模塊6特殊土地基PS補(bǔ)充版

1、土木1201模塊6特殊土地基地震區(qū)基礎(chǔ)工程土木1201土木1201地震帶分布 地震比較頻繁而猛烈的地區(qū)稱為“地震區(qū)”。地震區(qū)分布與現(xiàn)代地殼褶皺帶分布基本一致。7580%1520%土木1201地震相關(guān)研究人員v地震預(yù)測預(yù)報(bào)v工程抗震v地震逃生和救災(zāi)土木1201國內(nèi)抗震研究專家v水工 陳厚群院士v橋梁 范立礎(chǔ)院士v結(jié)構(gòu) 周錫元院士v土工 汪聞韶院士土木1201地震前汶川縣城 土木1201地震后汶川縣城 土木1201如何做好工程抗震呢當(dāng)?shù)乜赡軙?huì)發(fā)生的當(dāng)?shù)乜赡軙?huì)發(fā)生的地震及其破壞力地震及其破壞力類似結(jié)構(gòu)常發(fā)生的類似結(jié)構(gòu)常發(fā)生的震害及薄弱環(huán)節(jié)震害及薄弱環(huán)節(jié)基于工程性能表基于工程性能表現(xiàn)的抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)的抗震

2、設(shè)計(jì)土木1201本節(jié)主要內(nèi)容：v地震的震級(jí)與烈度v地基基礎(chǔ)震害與經(jīng)驗(yàn)v基礎(chǔ)工程抗震設(shè)計(jì)方法土木1201震級(jí)：震級(jí)：是用來衡量地震能量大小的量度。是用來衡量地震能量大小的量度。地震震級(jí)地震震級(jí)一、地震的震級(jí)與烈度里氏震級(jí)（里氏震級(jí)（C.F. Richter，1935）8 .115 . 1lgME土木1201v地震烈度：指某地區(qū)地表面和建筑物受地震影響和破壞的程度。v影響因素：震級(jí)、震源深度、震中距、地質(zhì)構(gòu)造、地形、巖土介質(zhì)性質(zhì)v劃分依據(jù)：地表最大加速度、地震系數(shù)、人的感覺、家具動(dòng)態(tài)、建筑物損壞程度、地貌變化v烈度劃分：I(中美俄等)；0(日)地震烈度地震烈度土木1201v基本烈度：100年內(nèi)可能

3、出現(xiàn)的地區(qū)最大烈度v設(shè)防烈度：國家規(guī)定的作為地區(qū)抗震設(shè)防的烈度v設(shè)計(jì)烈度：指抗震設(shè)計(jì)中實(shí)際采用的烈度。它是根據(jù)建筑物的重要性、永久性、抗震性及經(jīng)濟(jì)性等的需要對(duì)設(shè)防烈度的調(diào)整。常用烈度指標(biāo)常用烈度指標(biāo)設(shè)防烈度峰值加速度0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g注：注：g g為重力加速度為重力加速度土木1201中國地震峰值加速度區(qū)劃圖土木1201二、地基與基礎(chǔ)震害震害震害現(xiàn)象現(xiàn)象地基失效引起震害地基失效引起震害基礎(chǔ)自身震害基礎(chǔ)自身震害土木1201地基失效引起震害v地基土液化v地基與基礎(chǔ)震沉v邊坡的滑坍v地裂與扭曲變形新瀉地震新瀉地震土木1201地基失效引起震害v地基土液化v地基與

