死亡。◇世界历史上最大的地震及地震海啸：1960年5月22日19时11分，南美智利大地震；震级达到8.9级（后修订为9.5级）；从5月21日开始，一个月内发生的地震，3次超过8级，10次超过7级，其规模之大，释放能量之多，实为罕见。◇死亡人数最多的地震：1556年1月23日（明嘉靖35年），陕西华县8.0级大地震，死亡人数达83万多人。世界地震之“最”构造地震示意图世界上90%以上的地震、几乎所有的破坏性地震属于构造地震。目前已记录到的最大的构造地震的震级为里氏9.5级（智利，1960年5月22日）地震类型（根据成因）：1．构造地震2．火山地震3．塌陷地震4．诱发地震5．人工地震由于地震是在地下发生的，不能直接观察，且影响因素十分复杂，地震较难准确预报。因此，对地震工程的研究（地震发生规律、破坏现象机理、防控处治措施等），显得极有必要。地震构造及地震预报示意图★世界上第一次成功预报并取得明显减灾实效的地震：中国地震工作者成功地预报了1975年2月4日发生于海城的7.3级地震，被世界科技界称为“地震科学史上的奇迹”。★目前世界上有仪器记录的最大地震：1960年5月22日，南美智利的9.5级大地震；★世界上第一台地动仪的发明人：世界上第一台地动仪（候风地动仪）是我国东汉科学家张衡发明的，于公元138年记录到了陇西大地震。★我国自建最早的地震台和地震遥测台网：1930年，我国第一个地震台—北京西山鹫峰地震台，在李善邦和秦馨菱先生主持下建成；1966年，北京建成遥测台网，有8个子台。地震的预报：世界地震(带)分布示意图世界两大地震带：1.环太平洋地震带(约占80%)2.欧亚地震带(约占15%)约80%约15%中国的地震主要分布在如下五个区域：台湾地区西南地区西北地区华北地区东南沿海地区•23条地震带中国地震（带）和火山分布图我国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，是一个强震多发的国家。我国地震的特点是发生频率高、强度大、分布范围广、伤亡大、灾害比较严重，几乎所有的省、市、自治区都发生过6级以上的破坏性地震。我国有41%的国土、一半以上的城市位于地震基本烈度7度或7度以上地区，6度及6度以上地区占国土面积的79%。☆1920年12月16日，中国海原大地震；中国宁夏南部和甘肃东部发生8.5级地震（震中为海原县），死亡20多万人。20世纪以来死亡人数最多的三次地震：宁静文庙塌毁固原提督署赏门震坏☆1976年7月28日，中国唐山大地震；中国唐山发生7.8级大地震，造成20世纪世界地震史上最悲惨的一幕：死亡242769人，重伤164851人。☆1923年9月1日，日本关东大地震；日本关东发生8.3级大地震，致使14万人丧生；东京36万多户房屋遭到毁灭，死亡和失踪者达14万多。地震波将哨马营的古柳树劈成两半20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、浙江两省和香港特别行政区以外所有的省、自治区、直辖市，死于地震的人数达55万之多，占同期全球地震死亡人数的53%。中国人常为“我们用占世界7%的土地养活了占世界22%的人口”而自豪，却很少有人知道中国这7%的国土上也承受了全球33%的大陆强震，是世界上大陆强震最多的国家，同时中国人的抗震意识也是相对来讲最薄弱的。发生时间地点震级2000年01月15日云南姚安6.5级2002年03月31日台湾以东海中7.5级2002年06月29日吉林汪清7.2级2003年02月24日新疆伽师6.8级2003年04月17日青海德令哈6.6级2003年04月17日青海德令哈6.6级2003年12月10日台湾台东东北近海7.0级2004年05月19日台湾以东沿海6.7级2004年07月12日西藏仲巴县与隆格尔县间6.7级2004年11月08日台湾以东海中6.5级2005年04月08日西藏仲巴县6.5级2006年04月01日台湾台东6.5级2008年05月12日四川汶川8.0级2008年10月06日西藏当雄6.6级2009年07月14日台湾花莲海域6.7级2009年12月19日台湾花莲海域6.7级2010年04月14日青海玉树7.1级2013年04月20日四川雅安7.0级2013年07月22日甘肃岷县6.6级2014年08月03日云南昭通6.5级2014年11月22日四川康定6.3级2000年以来中国发生的6级以上大地震我国可能已进入新的地震高发期！四川甘孜州政府新闻办23日通报称，截至15时30分，康定“11.22”6.3级重大地震已造成5人死亡，54人受伤。经过抢救治疗，6名病危人员已有3人脱离危险；5名病重人员已有3人明显好转。四川省地震局统计，截至23日16时，康定震灾区已记录到余震407次，无3级以上余震。地震震级：是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级，根据地震时释放能量多少来划分。震级可通过地震仪器的记录计算出来，震级越高，释放的能量也越多。我国使用的震级标准是国际通用震级标准（里氏震级）。各国地震分级标准不尽相同。一般将＜1级的地震称为超微震；≥1.0级，＜3.0级的称为弱震或微震；（30kgTNT，建筑爆破）≥3.0级，＜4.5级的称为有感地震；≥4.5级，＜6.0级的称为中强震；≥6.0级，＜7.0级的称为强震；≥7.0级，称为大地震；（≥3400万吨，目前最大型的原子弹）≥8.0级，称为巨大地震。