第一章桥梁抗震
第一章桥梁抗震
3.按震级的地震分类
微震--- 2级以下。 有感地震--- 2-5级 中强地震--- 5-7级 强震--- 7级以上 人感觉不到 人有感觉 有不同程度破坏 巨大的破坏性
由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成 的破坏也不同。震级大，破坏力不一定大；震级小， 破坏力不一定就小。
二、 地震烈度
1.定义及影响因素
什么叫震源、震中、震中距？
地球内部发生地震的地方叫震源； 震源在地面上的投影点称为震中； 震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区 ； 从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。
地震分类
一.按地震成因分类
天然地震 ---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震
地震
人工地震
60 60
1.构造地震
92%的地震发生在 地壳中， 其余的发 生在地幔上部
震后工厂厂区
印度大地震
当地时间2001年1月26日上午8时46分（北京时 间2001年1月26日11时16分36.4秒，国际时间2001年1 月26日03时16分40秒），在印度西北部古吉拉特邦 发生一次强烈地震。据印度地震部门测定，这次地 震为里氏7.9级，震中位于北纬23.6度和东经69.8度。 至31日止，地震发生后已发生了196次余震。 死亡人数达16403人，受伤人数达55863人，经 济损失45亿美元。
唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.8级地震 时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。
唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。 （此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）
唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装 配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。（此处为唐山地 震重点保护遗迹之一。）
本课程的学习方法——理论推导且紧密结 合规范 必备参考资料： • 公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-012008) • 建筑抗震设计规范（ GB50011-2010）
桥梁抗震与抗风设计 第一讲
地震灾害与国策
地震对我国的危害性
邢台地震破坏现场 震级：7.2级 时间：1966年3月22日 死亡：8186人 损失：19.3亿元
2021/3/30
17
地震灾害与国策
地震对我国的危害性
海城地震破坏现场 震级：7.3级 时间：1975年2月4日 死亡：2041人 损失：17.5亿元
2021/3/30
群测群防工作：总则第八条规定，“国家鼓励、引导社会组织和个人
开展地震群测群防活动，对地震进行监测和预防”。由于我国的群测群 防已经实行了多年，群众把观察到的一些异常现象向地震工作部门报告， 可以弥补专业地震监测台网的不足，同时也有助于提高群众防震减灾意 识，有利于地震工作部门做好防震减灾工作。
2021/3/30
20
地震灾害与国策
地震对我国的危害性
江西九江地震破坏现场 震级：5.7级 时间：2005年11月26日 死亡：13人 损失：20.4亿元
2021/3/30
21
地震灾害与国策
地震对我国的危害性
四川汶川地震破坏现场 震级：8.0级 时间：2008年5月12日 死亡：8.7万人 损失：8451亿元
2021/3/30
发生9.0级地震。这次地震引起了巨大海啸，海啸共造成约37万人死亡，伤者 不计其数，直接经济损失估计数十亿美元，形成空前的海啸巨灾。
2021/3/30
5
地震灾害与国策
地震对人类社会的危害性
2005年巴基斯坦地震：2005年10月8日，克什米尔的印、巴控制区交界地
