工程結(jié)構(gòu)抗震第一章

工程結(jié)構(gòu)抗震——橋梁抗震土木工程學(xué)院橋梁結(jié)構(gòu)教研室主講老師：董旭辦公地點(diǎn)：土木樓C207室Mobile-mail：dongxu512@126.comQQ:149013293本課程的要求及考察方式考察方式：閉卷考試。其中卷面成績(jī)占70%，平時(shí)成績(jī)占30%。要求：1認(rèn)真聽講、及時(shí)做筆記。2保證全部出勤。3認(rèn)真完成作業(yè)。4積極回答課上提出的問(wèn)題。本課程教材及參考書教材：《橋梁抗震》，葉愛(ài)君編著，人民交通出版社參考書：《橋梁抗震》范立礎(chǔ)編著.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1997公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則，JTG/TB02-01-2008城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，CJJ166-2011鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，GB5011-2006目錄第一章地震概述第二章橋梁震害第三章橋梁抗震概論第四章橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析第五章橋梁延性抗震設(shè)計(jì)第六章橋梁減隔震設(shè)計(jì)唐山地震1976年7月28日北京時(shí)間03時(shí)42分53.8秒，在中國(guó)河北省唐山、豐南一帶（東經(jīng)118.2°，北緯39.6°）發(fā)生了強(qiáng)度里氏7.8級(jí)（矩震級(jí)7.5級(jí)），震中烈度Ⅺ度，震源深度23千米的地震。地震持續(xù)約12秒。有感范圍廣達(dá)14個(gè)省、市、自治區(qū)，其中北京市和天津市受到嚴(yán)重波及。強(qiáng)震產(chǎn)生的能量相當(dāng)于400顆廣島原子彈爆炸。整個(gè)唐山市頃刻間夷為平地，全市交通、通訊、供水、供電中斷。唐山地震沒(méi)有小規(guī)模前震，而且發(fā)生于凌晨人們熟睡之時(shí)，使得絕大部分人毫無(wú)防備，造成24.2萬(wàn)人死亡，重傷16.4萬(wàn)人，名列20世紀(jì)世界地震史死亡人數(shù)第一。唐山市位于河北省東部鰥汶川地震1、汶川大地震震概況2008年年5月12日下午午2點(diǎn)28分突發(fā)發(fā)而至的四四川汶川里氏8級(jí)級(jí)強(qiáng)烈地震震撼動(dòng)了大大半個(gè)中國(guó)國(guó)，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)在泰國(guó)的曼谷也也有強(qiáng)烈的的震感。汶川地震在在中國(guó)慘痛痛的地震災(zāi)災(zāi)害史上又又留下了更更為慘痛的記記錄，是新新中國(guó)成立立以來(lái)破壞壞性最強(qiáng)、、波及范圍最廣、、救災(zāi)難度度最大的一一次地震。。汶川地震震震級(jí)大、余余震強(qiáng)烈持持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)，截止8月11日日12時(shí)時(shí)的不完完全統(tǒng)計(jì)，，地震已造造成69225人遇遇難，374640人受傷，，失蹤17924人人。許多城鎮(zhèn)已已夷為平地地，直接經(jīng)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)達(dá)到1萬(wàn)億億人民幣，，災(zāi)區(qū)重建建資金尚需需1萬(wàn)億人人民幣以上上，造成的的心靈創(chuàng)傷傷難以慰平平或永生無(wú)無(wú)法擺脫震震災(zāi)帶來(lái)的的悲痛。汶川8.0級(jí)地震烈度度分布震中地震烈烈度及居民民地分布汶川8.0級(jí)地震震Ⅵ度區(qū)以上面積合計(jì)440442平平方公里里.Ⅺ度區(qū)：面面積約2419平平方公里;Ⅹ度區(qū)：面面積約3144平平方公里;Ⅸ度區(qū)：面面積約7738平平方公里;Ⅷ度區(qū)：面面積約27786平平方公里里;Ⅶ度區(qū)：面面積約84449平平方公里里;Ⅵ度區(qū)：面面積約314906平方公公里.汶川地震震震中分布圖圖汶川地震是是印度板塊塊向亞洲板板塊俯沖，，造成青藏藏高原快速速隆升。高原物物質(zhì)向東緩緩慢流動(dòng)，，在高原東東緣沿龍門門山構(gòu)造帶帶向東擠壓，遇到到四川盆地地之下剛性性地塊的頑頑強(qiáng)阻擋，，造成構(gòu)造應(yīng)力能量的長(zhǎng)期期積累，最終在龍龍門山北川川-映秀地地區(qū)突然釋釋放。汶川地震災(zāi)災(zāi)害1、地質(zhì)破壞扭曲的鐵軌軌擠壓抬升地裂縫地面裂紋噴沙口噴沙冒水唐家山堰塞塞湖2、房屋破壞X破裂房屋倒塌3、道路破壞水平錯(cuò)斷路塌路面變形第一章地地震概述地震是指因因地球內(nèi)部緩緩慢積累的的能量突然然釋放而引起的地地球表層的的振動(dòng)。地震是一種種自然現(xiàn)象象，地球上上每天都在在發(fā)生地震震，一年約約有500萬(wàn)次。其中中約5萬(wàn)次人們可可以感覺(jué)到到；能造成成破壞的約約有1000次；7級(jí)以上的大大地震平均均一年有十十幾次。目目前記錄到到的世界上上最大地震震是8.9級(jí)，發(fā)生于于1960年5月22日的智利地地震。什么是地震震？一、地球的的構(gòu)造地球是一個(gè)個(gè)外形略呈呈梨形的橢橢球體，平平均半徑約約6400km。地地球的內(nèi)部部構(gòu)造，與與雞蛋十分分相似，由由地表至核核心可分為為性質(zhì)不同同的三層。。