衡量地震强度大小的方式有两种：“地震震级”和“地震烈度”。“地震震级”与“地震烈度”的概念区别地震烈度：是指地面及建筑物受地震破坏的程度。对同一个地震，不同地区，烈度大小是不一样的。距离震源近，破坏就大，烈度就高；距离震源远，破坏就小，烈度就低。Ⅰ~Ⅲ度：人无感受，只有仪器能记录到；Ⅲ度：夜深人静时人有感受；Ⅳ~Ⅴ：睡觉的人惊醒，吊灯摆动；Ⅵ度：器皿倾倒、房屋轻微损坏；Ⅶ~Ⅷ度：房屋破坏，地面裂缝；Ⅸ~Ⅹ度：房倒屋塌，地面破坏严重；Ⅺ~Ⅻ度：毁灭性的破坏。震中烈度(I0)456789101112震级(M)44.555.56.56.757.2588.5震中烈度与震级对照表震级好比炸弹的装药量，烈度则是炸弹爆炸时所造成的破坏程度。在环境条件基本相同的情况下，震级越大，震源深度越浅，则震中烈度越高。内蒙古自治区地处中国北部边疆，由东北向西南斜伸，呈狭长形，东西直线距离2400公里，南北跨度1700公里，横跨我国东北、华北、西北三大区，幅员辽阔，地质构造复杂，新构造运动强烈。内蒙古三大主要活动构造带和地震分布带自西向东依次是阿拉善弧型构造带、阴山构造带、大兴安岭隆起带。内蒙古为全国地震多发的省区之一。发震日期震级地点1996年5月3日6.4内蒙古包头西沙德格苏木2003年8月16日6.1内蒙古自治区锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗和赤峰市巴林左旗、阿鲁科尔沁旗一带2004年3月24日5.9内蒙古锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗2008年6月10日5.2鄂伦春自治旗与阿荣旗交界地区2012年2月4日5.7内蒙古包头市2012年5月3日5.4甘肃省酒泉金塔县与我区阿拉善盟额济纳旗交界2013年4月22日5.3内蒙古自治区通辽市科尔沁左翼后旗、辽宁省阜新市彰武县交界2013年6月20日5.0内蒙古呼伦贝尔市莫力达瓦达斡尔族自治旗、黑龙江省黑河市嫩江县交界内蒙自治区近年来发生的地震1976年唐山大地震7.8级24.2万人死亡重伤16.4万人直接经济损失54亿元（原唐山市历史上无大地震，烈度从6度→震中实际11度；天津市烈度为8度，北京市烈度为6度)2008年汶川大地震8.0级（11度）87150人死亡（含失踪）受伤374643人直接经济损失8452亿元设计0.1g，实际0.6g2010年玉树大地震7.1级（9度）2698人死亡受伤12135人经济损失6400亿元地震发生的“不确定性”；多次破坏性大地震发生在低烈度区；设计标准低，导致结构破坏严重。因此，提高工程结构的抗震安全性，既要满足“按烈度设防”，也要防御突发性的超烈度大地震。引发思考：中国地震动峰值加速度区划图（GB18306－2001）2008年汶川大地震后，对四川、甘肃、陕西部分地区的地震动峰值加速度进行了调整。地震有三性：可变性，潜伏性，突发性。思考：如何提倡工程结构的安全性、经济性、人性化设计？如何实现工程结构有效防灾、减灾和震后高效救灾？基于客观国情，我国工程的结构安全度偏低20～30%，且大多未进行有效的结构抗震设计，原有工程存在安全隐患。地震中的伤亡和损失90%是由结构倒塌造成的，且次生灾害十分严重，应采用可靠措施，保障工程结构的抗震安全；30年前的唐山大地震30年后的汶川大地震救灾强国防灾弱国震灾大国二、桥梁病震害及对策桥梁工程是生命线系统工程的关键组成部分，在正常运营状态通行、地震发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后恢复重建工作中，均发挥着极其重要的作用。一旦桥梁结构在正常运营或地震状态下受到严重损伤或倒塌，造成交通运输中断，导致国民生命和经济财产的更大损失。桥梁典型震害主要表现为如下四个方面:1.上部结构的破坏；2.支承连接部位的破坏；3.下部结构的破坏；4.桥梁基础的破坏。上部结构的破坏桥梁上部结构自身因直接受地震力而破坏的现象极为少见，但因支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁现象在破坏性地震中常有发生。在落梁破坏中，顺桥向的落梁占绝大多数。主梁在顺桥向发生坠落时，梁端撞击下部结构常又致使桥墩受到很大的破坏。2010年玉树大地震（7.1级）大桥落梁破坏震毁的唐山胜利桥1976年唐山大地震（7.8级）2008年都汶高速公路庙子坪岷江大桥引桥第10跨发生整跨落梁2008年G213线百花大桥第五联跨塌2008年汶川大地震8.0级支撑连接件破坏支座、伸缩缝等支承连接件在桥梁工程造价中所占比重很小，因而往往未能引起工程技术人员的足够重视，一般被当成附属构件来对待，未能仔细设计研究，有时反而成为桥梁结构中的薄弱环节。桥梁支座、伸缩缝、锚栓和防震挡块等的破坏是较为普遍的，由于支撑连接件失效导致的桥梁结构功能失效也较为常见。支座劈裂支座撕裂支座滑出球型支座剪切破坏铰接转动支座转轴拉断支撑连接件震害支座及挡块破坏挡块破坏伸缩缝破坏支座脱落经现场实际测量中梁下沉达80mm伸缩缝、护栏受地震影响挤压变形破坏桥梁支座病害问题◎板式橡胶支座：橡胶老化开裂、支座剪切变形过大、支座安装位置偏离、不锈钢板未与梁底钢板焊接、四氟板脱落、支座被有害化合物腐蚀、支座脱空等现象。◎盆式橡胶支座：吊装件未拆除、锚固螺栓未紧固、预埋锚固螺栓锚入深度不够、锚固螺母被剪断或被