4、基礎(chǔ)震沉v邊坡的滑坍v地裂與扭曲變形集集地震引起房屋倒塌集集地震引起房屋倒塌( (臺(tái)中石崗臺(tái)中石崗) )土木1201地基失效引起震害v地基土液化v地基與基礎(chǔ)震沉v邊坡的滑坍v地裂與扭曲變形汶川地震青川滑坡，約汶川地震青川滑坡，約700700人被埋人被埋土木1201地基失效引起震害v地基土液化v地基與基礎(chǔ)震沉v邊坡的滑坍v地裂與扭曲變形神戶地震 唐山地震引起的地基的扭曲變形唐山地震引起的地基的扭曲變形土木1201淺基礎(chǔ)震害v強(qiáng)度不足v抗滑穩(wěn)定性不足v抗傾覆穩(wěn)定性不足土木1201淺基礎(chǔ)震害v強(qiáng)度不足v抗滑穩(wěn)定性不足v抗傾覆穩(wěn)定性不足土木1201淺基礎(chǔ)震害v強(qiáng)度不足v抗滑穩(wěn)定性不足v抗傾覆穩(wěn)定性不足

5、1976年唐山地震年唐山地震土木1201淺基礎(chǔ)震害v強(qiáng)度不足v抗滑穩(wěn)定性不足v抗傾覆穩(wěn)定性不足土木1201淺基礎(chǔ)震害v強(qiáng)度不足v抗滑穩(wěn)定性不足v抗傾覆穩(wěn)定性不足1995年臺(tái)灣宜蘭地震年臺(tái)灣宜蘭地震 土木1201淺基礎(chǔ)震害v強(qiáng)度不足v抗滑穩(wěn)定性不足v抗傾覆穩(wěn)定性不足土木1201淺基礎(chǔ)震害v強(qiáng)度不足v抗滑穩(wěn)定性不足v抗傾覆穩(wěn)定性不足2000年日本鳥取縣地震年日本鳥取縣地震 土木1201樁基礎(chǔ)震害v樁基礎(chǔ)的抗震效果較好，在多次地震中都得到了驗(yàn)證！阪神地震時(shí)，明石海峽大橋跨度從阪神地震時(shí)，明石海峽大橋跨度從1990m增加至近增加至近l991m土木1201樁基礎(chǔ)震害eFMM土木1201三、基礎(chǔ)工程抗震設(shè)

6、計(jì)設(shè)防目標(biāo)：小震不壞(性能要求)，中震可修()， 大震不倒() 多遇地震多遇地震 low-level earthquakelow-level earthquake 地震重現(xiàn)期為地震重現(xiàn)期為5050年的地震動(dòng)。年的地震動(dòng)。(63.5%)(63.5%) 設(shè)計(jì)地震設(shè)計(jì)地震design earthquakedesign earthquake 地震重現(xiàn)期為地震重現(xiàn)期為475475年的地震動(dòng)。年的地震動(dòng)。(10%)(10%) 罕遇地震罕遇地震high-level earthquakehigh-level earthquake 地震重現(xiàn)期為地震重現(xiàn)期為24752475年的地震動(dòng)。年的地震動(dòng)。(2%)(2%)

7、土木1201（一）選擇對(duì)抗震有利的場地和地基土的類型巖土名稱和性狀剪切波速堅(jiān)硬土或巖石穩(wěn)定巖石，緊密的碎石土Vs500中硬土中密、松散的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗中砂；0200kPa的粘土和粉土；堅(jiān)硬黃土500Vs250中軟土松散的礫、粗、中砂，密實(shí)、中密的細(xì)砂、粉砂；0200kPa的粘土和粉土， 0130填土；可塑黃土。250Vs140軟弱土淤泥質(zhì)土，松散的細(xì)、粉砂，新近沉積的粘土和粉土；0 130kPa的填土；流塑黃土。140Vs公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ004-89土木1201土的類型巖土名稱和性狀剪切波速堅(jiān)硬土或巖石穩(wěn)定巖石，緊密的碎石土Vs500中硬土中密、松散

8、的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗中砂；0250kPa的粘土和粉土；老黃土(Q1、Q2)500Vs250中軟土松散的礫、粗、中砂，密實(shí)、中密的細(xì)砂、粉砂；0250kPa的粘土和粉土， 0140填土；黃土(Q3、Q4) 。250Vs150軟弱土淤泥質(zhì)土，松散的細(xì)、粉砂，新近沉積的粘土和粉土；0 140kPa的填土；流塑黃土。150Vs鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50111-2006 土木1201（一）選擇對(duì)抗震有利的場地和地基v對(duì)于多層土，當(dāng)建筑物位于類土?xí)r，即屬于類場地土；位于、類土上時(shí)，則按建筑物所在地表以下20m范圍內(nèi)的土層綜合評(píng)定。土木1201場地選取的原則：v類場地、開闊平