最外一層是是相當(dāng)薄的的地殼，稱稱為地殼（qiao），只占地球球體積的0.5%；；平均厚度度30km。其下為地幔，厚約2900km，約占地地球總體積積的83.3%；地地殼與地幔幔的分界面面稱為莫霍面，它是一個(gè)個(gè)地震波傳傳播速度急急劇變化的的不連續(xù)面面；最里面的部部分叫做地核，半徑約3500km。1.1地地震的初步步知識(shí)地殼表層由很不均勻勻的巖石組組成，它的的厚度也不不是均勻的的，高山或或高原處厚厚度可達(dá)60~80km，如如我國(guó)青藏藏高原；而而在深海底底只有5~8km，，如大西洋洋海底；海海陸地殼的的平均厚度度約為33km。世界上絕大大多數(shù)的地地震都發(fā)生生在地殼這這一層內(nèi)。。一般認(rèn)為，，地幔由質(zhì)地非常常堅(jiān)硬、比比重較大的的黑色橄欖欖巖組成。。從莫霍面面以下約40~70km內(nèi)內(nèi)的地幔上上部是剛性性的巖石層層，它與地地殼共同組組成所謂的的巖石圈。由于巖石圈圈的剛性和和脆性，當(dāng)當(dāng)巖層所受受的拉力或或壓力大于于巖石強(qiáng)度度時(shí)，巖層層發(fā)生斷裂裂，造成節(jié)理或斷層層。節(jié)理（Joint））是斷裂面兩兩側(cè)并沒(méi)有有相對(duì)位置置移動(dòng)或僅僅有輕微位位移的斷裂裂面，幾乎乎廣泛地出出現(xiàn)于所有有巖層中。。若斷裂面兩兩側(cè)的巖塊塊沿?cái)嗔衙婷驽e(cuò)動(dòng)，發(fā)發(fā)生顯著的的位置移動(dòng)動(dòng)，便稱為為斷層（Fault））。斷層的規(guī)規(guī)模變化很很大，小的的只有幾米米，大的可可至數(shù)百公公里。觀測(cè)研究發(fā)發(fā)現(xiàn)，在巖石圈以下存在著著一個(gè)厚約約幾百公里里的地震波波低速層，，稱為軟流圈。巖石圈與與軟流圈合合稱為上地幔，上地幔之之下的地幔幔部分稱為為下地幔。形成低速層層的原因是是該處巖石石處于部分分熔融狀態(tài)態(tài)，以致當(dāng)當(dāng)?shù)卣鸩ù┐┻^(guò)此層時(shí)時(shí)波速降低低，其中剪剪切波的衰衰減特別明明顯。地核是地球的核核心，體積積占整個(gè)地地球的16.2%，，但總質(zhì)量量卻占到整整個(gè)地球的的31.5%。根據(jù)據(jù)地震波傳傳播的分析析，地核分分為外地核、過(guò)過(guò)渡層和內(nèi)內(nèi)核三個(gè)層次。。外核可能能處于液態(tài)態(tài)，過(guò)渡層層處于由液液態(tài)向固態(tài)態(tài)過(guò)渡的狀狀態(tài)，而內(nèi)內(nèi)核可能是是固態(tài)。據(jù)據(jù)推測(cè)，地地核主要由由鐵、鎳等等物質(zhì)組成成，內(nèi)核的的壓力高達(dá)達(dá)360萬(wàn)萬(wàn)個(gè)大氣氣壓力，溫溫度高達(dá)4000~50000C。二、地震術(shù)術(shù)語(yǔ)（1）震源源：地球內(nèi)部發(fā)生地震的的地方稱為為震源。震震源是地震震能量的釋釋放中心，，理論上可可以將震源源看作一個(gè)個(gè)點(diǎn)，而實(shí)實(shí)際上是一一個(gè)區(qū)。（2）震震源深度度：將震源看看作一個(gè)個(gè)點(diǎn)，該該點(diǎn)到地地面的垂直距離離稱為震源源深度。。（3）震震源距：：從震源到到觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)的距離離稱為震震源距。。（4）震震中：震源在地地面的投投影稱為為震中。。震中附附近的區(qū)區(qū)域稱為為震中區(qū)區(qū)（5）震震中距：：在地面上上，從震震中到觀觀測(cè)點(diǎn)沿沿大圓弧測(cè)量的的距離稱稱為震中中距。區(qū)區(qū)別于震震源距（6）震震級(jí)：表示地震震能量大大小的等等級(jí)標(biāo)度度。（7）地地震波：：地震引起起的振動(dòng)動(dòng)以彈性性波的形形式從震震源向各各個(gè)方向向傳播并并釋放能能量。這這種傳播播地震能能量的彈彈性波稱稱為地震震波。（8）主主震：在某地地區(qū)的的某段段時(shí)間間內(nèi)，，與其其前后后相比比，地地震顯顯著頻頻繁發(fā)發(fā)生，，其中中規(guī)模模最大大、釋釋放地地震能能量最最多者者稱為為主震震。（9））前震震：發(fā)生在在主震震以前前的地地震。。（10）余余震：：發(fā)生在在生震震以后后的地地震。。三、地地震分分類地震可可分為為天然地地震和人為地地震兩大類類。人為地地震，主要要指人人工爆爆破、、礦山山開采采、深深井抽抽液或或注液液和工工程活活動(dòng)（（如興興建水水庫(kù)））所誘誘發(fā)的的地震震。人人為地地震一一般都都不太太強(qiáng)烈烈，僅僅有個(gè)個(gè)別情情況（（如水水庫(kù)地地震））會(huì)造造成較較大破破壞。。2013年年2月月12日，，朝鮮鮮成功功進(jìn)行行第三三次核核試驗(yàn)驗(yàn)。當(dāng)當(dāng)日北北京時(shí)時(shí)間10時(shí)時(shí)57分在在朝鮮鮮發(fā)生生了一一次有有感地地震，，震級(jí)級(jí)4.9級(jí)級(jí)，震震源深深度0米；；韓國(guó)國(guó)媒體體稱系系人造造地震震，震震級(jí)為為5.1級(jí)級(jí)。吉吉林長(zhǎng)長(zhǎng)白山山居民民稱感感到1分鐘鐘左右右的晃晃動(dòng)。。1959年年新建建廣東東河源源新豐豐江水水庫(kù)，，1962年發(fā)發(fā)生最最大震震級(jí)為為6.1級(jí)級(jí)的地地震，，壩區(qū)和和河源源縣城城部分分房屋屋遭受受損壞壞。