区突发7.8级地震，震中在巴控一侧的穆扎法拉巴德、巴格和曼瑟拉一带。在 巴控一侧死亡73276人，伤69000人，倒塌官民房屋244000套，严重损坏约20 万套，280万人受灾，直接经济损失折合达23亿美元。在印（印度）控一侧 死亡1600人，伤约5千人，近万套民房倒塌和严重破坏。
《桥梁抗震》课程教学大纲
《桥梁抗震》课程教学大纲一、课程编码及课程名称课程编码：课程名称：桥梁抗震；Bridge Anti-seismic Design二、学时、学分及适用专业总学时数：32 学分：2适用专业：土木工程专业（道路桥梁方向）三、课程教学目标通过桥梁工程抗震设计课程的学习，使学生了解桥梁结构地震破坏的特点，掌握桥梁工程抗震设计的基本原理和基本方法，以及桥梁工程的地震作用计算方法和抗震设计验算，培养一定的桥梁工程抗震设计能力。
四、课程的性质和任务本课程是为全日制本科土木工程专业道桥方向开设的介绍桥梁工程抗震设计的基本理论原理与实用方法的一门专业课；本课程的任务是使学生掌握工程地震基本知识、工程抗震原理以及结构的抗震设计方法，为学生今后解决桥梁结构概念设计和抗震设计等方面的问题奠定基础。
五、课程教学的基本要求要求学生在熟练掌握教材内容的同时，学会查阅与本课程相关的文献资料以及相关规范，使学生能够把理论知识灵活运用到实践当中。
六、课程教学内容第一章绪论（共2学时）（一）本章教学基本要求1.1教学内容：桥梁结构抗震的内容1.2教学内容：桥梁结构抗震设计方法步骤1.3教学内容：桥梁结构的抗震措施（二）重点与难点重点：本课程研究方法；本课程主要包括的内容、特点难点：桥梁结构抗震设计方法步骤（三）小结本章主要介绍桥梁震害的危害性，桥梁结构抗震设计的重要性，本课程所研究的内容容及其发展方向。
第二章地震概述（共2学时）（一）本章教学基本要求2.1教学内容：了解地震成因及其分类，震源、震中、地震波的概念，以及地震波的特点 2.2教学内容：掌握震级、烈度、基本烈度、设防烈度的概念（二）重点与难点重点：地震成因及其分类；震级与烈度的概念难点：基本烈度、设防烈度的概念（三）小结第三章桥梁震害（共2学时）（一）本章教学基本要求3.1教学内容：引起桥梁震害的原因3.2教学内容：上部结构的震害3.3教学内容：支座的震害3.4教学内容：下部结构和基础的震害（二）重点与难点重点：震害的宏观调查与分析难点：分析桥梁震害的原因（三）小结第四章桥梁抗震设计概论（共12学时）（一）本章教学基本要求4.1教学内容：掌握路线等级及构造物的重要性分级、抗震设防目标、抗震设防标准、抗震设计的基本要求4.2教学内容：掌握公路工程抗震设计中场地分类与地基抗震验算方法4.3教学内容：了解单自由度弹性体系在地震作用下的强迫振动4.4教学内容：掌握地震反应谱的概念和特点，地震系数、动力系数的概念，以及应用反应谱曲线计算地震荷载4.5教学内容：了解多自由度弹性体系的自由振动和地震反应4.6教学内容：了解振型、主振型的正交性等概念，振型分解反应谱方法的原理和计算（二）重点与难点重点：抗震设防标准、抗震设计的基本要求；地震反应谱的概念和特点，地震系数、动力系数的概念，以及应用反应谱曲线计算地震荷载。
桥梁抗震——精选推荐
桥梁抗震第⼀章地震概述1、地球构造地球的内部结构为⼀同⼼状圈层构造，由地⼼⾄地表依次分化为地核（3470Km）、地幔（2900Km）、地壳（30Km）。
地球平均半径6400Km，地壳与地幔的分界⾯为莫霍⾯，是⼀个地震波传播速度急剧变化的不连续⾯。
2、地震类型构造地震、⽕⼭地震、陷落地震、诱发地震、⼈⼯地震3、⾥⽒震级概念规定以震中距100km处“标准地震仪”（周期0.8s,放⼤倍数2800,阻尼系数0.8）所记录的最⼤⽔平地动位移（单振幅,以µm计）的常⽤对数为该地震的震级。
4、地震烈度概念地震烈度：指某⼀地区的地⾯和各类建筑物遭受⼀次地震影响的强弱程度。
基本烈度：指在今后⼀定时期内，在⼀般场地条件下，可能遭受的最⼤地震烈度。
（⽤于抗震设防）地震区划：指在地图上按地震情况的差异划分出的不同区域。
5、地震波分类及特点地震波包括在地球内部传播的体波和只限于在地球表⾯传播的⾯波，其中体波包括纵（P）波和横（S）波，⽽⾯波分为瑞利波和乐浦波，对建筑物和地表的破坏主要以⾯波为主。