9、坦且均勻的類場地對(duì)抗震有利，應(yīng)盡量利用；v類場地以及不均勻地基等震害較嚴(yán)重地段應(yīng)注意避開。土木1201（二）地基基礎(chǔ)抗震強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算1、鐵路工程構(gòu)筑物抗震設(shè)防目標(biāo)及分析方法地震多遇地震設(shè)計(jì)地震罕遇地震構(gòu)筑物橋梁路基、擋墻、隧道、橋臺(tái)、橋梁上、下部結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造采用鋼筋混凝土橋墩的橋梁設(shè)防目標(biāo)分析方法一般：反應(yīng)譜法重要：反應(yīng)譜法及時(shí)程分析法靜力法鋼筋混凝土橋墩采用延性設(shè)計(jì)的簡化方法; 重要橋梁及新結(jié)構(gòu)橋一梁:采用非線性時(shí)程分析法土木12012、計(jì)算（1）確定工程設(shè)防烈度v參考標(biāo)準(zhǔn)：中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2001（2）確定抗震設(shè)計(jì)參數(shù)v根據(jù)可能遭受的地震影響程度，確定抗震設(shè)防烈度的

10、地震動(dòng)峰值加速度和地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期土木1201中國地震峰值加速度區(qū)劃圖1976.8.16和和8.23，松潘、平武之間相繼發(fā)生兩次，松潘、平武之間相繼發(fā)生兩次7.2級(jí)地震級(jí)地震 疊溪疊溪1933.8.25，疊溪發(fā)生，疊溪發(fā)生7.5級(jí)地震級(jí)地震土木1201中國地震反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖土木1201（3）靜力法v1920年，日本大森房吉提出。v假設(shè)建筑物為絕對(duì)剛體。maxmaxggGFmxxkGg)(txg m)(txmg 地震作用：地震作用：gxkg max 將將F作為靜荷載，按靜力計(jì)算方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)作為靜荷載，按靜力計(jì)算方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)地震系數(shù)：地震系數(shù)：土木1201（4）反應(yīng)譜

11、理論-振型分解反應(yīng)譜法v1940年美國皮奧特教授提出v地震作用v G-重力荷載代表值v k-地震系數(shù)（反映震級(jí)、震中距、地基等的影響）v b-動(dòng)力系數(shù)(反映結(jié)構(gòu)的特性,如周期、阻尼等的影響)GkFb土木1201v 0T0.1 Tg 區(qū)段，b為向上傾斜的直線v 0.1TTg 區(qū)段，b為水平線v TgT5Tg 區(qū)段，b為下降的曲線v 5TgT6s 區(qū)段，b為下降直線)(sT01 . 0gTgT50 . 62max bmax0.45b2max()gTTb b21max0.2(5)gTTbb典型的譜曲線土木1201鐵工抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50111-2006當(dāng)結(jié)構(gòu)自振周期當(dāng)結(jié)構(gòu)自振周期T2s，且阻尼比，且

12、阻尼比x x=0. 05時(shí)，動(dòng)力放大時(shí)，動(dòng)力放大系數(shù)系數(shù)b b取值取值土木1201公路抗震規(guī)范JTJ044-89土木1201（5）抗震驗(yàn)算v豎向力：V=V普+V震v水平力：H=H普+H震v彎 矩：M=M普+M震MHV土木12011橋墩基礎(chǔ)地震荷載的計(jì)算（用反應(yīng)譜理論計(jì)算） v反應(yīng)譜理論是以大量的強(qiáng)震水平加速度紀(jì)錄為基礎(chǔ)，經(jīng)過動(dòng)力計(jì)算和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，按照建筑物作為單質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)體系，在一定的阻尼比條件下，其自振周期與它發(fā)生的平均最大水平加速度反應(yīng)的函數(shù)的關(guān)系，用曲線表示的圖譜加速度反應(yīng)譜，以此作為建筑物地震反應(yīng)計(jì)算荷載的依據(jù)。 土木12012橋臺(tái)、擋墻基礎(chǔ)地震荷載的計(jì)算（用靜力理論計(jì)算） v靜力理論