水庫(kù)蓄蓄水后后改變變了地地面的的應(yīng)力力狀態(tài)態(tài)，庫(kù)水滲滲透到到已有有的斷斷層里里，起起到潤(rùn)潤(rùn)滑和和腐蝕蝕作用用，促促使斷斷層產(chǎn)產(chǎn)生新新的滑滑動(dòng)。。并不是是所有有的水水庫(kù)蓄蓄水后后都會(huì)會(huì)發(fā)生生水庫(kù)庫(kù)地震震，只只有當(dāng)當(dāng)庫(kù)區(qū)區(qū)存在在活動(dòng)動(dòng)斷裂裂、巖性剛剛硬等等條件件，才才有誘誘發(fā)地地震的的可能能性。。天然地地震可以有有以下下幾種種不同同的分分類方方法：：（1））按按成因因分類類（2））按按震源源深度度分類類（3））按按震級(jí)級(jí)分類類（4））按按震中中距分分類（一））按成成因分分類主要有有火山地地震、、陷落落地震震和構(gòu)構(gòu)造地地震。由于火火山活活動(dòng)而而引起起的地地震叫叫火山地地震。由于地地下巖巖洞突突然塌塌陷而而引起起的地地震叫叫陷落地地震。構(gòu)造地地震則是地地球內(nèi)內(nèi)部巖巖層構(gòu)構(gòu)造活活動(dòng)在在某些些階段段發(fā)生生急劇劇變化化時(shí)引引起的的。構(gòu)構(gòu)造地地震與與地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造密切切相關(guān)關(guān)。這這種地地震往往往發(fā)發(fā)生在在地應(yīng)應(yīng)力比比較集集中、、構(gòu)造造比較較脆弱弱的地地段，，即原原有斷斷層的的端點(diǎn)點(diǎn)或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折處處、不不同斷斷層的的交匯匯處。。天然地地震中中，構(gòu)造地地震發(fā)生的的次數(shù)數(shù)最多多（約約為全全球地地震總總數(shù)的的90%）），涉涉及的的范圍圍最廣廣，釋釋放的的能量量最大大，造造成的的危害害也最最大，，是地地震工工程研研究的的主要要對(duì)象象。由于火火山作作用，，如巖巖漿活活動(dòng)、、氣體體爆炸炸等引引起的的地震震稱為為火山山地震震，這這類地地震只只占全全世界界地震震的7%左右。。1914年日本本櫻島島火山山爆發(fā)發(fā)，產(chǎn)產(chǎn)生的的震動(dòng)動(dòng)相當(dāng)當(dāng)于一一個(gè)6.7級(jí)地震震。（二））按震震源深深度分分類可分為為淺源地地震、、中源源地震震和深源地地震三類。。淺源地地震是指震震源深深度小小于60km的的地地震。。淺源源地震震造成成的危危害最最大。。我國(guó)國(guó)發(fā)生生的地地震，，絕大大多數(shù)數(shù)是淺淺源地地震，，震源源深度度在10~20km。中源地地震是指震震源深深度在在60~300km之之間的的地震震。我我國(guó)中中源地地震主主要分分布在在臺(tái)灣灣省東東部沿沿海、、西藏藏雅魯魯藏布布江以以南地地區(qū)和和新疆疆帕米米爾附附近，，其震震源深深度在在100~200km之之間間。深源地地震則是指指震源源深度度大于于300km的的地地震。。我國(guó)國(guó)深源源地震震集中中分布布在黑黑龍江江、吉吉林兩兩省交交界處處的牡牡丹江江-延延吉吉一線線以東東地區(qū)區(qū)，震震源深深度在在40~600km之之間。。目前前世界界上觀觀測(cè)到到的地地震中中，最最大震震源深深度約約為720km。當(dāng)震源源深度度超過(guò)過(guò)100km時(shí)時(shí)，，通常常不會(huì)會(huì)在地地面上上造成成震害害。破壞性性地震震主要要屬于于構(gòu)造造地震震。據(jù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)，構(gòu)造地地震約約占世世界地地震總總數(shù)的的90%以上。。92%的地震震發(fā)生生在地殼殼中，，其余發(fā)生在在地幔幔上部部。（三））按震震級(jí)分分類可分為為微震、、有感感地震震、中中強(qiáng)地地震和強(qiáng)震四類。。微震是指震震級(jí)小小于2級(jí)級(jí)的地地震。。微震震人們們感覺(jué)覺(jué)不到到，只只有儀儀器才才能記記錄到到。有感地地震是指震震級(jí)在在2~5級(jí)級(jí)之之間的的地震震。有有感地地震一一般人人可以以感覺(jué)覺(jué)到。。中強(qiáng)地地震是指震震級(jí)大大于5級(jí)級(jí)、小小于7級(jí)級(jí)的地地震。。中強(qiáng)強(qiáng)地震震能造造成不不同程程度的的破壞壞。強(qiáng)震是指震震級(jí)大大于7級(jí)的的地震震。強(qiáng)強(qiáng)震往往往具具有巨巨大的的破壞壞性。。（四））按震震中距距分類類可分為為地方震震、近近震和遠(yuǎn)震三類。。地方震震是指離離觀測(cè)測(cè)點(diǎn)的的震中中距小小于100km的的地震震。近震是指離離觀測(cè)測(cè)點(diǎn)的的震中中距小小于1000km的的地地震。。遠(yuǎn)震是指離離觀測(cè)測(cè)點(diǎn)的的震中中距大大于1000km的的地地震。。四、地地震成成因地震是是指因因地球內(nèi)內(nèi)部緩緩慢積積累的的能量量突然然釋放放而引起起的地地球表表層的的振動(dòng)動(dòng)。。對(duì)于地地應(yīng)力力的產(chǎn)產(chǎn)生，，較為為公認(rèn)認(rèn)的是是板塊塊構(gòu)造造學(xué)說(shuō)說(shuō)。這這一學(xué)學(xué)說(shuō)認(rèn)認(rèn)為，，地球球表面面的巖巖石層層不是是一塊塊整體體，而而是由由六大大板塊塊和若若干小小塊組組成，，這六六大板板塊是是歐亞板板塊、、太平平洋板板塊、、美洲洲板塊塊、非非洲板板塊、、印澳澳板塊塊和南南極板板塊。。