纵波，振动⽅向与传播⽅向⼀致或平⾏的波，即媒介（质点）的运动⽅向同波的运动⽅向相同或相反，⼜称为压缩波。
周期短，振幅⼩，波速快，可在所有介质中传播。
横波，质点的振动⽅向与波的传播⽅向垂直，是剪切波。
周期长，振幅⼤，波速慢，只能在固体介质中传播。
瑞利波，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。
振幅⼤，在地表以竖向运动为主。
乐浦波，质点在地平⾯内做与波前进⽅向相垂直的运动。
⼀般来说，与体波相⽐，⾯波的周期较长，振幅较⼤，波速较慢，⾯波的衰减也较慢，能传到较远的⽅向。
6、地震动概念，三要素，影响因素地震动，也称地⾯运动，是指由震源释放出来的地震波引起的地表附近⼟层的振动。
地震动是地震和结构抗震之间的桥梁，⼜是结构抗震设防的依据。
三要素：地震动强度（振幅、峰值）、频谱特性、强震持续时间。
影响因素：震源、传播介质与途径、局部场地条件。
桥梁抗震课件
地震对桥梁的影响
桥梁在地震中的反应
桥梁在地震中会受到不同程度的震动和位移，如果桥梁设计不合理或抗震能力不足，就可能发生损坏或倒塌。
桥梁抗震设计
为了减轻地震对桥梁的影响，需要进行抗震设计。抗震设计需要考虑桥梁的结构形式、材料、基础等因素，采取 有效的抗震措施，如加强桥梁的支撑结构、设置减震装置等。同时，还需要进行抗震性能评估和抗震加固等工作 。
以提高桥梁的整体抗震性能。
新型抗震材料的应用
高性能混凝土
采用高强度、高韧性、高耐久性的混凝土材料， 提高桥梁的承载能力和延性。
复合材料
利用纤维增强复合材料（FRP）的轻质、高强和抗 疲劳性能，对桥梁进行加固和修复。
阻尼器
利用阻尼器的能量吸收和耗散能力，降低地震对 桥梁的冲击。
新型抗震结构的优势与挑战
பைடு நூலகம்地震的分类
根据不同的分类标准，地震可以分为不同的类型。如根据震源深度，地震可分 为浅源地震、中源地震和深源地震；根据成因，地震可分为构造地震、火山地 震、塌陷地震和人工地震等。
地震波的传播
地震波的传播方式
地震波主要通过三种方式传播： 横波、纵波和面波。横波和纵波 是地球内部传播的体波，面波则 是在地表传播的波。
抗震设计的优化策略
加强关键部位
对桥梁的关键部位如桥墩 、支座等采取加强措施， 提高其抗震能力。
设置减震装置
在桥梁结构中设置减震支 座、阻尼器等减震装置， 减小地震对桥梁的冲击。
优化施工方法
采用合理的施工方法和技 术，确保桥梁结构的整体 性和稳定性，提高其抗震 性能。
桥梁抗震ppt课件
4. 利用反应谱方法计算结构特征力效应和特征位移效应－需求分析；
5. 进行需求/能力比计算，评估结构的抗震性能。
精品课件
32
单振型反应谱法
反应谱的概念
根据D’Alembert原理，单自由度振子的振动方程可以表示为：
上述振动方程的m 解(可g 以y 用) 杜cy 哈美k（ y0 Duhay m e2 l）积y 分公2y式 来g 表示：
抗震设防标准制定原则
桥梁工程的抗震设防标准，即为如何确定“地震荷载”的 标准。荷载定得越大，即抗震设防标准要求越高，桥梁在 使用寿命期间为抗震设防需要投入的费用也越大。然而， 桥梁在使用寿命期间遭遇抗震设防标准所期望的地震总是 少数。这就是决策的矛盾点：一方面要求保证桥梁抗震安 全，另一方面又要适度投入抗震设防的费用，使投入费用 取得最好的效益 。
精品课件
33
单振型反应谱法
反应谱的概念
由于地震加速度是不规则的函数，上述积分公式难以直接求积， 一般要通过数值积分的办法来求得反应的时程曲线。对不同周期和阻 尼比的单自由度体系，在选定的地震加速度输入下，可以获得一系列
的相对位移y、相对速度 y 和绝对加速度 y 的反应时程曲线，并可从
中找到它们的最大值。以不同单自由度体系的周期Ti为横坐标，以不 同阻尼比C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，分别称为相对位移反应谱、拟相对速度反应谱和拟 加速度反应谱(分别可简称为位移反应谱、速度反应谐和加速度反应谱)， 并用符号记为SD、PSV和PSA，这三条反应谱曲线合起来简称为反应谱。
称为动力放大系数，其值可以直接由标准化反应谱曲线确定。上
桥梁抗震-全书回顾课件
(a) 喇叭型墩
(b) 柱式墩
