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第一章地震基本知识

2021-03-12 来源:小侦探旅游网
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? 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.源地震一震源深度小于60km, 85% 2. 中源地震 一震源深度60〜300km, 12% 3. 深源地震一震源深度大于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I。与震级M之间的关系:M = 1.5 5•影响地震烈度大小的因素有哪些?

答:1.震源M 2.传播途径与震中距 R 3.场地条件S 4.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 纵波p 传播 特点 1. 由震源向四周传播的压缩波,又称 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。 波速较慢,晚于纵波到达。 0.5810

我国发生的地震大部分

体波 横波s P 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, 面波1 瑞利波 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。 乐浦波 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。 使结构上下颠簸 对地 面影 响 传播 速P>S>I 使结构产生水平晃动 使结构上下颠簸和水平 晃动 Si冋时到达震动最为激烈 度 2.地震动的频谱特性(周期) 3.地震的持续时间

7•地震动的三要素是什么? 答:1.地震动强度

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:

I. 台湾及附近海域 2.东南沿海地带(福建、广东、浙江、江苏) 3.

延伸到辽西)

5.西藏喜马拉雅区主要(一直延伸到云南横断山) 强烈地震的发生具有偶然性、突发性。 II. 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.

挤密桩等措施, 3.

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 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:箍筋配置不足;纵向主筋联结不牢

原因:纵向主筋过早切断,箍筋配置不

剪切破坏的特点:1.脆性的2.出现在墩柱的中部

合理选择场地; 提高砂土密度;

排水降低砂土孔隙水压力; 4.换土,板桩围封,

2.采取振冲、 夯实、 爆炸、

华北地区(沿着太行山两侧经京津到冀东4.新疆的天山地区

6.南北地震带(银川-兰州城都-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

5.采用整体性较好的筏基、.深桩基等方法。

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 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( 设计。

答:小震不坏一一在小震(多遇地震M乍用下,结构物不需要修理,仍可正常使用;

中震可修一一在中震(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; 大震不倒一一在大震(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。 基准期

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:

T=- To/ln(1-P) T—地震重现期;P—超越概率To—设计

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。

E1、E2),两阶段

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

结束

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.

时程,规范标准化地震及速

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

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

三个方向上的正左地JR力组合.即

E =+£*;+£;

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; 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.

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, 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。

结构构件设计:采用明确的等 级

基础最好在坚硬的场地上。

mS + c6 + k6 = —mSg (单质点体系〉 上式即为桥墩地震振动方

程,右边顼表示地震时 地面加速度戈 引起结构振动的外因°

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?

巴_

答:阻尼比:

C 2 m

O d d

= O

有阻尼自振圆频率:

胡_

2

=

无阻尼自由振动圆频率: \\

m

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。 静力法 动力反应谱法 地震力方 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 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; 对于多振型反应谱法,还存在振型组合问题。 4. 动态时程分析法 将动力问题静力化, 概念简单、计算 方可以计算出在地震作 用便,可以用较少的计算量获得结构 的最下弹性和非弹性阶 段的大反应值 内力变化及构件 逐步开裂、损坏直至 倒塌的全过程 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.

构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大, 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。

对于加速度反应谱,当结大于某个值时,快速 下

•绝对刚性结构二 ° = s ; SD -Q^SV = 0,54 =冬max •无限柔性结构;力=0:理二每唉尽=£皿宀=0

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

SRSS方法?适用情况?

CQC方法,

答: 方法 SRSS 适用 主要振型的周期 均 CQC 振型密集型 结构 最大值的和 计算结果过于 保守 仅取第一振型 的多振型反应 谱结果 法(规范) 纟口果偏于不安 全 情况 不相近的场合 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. 假定在厶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+At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。

墩柱的模拟一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, 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.弹性嵌固模型 第五章桥梁延性抗震设计

1•延性的概念,延性的指标。曲率延性系数与位移延性系数的关系 答:延性:在初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形能力。

延性的指标:在利用延性概念设计抗震结构时,首先必须确定度量延性的量化指标。 曲率延性系数和位移延性系数的关系:将曲率延性系数积分得到位移延性系数。 2•整体延性与局部延性的关系