由于地地幔軟軟流層層的對(duì)對(duì)流，，帶動(dòng)動(dòng)著軟軟流層層上的的這些些板塊塊異常常緩慢慢而持持久地地相互互運(yùn)動(dòng)動(dòng)著。。但板板塊的的邊界界是相相互制制約的的，因因而板板塊之之間處處于拉拉伸、、擠壓壓和剪剪切狀狀態(tài)，，從而而產(chǎn)生生了地地應(yīng)力力。地地球上上的主主要地地震帶帶就在在這些些大板板塊的的交界界地區(qū)區(qū)。板塊構(gòu)構(gòu)造學(xué)學(xué)說(shuō)被稱為為“地地學(xué)革革命””的板塊構(gòu)構(gòu)造學(xué)學(xué)說(shuō)，建立立在大大陸漂漂移和和海底底擴(kuò)張張說(shuō)的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上。。早在1912年年，，德國(guó)國(guó)氣象象學(xué)家家魏格格納（（Wegener））就提提出了了大陸漂漂移假假說(shuō)，但由由于受受科學(xué)學(xué)觀測(cè)測(cè)資料料不足足的限限制，，在當(dāng)當(dāng)時(shí)沒(méi)沒(méi)有為為多數(shù)數(shù)人所所接受受。1962年年，，美國(guó)國(guó)地質(zhì)質(zhì)學(xué)家家赫斯斯（Hess））依據(jù)據(jù)深海海鉆探探、海海洋地地質(zhì)和和海底底地貌貌等方方面的的研究究成果果，提提出了了海底擴(kuò)擴(kuò)張假假說(shuō)。至1968年年，通通過(guò)多多位學(xué)學(xué)者先先后發(fā)發(fā)表的的研究究成果果，板塊構(gòu)構(gòu)造學(xué)學(xué)說(shuō)大體上上趨于于完整整。1969年年正正式形形成了了板塊塊構(gòu)造造這一一名稱稱。（a））大大陸漂漂移假假說(shuō)1912年年1月月6日日，，魏格格納在在法蘭蘭克福福地質(zhì)質(zhì)學(xué)會(huì)會(huì)上做做了題題為““大陸陸與海海洋的的起源源”的的演講講，首首次提提出了了大陸陸漂移移的假假說(shuō)。。1915年年，在嚴(yán)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)學(xué)研究的基基礎(chǔ)上，魏魏格納的代代表作《海海陸的起源源》問(wèn)世了了，在這本本書里，魏魏格納正式式闡述了大大陸漂移假假說(shuō)的觀點(diǎn)點(diǎn)。大陸漂移假假說(shuō)的基本本觀點(diǎn)認(rèn)為為：大約在3億億年前，，全球只有有一塊“超超級(jí)大陸””——稱為為“泛大陸陸”，后來(lái)來(lái)這塊“超超級(jí)大陸””分裂為若若干塊大陸陸，經(jīng)過(guò)漫漫長(zhǎng)歲月的的移動(dòng)，終終于形成了了今天的大大陸位置關(guān)關(guān)系。（b）海底底擴(kuò)張說(shuō)之前的資料料都來(lái)自于于大陸地殼殼，而對(duì)于于覆蓋地表表70%的的海洋地殼殼卻一無(wú)所所知。從20世紀(jì)紀(jì)50年年代伊始，，二戰(zhàn)中開開發(fā)的新技技術(shù)廣泛用用于海洋觀觀測(cè)，比如如采用聲納納裝置觀測(cè)測(cè)海底地形形，利用海海洋磁場(chǎng)儀儀探測(cè)海底底磁場(chǎng)異常常情況等。。1962年年，美國(guó)國(guó)的海斯（（Hess）在他的的論文《洋洋底盆地的的歷史》中中提出了““海底擴(kuò)張張說(shuō)”。其主要觀點(diǎn)點(diǎn)為：（1）地殼殼下方有地地幔，地幔幔的熱能熔熔融上部地地幔的物質(zhì)質(zhì)形成“巖巖漿”，巖巖漿自大洋洋中脊流出出形成新的的海洋地殼殼，新的地地殼向兩側(cè)側(cè)推擠，海海洋地殼因因而向兩側(cè)側(cè)擴(kuò)張；（2）老的的海洋地殼殼則在另一一端沒(méi)入地地幔再度熔熔融成地幔幔的一部分分。（c）板塊塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)說(shuō)在大陸漂移移和海底擴(kuò)擴(kuò)張說(shuō)的基基礎(chǔ)上，20世紀(jì)紀(jì)60年年代提出了了板塊構(gòu)造學(xué)學(xué)說(shuō)。其主要觀觀點(diǎn)為：地球表面覆蓋著不變變形且堅(jiān)固固的板塊，板塊的物物質(zhì)組成是是巖石圈，，具剛性，，它包括地殼和上地地幔頂部，厚約70~100km。巖巖石圈下面面是具塑性可流變變物質(zhì)構(gòu)成成的地幔軟軟流圈，厚度約幾幾百公里。。全球巖石石圈由于受受到地幔的的上升流和和下降流及及其牽引作作用而分裂裂成若干似似板塊的巨巨大塊體，，稱為板塊。這些板塊塊以每年1cm到到10cm的速度度在移動(dòng)。。板塊運(yùn)動(dòng)動(dòng)形成的構(gòu)構(gòu)造，稱為為板塊構(gòu)造造。全球主要有有六大板塊塊，即歐亞板塊、、太平洋板板塊、美洲洲板塊、非非洲板塊、、印度板塊塊和南極板板塊。其中除太太平洋板塊塊幾乎全為為海洋外，，其余五個(gè)個(gè)板塊既包包括大陸又又包括海洋洋。此外，，在板塊中中還可以分分出若干次一級(jí)級(jí)的小板塊塊，如把美洲洲大板塊分分為南、北北美洲兩個(gè)個(gè)板塊，菲菲律賓、阿阿拉伯半島島、土耳其其等也作為為獨(dú)立的小小板塊，則則全球約有有十四個(gè)板板塊。1.2地地震震級(jí)與與烈度一、地震震震級(jí)震級(jí)是衡量地震震能量大大小的等等級(jí)標(biāo)度度。常用的的震級(jí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)有里氏震級(jí)級(jí)、面波波震級(jí)和和矩震級(jí)級(jí)。