图2.29 1994年美国北岭地震Mission-Gothic桥的墩柱剪切破坏
图2.30 1999年台湾集集地震中实体矮墩的剪切破坏
（3) 墩柱的基脚破坏
非常少见，一旦出现后果严重
图2.31 1971年美国的圣费南多地 震中墩柱基脚破坏：22根螺纹钢 筋从桩基础中拔出，导致桥墩倒 塌。由于墩底主钢筋的构造处理 不当，造成主钢筋的锚固失败。
3.2 框架墩的震害
框架墩的震害比较常见。 框架墩的震害主要表现为： 盖梁破坏：剪切破坏，弯曲破坏，钢筋锚固长度不够引起破坏 墩柱破坏 节点破坏：剪切破坏
图2.32 1989年美国洛马·普里埃塔地震中Cypress高架桥 800m上层框架塌落：梁柱结点配筋不足，竖直柱体配 筋连续性和横向箍筋不足。盖梁钢筋的锚固长度不够。
1.3 《中国地震动参数区划图》
• 中国地震动峰值加速度区划图（设防水准：50年超越概率10% ） • 中国地震动反应谱特征周期区划图
1.4 重大建设工程的设防要求
《防震减灾法》规定：“重大建设工程和可能发生严重次生灾害 的建设工程，必须进行地震安全性评价，并根据地震安全性评价 的结果，确定抗震设防要求，进行抗震设防”
一、地震的基本知识
1. 工程抗震设防的对象
浅源（深度 <60km ） 构造地震
与地质构造密切相关， 往往发生在地应力比较 集中、构造比较脆弱的 地段，即原有断层的端 点或转折处、不同断层 的交汇处。
《规范》规定：
选择桥位时，应尽量避开抗震危险地段，充分利用抗震有利地段 （发震断层及其邻近地段，地震时可能发生大规模滑坡、崩塌等的不良地质地段）
• 基础破坏：桩基自身设计强度的不足或构造处理不当
桥梁结构的抗震加固
摇晃颠簸，行 结构受损，需 0.31～ 干硬土有裂
250
25
8
走困难
要维修。
0.5
缝；砖烟囱遭 （178~353） （19～35）
受严重破坏。
干硬土上开
裂；基岩出现
9 座立不稳，行动 墙体龟裂、局 0.51～ 裂缝；滑坡、
500
50
可能摔跤。 部倒塌，修复 0.7 坍方常见；砖 （354~707） （36～71）
微震
M M≥7 7＞M≥5 5＞M≥3 3＞M≥1
超微震
M＜1
182
中国地震裂度表
表 10-3
一 般房 屋
其它
参考物理指标
烈
人的感觉
大多数房屋 平均震
现象
平均加速度
水平速度
度
震害程度 害指数
（cm/s2）
（cm/s2）
1
无感觉
2 室内个别人有 感觉
3 室内少数人有 门、窗轻微作
悬挂物
感
响
摇晃
室内多数人有
⑷ 人工诱发地震：水库储水或向地下灌水造成；地下爆炸引起，见表 10-3。
2．按震源深度分类：见表 10-1。
3．按震级大小分类：见表 10-2。
按震源深度分类 表 10--1
按震级大小分类
表 10—2
名称 浅源地震
中源地震 深源地震
震源深度（km） 0～70 70～300 ＞300
名称 大地震 中地震或强震 小地震或弱震
PAE = 0.5γH 2 (1− kU )K AE
10-15
式中：γ——是土容重；
H——是滑动土在挡墙的接触高度； kU ——表示竖向地震加速度系数； K AE ——是动土压力系数： K AE =KA +0.75ky；KA 未静主动土压力系数；
桥梁抗震
桥梁抗震第一章概论一、地震影响1．桥梁抗震的重要性2．地震影响二、桥梁结构地震破坏形式1．桥墩的弯曲破坏2．桥墩的弯剪破坏3．桥墩的剪切破坏4．落梁破坏5．支座破坏三、经验教训四、抗震设计方法的变化大量的震害分析表明，引起桥梁震害的原因主要有四个(见图2．1)：①所发生的地震强度超过抗震设防标准，这是无法预料的；⑦桥梁场地对抗震不利，地震引起地基失效或地基金形；⑦桥梁结构设计、施工错误；④桥梁结构本身抗震能力不足从结构抗震设计的角度出发，可以将桥梁震害归为两大类，即地基失效引起的破坏和结构强烈振动引起的破坏，两者破坏的原因不同：前者属于静力作用，是由于地基失效产生的相对位移引起的结构破坏；后者属于动力作用，是由于振动产生的惯性力引起的破坏。
1)地基失效引起的破坏地基失效指的是由地震引起的地基丧失承载能力的现象。
强烈地震时，地裂缝、滑坡、砂土液化、软土震陷等，都会使地基产生开裂、滑动、不均匀沉降等，进而丧失稳定性和承载力，使建造在上面的桥梁结构受到破坏：一般来说．这类破坏现象是人为工程难以抵御的，因此应尽量通过场地选择避免。