答:当考虑支座弹性变形和基础柔度影响时,整体延性小于局部延性;支座弹性和基础附 加柔度越大,整体延性越小。不考虑支座弹性变形和基础柔度影响时,整体延性等于局部 延性。 3•关于延性、变形能力和位移延性系数的关系。

答:延性:在初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形能力。 变形能力:指构件达到破坏极限状态时的最大变形。 位移延性系数:指最大位移与屈服位移之比。 关系:它们都是与变形有关的量。

4•什么是能力设计方法?能力设计方法的步骤。 答:能力设计方法:

步骤:1.根据桥梁结构体系受力特点以及结构的预期性能要求

2. 选定延性结构中的潜在塑性铰区的位置,把塑性铰区截面的抗弯强度尽可能设 计得与需

求的强度相接近。然后对塑性铰区进行仔细的构造设计,以确保塑性铰区截面能 够提供设计预期的塑性转动能力,这主要依靠约束混凝土概念来实现。

3. 在含有塑性铰的构件中, 脆性破坏模式依靠提供足够的强度安全系数加以避免。 4. 对于脆性构件或不希望出现塑性变形的构件,确保其强度安全等级高于包含塑 性铰的构

件。

5•能力设计方法与常规设计方法的区别。 答: 一般有三种计算模型:1.单墩单梁模型

塑性铰出现的位 常规设 计方法 置 不明确 塑性铰的 布局部延性的要求 局 随机 难以估计 结构整体抗 震性能 难以预测 防止结构倒塌 破坏概率 有限 能力设 预定的构件位置 预先选择 与整体延性需求 直接联系 可以预测 概率意义上的 最大限度 计方法 6•为什么潜在塑性铰的位置选择在墩柱中? 答:1.墩柱易于形成预期的塑性铰提供延性

3. 响

7•哪些构件宜作为延性构件设计?哪些构件宜作为能力保护构件设计? 答:延性构件设计:长宽比大于 2.5的悬臂墩以及长宽比大于 5的双柱墩、

能力保护构件设计:钢筋混凝土构件、桥梁基础、盖梁、支座 第六章桥梁减隔震设计 1. 减隔震技术的工作机理。

答:1.采用柔性支承延长结构周期,减小结构地震反应

2.采用阻尼器式能量耗散元件,限

制结构位移 3.保证结构在正常使用荷载作用下具有足够的刚度 2. 减隔震设计与延性抗震设计方法的区别。

答:1.延性抗震设计容许很大的地震能量从地面传递到结构的重要构件上, 量,二建昂这一地震能量转移到减隔震装置上。

2. 避免的,

技术可以避免结构构件的损伤,发生损伤时,替换比较简单。 3. 常用的减隔震装置有哪些?

答:分层橡胶支座、铅芯橡胶支座、滑动摩擦型减隔震支座、高阻尼橡胶支座、钢阻尼器、 流体粘滞阻尼器

4. 减隔震技术的适用条件。

答:1.桥梁上部结构为连续形式,下部结构刚度较大,整个桥的基本周期比较短

2.

桥梁下部结构高度变化不规则,

刚度因

不均匀,引入减隔震装置可调节各桥墩刚度, 而可以避免刚度较大桥墩承担很大惯性力的情况。

3. 场地条件较好,预期地面运动具有较高的卓越频率,长周期所含的能量较少等。 5. 不适宜采用减隔震技术的适条件 答:1.基础土层不稳定,易发生液化的场地

2. 结构固有周期比较长

3. 位于软弱场地,延长周期可能引起共振。 4. 支座出现负反力。

5. 减隔震装置一般布置在哪些位置? 答:1.桥墩顶部(降低上部结构惯性力)

2.桥墩底部(降低整个结构的动力反应)

延性抗震设计的结构构件的损伤的是不可震后修复工作比较麻烦;而减隔震

设计考虑的是如

2.使结构获得最优的耗能

发生损伤时,易于修复 4.尽可能地减小由于塑性损伤而对结构的不利影

何为结构提供抵抗地震的能力;减隔震技术的基本目的是要大大减小传递到结构的重要构 件上的地震能

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