里氏震級(jí)級(jí)是里克克特（C.F.Richter）于1935年提提出，也也稱為地地方震級(jí)級(jí)，定義義為：在在離震中100km處處用伍德德-安德德生式標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)地震震儀（擺擺的自振振周期為為0.8s，阻阻尼系數(shù)數(shù)為0.8，放放大倍數(shù)數(shù)為2800倍））所記錄錄到的最最大水平平位移（（即振幅幅A，以以微米計(jì)計(jì)）的常常用對(duì)數(shù)數(shù)值。其其表達(dá)式式為由于地地震發(fā)發(fā)生時(shí)時(shí)不可可能正正好在在100km處處記錄錄，而而且使使用的的儀器器也不不盡相相同，，所以以一般般需要要根據(jù)據(jù)震中中距和和使用用的儀儀器對(duì)對(duì)實(shí)測(cè)測(cè)的震震級(jí)進(jìn)進(jìn)行適適當(dāng)?shù)牡男拚?。震?jí)的的大小小直接接與震震源釋釋放的的能量量有關(guān)關(guān)。震震級(jí)M與與地震震釋放放能量量E（（單位位為““爾格格”））之間間有如如下關(guān)關(guān)系：：依此計(jì)計(jì)算，，震級(jí)級(jí)每差差一級(jí)級(jí)，地地震釋釋放的的能量量就相相差32倍倍之之多。。據(jù)測(cè)測(cè)算，，一個(gè)個(gè)百萬(wàn)萬(wàn)噸級(jí)級(jí)的TNT炸炸彈爆爆炸產(chǎn)產(chǎn)生的的能量量大約約為5×1020爾爾格格，而而一次次7級(jí)級(jí)地地震釋釋放的的能量量與四四千萬(wàn)萬(wàn)噸級(jí)級(jí)的TNT炸炸彈爆爆炸釋釋放的的能量量相當(dāng)當(dāng)。二、地地震烈烈度地震烈烈度是是用來(lái)來(lái)衡量地地震破破壞作作用大大小的的一個(gè)個(gè)指標(biāo)標(biāo)，它表表示某一地地區(qū)的的地面面和各各類建建筑物物遭受受某一一次地地震影影響的的強(qiáng)弱弱程度度。對(duì)于一一次地地震來(lái)來(lái)說(shuō)，，震級(jí)級(jí)只有有一個(gè)個(gè)，烈烈度則則隨著著地點(diǎn)點(diǎn)的變變化，，而有有若干干個(gè)。。一般般說(shuō)來(lái)來(lái)，距距震中中越遠(yuǎn)遠(yuǎn)，地地震影影響越越小，，烈度度越低低；反反之，，距震震中越越近，，地震震影響響越大大，烈烈度越越高。。震中中的烈烈度最最高。。但是，，在某某一烈烈度區(qū)區(qū)里，，有時(shí)時(shí)會(huì)因因局部部場(chǎng)地地的地地形、、地質(zhì)質(zhì)條件件等的的影響響，出出現(xiàn)局局部烈烈度較較高或或較低低的““烈度度異常常區(qū)””。地震烈烈度值值是根據(jù)人人的感感覺(jué)、、器物物的反反應(yīng)以以及地地面、、建筑筑物的的破壞壞程度度等宏宏觀現(xiàn)現(xiàn)象，以地震烈烈度表表為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)綜合合評(píng)定定的。。目前除除日本本采用用從0到到7的的8個(gè)個(gè)等級(jí)級(jí)劃分分外，，我國(guó)和世界界絕大大多數(shù)數(shù)國(guó)家家采用用1~12等等級(jí)劃劃分的的地震震烈度度表。地震烈烈度的的評(píng)定定具有有粗略略、綜綜合、、主觀觀判斷斷的特特點(diǎn)，，缺乏乏具體體的物物理量量作為為依據(jù)據(jù)。不不過(guò)，，它不不僅是是區(qū)分分地震震區(qū)遭遭受地地震影影響的的標(biāo)度度，而而且對(duì)對(duì)于處處理歷歷史地地震資資料、、研究究地震震活動(dòng)動(dòng)等方方面有有重要要作用用。三、震震級(jí)與與震中中烈度度的關(guān)關(guān)系地震震震級(jí)與與地震震烈度度是完完全不不同的的兩個(gè)個(gè)概念念，這這兩者者的關(guān)關(guān)系可可用炸炸彈爆爆炸來(lái)來(lái)比喻喻。震級(jí)好比炸彈的的裝藥藥量，烈度則是炸炸彈爆爆炸時(shí)時(shí)所造造成的的破壞程程度。盡管管如此此，從從數(shù)學(xué)學(xué)上震震中烈烈度卻卻可以以表示示為震震級(jí)和和震源源深度度的函函數(shù)。。在環(huán)境境條件件基本本相同同的情情況下下，震震級(jí)越越大，，震源源深度度越淺淺，則則震中中烈度度越高高。對(duì)對(duì)于發(fā)發(fā)生頻頻度最最高的的淺源源地震震來(lái)說(shuō)說(shuō)根據(jù)據(jù)我國(guó)國(guó)的地地震資資料，，可以以由下下面經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公公式估估定震中中烈烈度度I0與震級(jí)級(jí)M之間間的的關(guān)關(guān)系系：：（1）5.0-5.4級(jí)地地震震，，震震中中烈烈度度多多為為六六度度，，其其面面積積小小于于500平方方公公里里。。（2）5.5-5.9級(jí)地地震震，，震震中中烈烈度度多多為為七七度度，，其其面面積積不不超超過(guò)過(guò)200平方方公公里里；；六六度度區(qū)區(qū)面面積積也也只只有有數(shù)數(shù)百百平平方方公公里里。。（3）6.0-6.4級(jí)地地震震，，震震中中烈烈度度多多數(shù)數(shù)為為八八度度，，其其面面積積幾幾十十平平方公公里里；；七七度度區(qū)區(qū)不不超超過(guò)過(guò)200平方公里，，六度區(qū)數(shù)數(shù)百平方公里，如震震中烈度為為七度，與與5.5-5.9級(jí)地震結(jié)果果相同。