13、出發(fā)點(diǎn)是認(rèn)為建筑物為剛性，地震時(shí)不變形，各部分受到的地震水平加速度與地面相同，也不考慮不同場地土對(duì)地震反應(yīng)的影響。v（1）橋臺(tái)基礎(chǔ)地震荷載的計(jì)算 auhzEaGKCCQ1土木1201（2）擋墻地震荷載的計(jì)算 v對(duì)于高度較大的擋墻，公路抗震規(guī)采用了地震反應(yīng)沿墻高增大分布系數(shù)iw，擋墻第i截面以上墻身重心處的水平地震荷載QiEW（kN）按下式計(jì)算： iwiwhziEWGKCCQ1土木12013墩、臺(tái)、擋墻基礎(chǔ)抗震強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算v橋梁墩、臺(tái)、擋墻基礎(chǔ)按以上方法計(jì)算得到水平地震荷載后，即可根據(jù)一般靜力學(xué)方法，按規(guī)定的荷載組合進(jìn)行地基、基礎(chǔ)的抗震強(qiáng)度和穩(wěn)定性的驗(yàn)算。土木1201三、基礎(chǔ)工程的抗震措施（

14、一）對(duì)松軟地基及可液化土地基v1改善土的物理力學(xué)性質(zhì)，提高地基抗震性能v2采用樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)等v3減輕荷載、加大基礎(chǔ)底面積土木1201（二）對(duì)地震時(shí)不穩(wěn)定（可能滑動(dòng)）的河岸地段v在此類地段修筑大、中橋墩臺(tái)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加橋長，注重橋跨布置等將基礎(chǔ)置于穩(wěn)定土層上并避開河岸的滑動(dòng)影響。小橋可在兩墩臺(tái)基礎(chǔ)間設(shè)置支撐梁或用片塊石滿床鋪砌，以提高基礎(chǔ)抗位移能力。擋墻也應(yīng)將基礎(chǔ)置于穩(wěn)定地基上，并在計(jì)算中考慮失穩(wěn)土體的側(cè)壓力土木1201（三）基礎(chǔ)本身的抗震措施v 地震區(qū)基礎(chǔ)一般均應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采取抗震措施。圬工墩臺(tái)、擋墻與基礎(chǔ)的聯(lián)結(jié)部位，由于截面發(fā)生突變，容易震壞，應(yīng)根據(jù)情況采取預(yù)埋抗剪鋼筋等措施提高其抗剪能力。樁柱與承臺(tái)、蓋梁聯(lián)結(jié)處也易遭震害，在基本烈度8度以上地區(qū)宜將基樁與承臺(tái)聯(lián)結(jié)處做成2 1或3 1的喇叭漸變形，或在該處適當(dāng)增加配筋；樁基礎(chǔ)宜做成低樁承臺(tái)，發(fā)揮承臺(tái)側(cè)面土的抗震能力；柱式墩臺(tái)、排架式樁墩在與蓋梁、承臺(tái)（基礎(chǔ)）聯(lián)結(jié)處的配筋不應(yīng)少于樁柱身的最大配筋；樁柱主筋應(yīng)伸入蓋梁并與梁主筋焊（搭）接；柱式墩臺(tái)、排架式樁墩均應(yīng)加密構(gòu)件與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)處及構(gòu)件本身的箍筋，以改善構(gòu)件延性，提高其抗震能力，樁基礎(chǔ)的箍筋加密區(qū)域應(yīng)從地面或一般沖刷以上1倍樁徑處往下延伸到樁身最大彎矩以下3倍樁徑處。 土木12