（4）6.5-6.9地震，震中中烈度一半半為八度，，與6.0-6.4級(jí)地震一樣；另一一半為九度度，面積小小于100平方公里，，八度區(qū)不超過(guò)500平方公里，，七度區(qū)在在1500平方公里以以內(nèi)。1.3地地震波與地地震動(dòng)一、地震波波斷層在瞬間間破裂錯(cuò)動(dòng)動(dòng)（地震））時(shí)，引起起劇烈的振振動(dòng)，這種種振動(dòng)以彈性波的形式從震震源向各個(gè)個(gè)方向傳播播并釋放能能量。傳播播地震能量量的彈性波波就稱為地震波。地震波分為為在地球內(nèi)內(nèi)部傳播的的“體波”和在地面面附近傳播播的“面波”。體波具有兩兩種形式的的波，即縱縱波（P波波）和橫橫波（S波波）?？v波（壓縮縮波或P波波）在傳播過(guò)程程中，介質(zhì)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振振動(dòng)方向與與波的前進(jìn)進(jìn)方向一致，質(zhì)點(diǎn)間的的彈性相對(duì)對(duì)位移疏密密相間，所所以也稱為為壓縮波或疏疏密波。如在空氣氣中傳播的的聲波就是是一種縱波波。由于任何一一種介質(zhì)（（固態(tài)、液液態(tài)、氣態(tài)態(tài)）都可以以承受不同同程度的壓壓縮與拉伸伸變形，所所以縱波可可以在所有介質(zhì)質(zhì)中傳播。這是縱波波的一個(gè)重重要特性。?？v波的周周期較短，，振幅較小小，波速快快。橫波（剪切切波或S波波）傳遞時(shí)，介介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的的振動(dòng)方向向與波的前前進(jìn)方向垂直。橫波只能能在固體介質(zhì)中傳播。因因?yàn)闄M波的的傳播過(guò)程程是介質(zhì)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)不斷受受剪切變形形的過(guò)程，，液態(tài)和氣氣態(tài)介質(zhì)不不能承受剪剪切作用，，不能傳播播橫波。由由于橫波的的這個(gè)特征征，所以又又稱為剪切波。橫波的周周期較長(zhǎng)，，振幅較大大。縱波的傳播播速度比橫橫波的傳播播速度要快快，當(dāng)某地發(fā)發(fā)生地震時(shí)時(shí)，在地震震儀上首先先記錄到的的地震波是是縱波，隨隨后才記錄錄到橫波。。為此，通通常也稱縱波為“初初波”或，，稱橫波為為“次波””。面波是體波波經(jīng)地層界界面多次反反射、折射射所形成的的次生波。。面波包括兩兩種形式的的波，即瑞利波（Rayleigth波））和樂(lè)甫波（Love波）。。瑞利波傳播播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)在與地面面垂直的平平面內(nèi)沿波波的前進(jìn)方方向做橢圓圓反時(shí)針?lè)椒较蜻\(yùn)動(dòng)。。瑞利波的的特點(diǎn)是振振幅大，在地表以豎豎向運(yùn)動(dòng)為為主。樂(lè)甫波傳播播時(shí)，類似似蛇行運(yùn)動(dòng)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)在在地平面內(nèi)內(nèi)做與波前前進(jìn)方向相相垂直的運(yùn)運(yùn)動(dòng)。一般地說(shuō)，，與體波相相比，面波波的周期長(zhǎng)長(zhǎng)，振幅大大，速度慢慢，衰減慢慢，能傳到到較遠(yuǎn)的地地方。在距離震中中近的地方方，面波成成分較少，，隨著震中中距離的增增加，面波波的成分也也增加?？v波使結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生上下顛簸，橫波使結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平搖動(dòng)，，而面波則使使結(jié)構(gòu)既產(chǎn)生上下下顛動(dòng)又產(chǎn)產(chǎn)生水平搖搖動(dòng)，一般是在在橫波和面面波都到達(dá)達(dá)時(shí)振動(dòng)最最為劇烈。。由橫波和面面波產(chǎn)生的的水平振動(dòng)是招致結(jié)構(gòu)構(gòu)地震破壞壞的重要因因素。在震中區(qū)，由縱波產(chǎn)產(chǎn)生的豎向振動(dòng)所造成的破破壞也不容容忽視。地震波小結(jié)結(jié)地震波是地地震發(fā)生時(shí)時(shí)由震源地地方的巖石石破裂產(chǎn)生生的彈性波波。地震波分為為體波和面面波。體波橫波（S波）縱波（P波）面波瑞利波樂(lè)甫波橫波特點(diǎn):周期長(zhǎng)、、振幅大、、波速慢,100-800m/s縱波特點(diǎn):周期短,振幅小,波速快,200-1400m/s面波比體波波衰減慢、、振幅大、、周期長(zhǎng)、傳傳播遠(yuǎn)。建建筑物破壞壞主要由面波波造成雜波P波開始S波開始面波開始二、地震動(dòng)動(dòng)地震動(dòng)，也稱地震地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)，是指由震震源釋放出出來(lái)的地震震波引起的的地表附近土土層的振動(dòng)動(dòng)。地震動(dòng)是引引起橋梁震震害的外因因，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)的作用效效應(yīng)與靜力力荷載相當(dāng)當(dāng)，但兩者者存在以下下幾個(gè)本質(zhì)質(zhì)差別：1）靜力荷荷載以力的形式出現(xiàn)，而地地震動(dòng)是以以運(yùn)動(dòng)方式出現(xiàn)。2）靜力荷荷載與時(shí)間無(wú)關(guān)關(guān)，而地震動(dòng)動(dòng)是迅速變變化的隨機(jī)機(jī)振動(dòng)，地地震動(dòng)的這這一特點(diǎn)，，導(dǎo)致了抗震設(shè)計(jì)對(duì)對(duì)地震作用用峰值的關(guān)關(guān)注。3）常用荷荷載大多是是豎向的，，而地震動(dòng)動(dòng)則是水平平、豎向、、甚至扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)同時(shí)作用用的。與靜力荷載載相比，地震動(dòng)具有有更大的不不確定性，抗震設(shè)計(jì)計(jì)不能完全全依靠強(qiáng)度度安全儲(chǔ)備備。橋梁抗抗震設(shè)計(jì)不不能照搬常常規(guī)靜力荷荷載設(shè)計(jì)思思路。地震動(dòng)可以以通過(guò)儀器器記錄下來(lái)來(lái)。對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震而言言，關(guān)心的的是強(qiáng)震動(dòng)地面面運(yùn)動(dòng)記錄錄。只有強(qiáng)震震動(dòng)才能危危及結(jié)構(gòu)安安全。記錄強(qiáng)震動(dòng)動(dòng)的儀器為為強(qiáng)震加速度度儀，簡(jiǎn)稱強(qiáng)震儀，它能夠記記錄測(cè)點(diǎn)處處三個(gè)互相相垂直的地地震動(dòng)加速速度分量（（兩個(gè)水平平向分量加加上一個(gè)豎豎向分量)。下圖所示為為著名的埃爾森特羅羅三分量（東西、南南北、上下）地震震波加速度度記錄。地地震動(dòng)的顯顯著特點(diǎn)是是其時(shí)程函數(shù)（（即加速度度、速度、、位移的時(shí)時(shí)間函數(shù)））的不規(guī)則性。地震工程研研究的對(duì)象象主要有三三個(gè)：地震動(dòng)、結(jié)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)反應(yīng)。若把這三三者看作一一個(gè)系統(tǒng)，，則地震動(dòng)動(dòng)是系統(tǒng)的的輸入部分，結(jié)構(gòu)反應(yīng)應(yīng)則是系統(tǒng)統(tǒng)的輸出部分。強(qiáng)震動(dòng)記錄錄是地震工程程的重要資資料。在地震動(dòng)的的特性中，，對(duì)工程抗抗震有重要要意義的量量是地震動(dòng)動(dòng)的幅值（最大大振幅或叫叫峰值）、、頻譜（波波形）和持持續(xù)時(shí)間（（簡(jiǎn)稱持時(shí)時(shí)），常被稱為為地震波三三要素。影響地震動(dòng)動(dòng)特性的因因素包括震源、傳播播介質(zhì)與途途徑和局部部場(chǎng)地條件件這三類。其中，局部部場(chǎng)地條件對(duì)頻譜形狀狀的影響最最早被各國(guó)國(guó)規(guī)范所接接受，我國(guó)國(guó)的橋梁抗抗震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范把場(chǎng)地地土劃分為為四類，采采用了形狀狀隨場(chǎng)地土土變化的反反應(yīng)譜。但對(duì)于震源源、傳播介介質(zhì)與途徑徑的影響，，目前難以以精確估計(jì)計(jì)。1.4地地震分布布一、世界地地震分布（1）環(huán)太太平洋地震震帶：該帶帶沿著南、、北美洲西西岸，經(jīng)堪堪察加半島島、千島群群島、日本本列島，至至我國(guó)的臺(tái)臺(tái)灣省和菲菲律賓群島島一直到新新西蘭，集集中了全世世界80%以上的地地震（2））歐歐亞亞地地震震帶帶：：大大致致從從印印尼尼西西部部、、緬緬甸甸經(jīng)經(jīng)我我國(guó)國(guó)橫橫斷斷山山脈脈、、喜喜馬馬拉拉雅雅山山地地區(qū)區(qū)，，經(jīng)經(jīng)中中亞亞細(xì)細(xì)亞亞到到地地中中海海，，又又稱稱喜喜馬馬拉拉雅雅——地地中中海海地地震震帶帶。。二、、中中國(guó)國(guó)地地震震的的特特點(diǎn)點(diǎn)中國(guó)國(guó)部部分分地地區(qū)區(qū)位位于于歐歐亞亞地地震震帶帶上，，大大部部分分地地區(qū)區(qū)夾夾在在這這兩兩大大地地震震帶帶之之間間，，是是一一個(gè)個(gè)多多地地震震的的國(guó)國(guó)家家。。中國(guó)國(guó)占占全全世世界界陸陸地地面面積積7%，，卻卻承承受受了了全全球球33%的的陸陸地地強(qiáng)強(qiáng)震震。?；颈咎靥攸c(diǎn)點(diǎn)是是：：震震源源淺淺、、烈烈度度高高、、分分布布廣廣、、傷傷亡亡大大。。20世世紀(jì)紀(jì)以以來(lái)來(lái)，，中中國(guó)國(guó)共共發(fā)發(fā)生生6級(jí)級(jí)以以上上地地震震共共約約800次次，，遇遇難難人人口口約約60萬(wàn)萬(wàn)人人，，占占全全球球同同期期死死亡亡人人數(shù)數(shù)的的53%。。中國(guó)國(guó)幾幾乎乎所所有有的的省省份份都都發(fā)發(fā)生生過(guò)過(guò)6級(jí)級(jí)以以上上的的破破壞壞性性地地震震，，根根據(jù)據(jù)國(guó)國(guó)家家地地震震局局2001年年版版全全國(guó)國(guó)地地震震區(qū)區(qū)劃劃圖圖統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算，，烈烈度度等等于于或或大大于于7度度的的面面積積達(dá)達(dá)403萬(wàn)萬(wàn)平平方方公公里里，，占占國(guó)國(guó)土土總總面面積積的的近近40%。。全國(guó)國(guó)有有近近半半數(shù)數(shù)的的城城市市位位于于7度度或或7度度以以上上的的地地震震區(qū)區(qū)。。20世世紀(jì)紀(jì)死死亡亡20萬(wàn)萬(wàn)人人以以上上的的大大地地震震全全球球共共兩兩次次，，都都發(fā)發(fā)生生在在中中國(guó)國(guó)。。一次次是是1920年年寧寧夏夏海海原原8.5級(jí)級(jí)大大地地震震，，死死亡亡23.6萬(wàn)萬(wàn)余余人人；；另另一一次次是是1976年年河河北北唐唐山山7.8級(jí)級(jí)地地震震，，死死亡亡24萬(wàn)萬(wàn)余余人人。。中國(guó)國(guó)地地震震震震中中分分布布圖圖所所示示的的震震級(jí)級(jí)大大于于4級(jí)級(jí)的的大大大大小小小小密密密密麻麻麻麻的的震震中中位位置置，，讓讓人人觸觸目目驚驚心心。。中國(guó)國(guó)地地震震震震中中分分布布圖圖從圖圖中中可可見(jiàn)見(jiàn)，，我我國(guó)國(guó)地地震震主主要要分分布布在在：：1、、東東南南部部的的臺(tái)臺(tái)灣灣和和福福建建廣廣東東沿沿海海；；2、、華華北北太太行行山山沿沿線線和和京京津津唐唐地地區(qū)區(qū)；；3、、青青藏藏高高原原和和四四川川、、云云南南西西部部；；4、、西西北北的的新新疆疆、、甘甘肅肅和和寧寧夏夏。。強(qiáng)震震分分布布：：西西多多東東少少。。中國(guó)國(guó)大大陸陸地地區(qū)區(qū)，，絕絕大大多多數(shù)數(shù)強(qiáng)強(qiáng)震震主主要要分分布布在在東經(jīng)經(jīng)107度度以以西西的的中中國(guó)國(guó)西西部部廣廣大大地地區(qū)區(qū)，而東東部地地區(qū)則則很少少。中國(guó)歷史史上造成成了慘痛痛生命損損失的強(qiáng)強(qiáng)烈地震震如下表表所示：：272010.4.14青海玉樹樹M7.1級(jí)2220地震災(zāi)害死死亡人數(shù)最最多，最容容易引起社社會(huì)恐慌。。三、地震災(zāi)災(zāi)害地震具有突突發(fā)性和毀毀滅性。地震災(zāi)害主主要表現(xiàn)在在兩個(gè)方面面，即直接災(zāi)害和和次生災(zāi)害害。1、直接災(zāi)災(zāi)害：由地地震的直接接作用，如如地震波引引起的強(qiáng)烈烈振動(dòng)、地地震斷層的的錯(cuò)動(dòng)等，，所造成的的災(zāi)害。主主要表現(xiàn)在在一下三個(gè)個(gè)方面1）地表破破壞強(qiáng)烈地震時(shí)時(shí)，往往產(chǎn)產(chǎn)生地形地地貌的變化化（如地裂裂縫、滑坡坡、軟土沉沉陷等）和和沙土液化化，從而使使建造在其其上面的建建筑物、構(gòu)構(gòu)筑物收到到破壞。（1）地裂縫：主要有構(gòu)造造地裂縫和和重力地裂裂縫。（2）滑坡、塌方方：在陡峻的的山區(qū)、坡坡地、河岸岸和黃土坎坎地區(qū)等，，強(qiáng)烈地震震時(shí)往往會(huì)會(huì)出現(xiàn)陡崖崖失穩(wěn)引起起的崩塌、、山石滾落落、陡坡滑滑移等現(xiàn)象象，導(dǎo)致公公路阻塞，，交通中斷斷．沖毀房房屋和橋梁梁，堵塞河河流，造成成上游水位位上漲，淹淹沒(méi)大量土土地。（3）噴水冒砂：在地下水水位較高、、砂層埋藏藏較淺的平平原及沿海海地區(qū)，地地震的強(qiáng)烈烈振動(dòng)使地地下水壓力力急劇增高高，會(huì)使飽飽和的砂土土或粉土層層液化，地地下水夾帶帶著砂土顆顆粒，經(jīng)地地裂縫或其其它通道噴噴出地面，，形成噴水水冒砂現(xiàn)象象。（4）地面下陷：在強(qiáng)烈地地震作用下下，地面的的震陷多半半發(fā)生在松松軟而壓縮縮性高的土土層中，如如大面積回回填土、孔孔隙比大的的粘性土和和非粘性土土。地震使使土顆粒間間的摩接力力大大降低低或使鏈狀狀結(jié)構(gòu)破壞壞，土層變變密實(shí)，造造成地面下下沉。此外外，在巖溶溶洞和采空空(采掘的的地下坑道道)地區(qū)也也可能發(fā)生生震陷。2）建筑物物的破壞在強(qiáng)烈地震震作用下，，各類建筑筑物發(fā)生嚴(yán)嚴(yán)重破壞，，是造成生生命財(cái)產(chǎn)重重大損失的的主要原因因。按建筑筑物破壞的的形態(tài)和直直接原因，，可分以下下幾類：（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)喪失整體體性而造成成的破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件的的共同工作作主要由各各構(gòu)件之間間的連接及及各構(gòu)件之之間的支撐撐來(lái)保證。。在強(qiáng)烈地地作用下，，構(gòu)件連接接不牢，節(jié)節(jié)點(diǎn)破壞，，支承長(zhǎng)度度不夠和支支撐失效等等都會(huì)使結(jié)結(jié)構(gòu)喪失整整體性而造造成破壞。。（2）承重重結(jié)構(gòu)承載載力不足或或變形過(guò)大大而造成的的破壞地震時(shí)，地地面運(yùn)動(dòng)引引起建筑物物或構(gòu)筑物物振動(dòng)，從從而產(chǎn)生慣慣性力，使使建筑物或或構(gòu)筑物的的內(nèi)力和變變形增大較較多，而且且往往改變變其受力方方式，導(dǎo)致致建筑物或或構(gòu)筑物的的承載力不不足或變形形過(guò)大而遭遭受破壞。。如墻體開開裂，鋼筋筋混凝土柱柱剪斷或混混凝土被壓壓酥裂，房房屋倒塌，，磚煙囪折折斷和錯(cuò)位位等。（3）地基基失效引起起的破壞強(qiáng)烈地震時(shí)時(shí)，地裂縫縫、滑坡、、震陷和地地基土液化化等，可使使地基開裂裂、滑動(dòng)、、不均勻沉沉降等，從從而喪失穩(wěn)穩(wěn)定性，降降低或喪失失承載力，，造成建筑筑物整體傾傾斜、拉裂裂以至倒塌塌而破壞。。3）生命線線工程破壞壞2、次生