2)结构强烈振动引起的破坏地震时，地面运动引起桥梁结构的振动，使结构的内力和变形大幅度地增加，从而导致结构破坏甚至倒塌。
这类破坏主要源于两方面的原因：①结构遭遇的地震动强度远远越过设计预期的强度，结构无法抵御而破坏，这是导致结构破坏的外因；⑦在结构设计和细部构造以及施工方法上存在缺陷，这是导致结构破坏的内因：由于地震动的不确定件和复杂性，人们目前还无法准确预测桥址未来可能发生的地震动，所以，设计对地震动特性不敏感的结构就显得特别重要；上部结构震害上部结构本身的震害，上部结构的移位震害，以及上部结构的碰撞震害1.上部结构本身的震害桥梁上部结构自身遭受震害而被毁坏的情形比较少见。
在发现的少数例子中，主要是钢结构的局部屈曲破坏。
如1995年阪神地震中钢箱梁侧壁和底板的屈曲破坏实例；拱桥风撑的屈曲破坏。
桥梁抗震设计方法
桥梁抗震设计方法第一篇：桥梁抗震设计方法桥梁抗震结课论文桥梁抗震设计方法摘要：本文主要介绍桥梁抗震设计的主要方法及它们的优缺点及其比较。
关键词：桥梁抗震延性法反应谱法减隔震我国是世界上多地震的国家之一, 地震常常给社会造成巨大损失。
近年来随着我国经济建设的快速发展,出现了各种形式的桥梁(如大跨度、超大跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥及各种复杂的城市立交工程)。
桥梁抗震设计中也涌现了众多问题。
桥梁结构地震反应分析的发展过程可以大致分为:静力法、反应谱法、动力时程分析法。
目前桥梁设计工作者的一个重要工作内容就是采取正确的抗震计算方法以及有效的构造措施。
反应谱法在桥梁抗震设计中是有一定应用价值的, 虽然目前大多数抗震设计规程都指出对大跨度桥梁进行抗震设计应采用动态时程分析法, 但是有必要研究反应谱法的优点及不足, 以确保桥梁工程在地震过程中有足够的抗震能力和合理的结构安全度。
1、桥梁抗震设计的基本思路当前主要地震国家桥梁抗震设计规范的基本思路和设计准则是: 设计地震作用基本上分为功能和安全设计两个等级。
虽然各规范使用的名词不同, 但其思路是基本一致的。
比较起来我国公路工程抗震设计规范仍在使用烈度概念, 关于抗震设计的指导思想方面比较笼统。
主要抗震设计方法有反应谱法、延性法、减隔震技术等。
2、反应谱法基本概念人类在与地震的斗争中发展了各种抗震分析方法,分为确定性方法和概率性方法两大类。
静力法、反应谱法和时程分析法均属于确定性方法, 随机振动、虚拟激励法属于概率性方法。
通常所说的结构地震反应分析,就是建立结构地震振动方程, 然后通过求解振动方程得到结构地震反应(位移、内力等)的过程。
2.1 反应谱的定义在结构抗震理论发展中, 静力法、反应谱法和动力时程分析法三个阶段的形成和发展是人类对自然规律认识的不断深入与完善的过程。
反应谱理论考虑了结构物的动力特性, 而且简单正确地反映了地震动的特性, 因此得到了广泛认可和应用。
公路桥梁抗震设计细则
公路桥梁抗震设计细则第一章总规一、使用范围本细则适用于以下情况：（1）桥梁项目抗震设计；（2）高速公路桥梁抗震设计。
二、术语1、桥梁：指具有集装箱运输、车辆递送等功能，，主要由桥墩、桥坎、桥面铺装、桥肋、桥箱、桥垫以及其他构件等组成的用于跨越河流、渠道、铁路或其他障碍物的结构体积。
2、抗震设计：指根据规范提供的设计震害指标及考虑抗震性能等要素，对桥梁结构和构件进行的设计，以确保桥梁结构及构件在依赖性地震及其它持续地震作用下能达到合理的耐久性，要求桥梁几何位移应尽可能地小，构件受力应尽可能地小，从而保证桥梁“安全、牢固、合理”且更多地满足使用需求。
第二章工程结构抗震设计一、高速公路桥梁的抗震设计1、高速公路桥梁的抗震设计，应遵循高速公路规划设计规范（JTG 4163-2015）和其他有关法规要求，即依据本规范规定的抗震设计理论，根据地震波及桥梁现存结构特性，确定桥梁耐震性，确定桥梁受震后位移、振型，采用抗震措施以提高桥梁抗震性能。
2、抗震设计应考虑桥梁地形以及桥梁抗力及抗扭所受的抗震力，考虑应力、变形、裂缝的共同作用，提供实用的抗震原则、抗震标准和计算方法，符合高速公路规划设计规范（JTG 4163-2015）的要求。
3、依据高速公路规划设计规范（JTG 4163-2015）的要求，确定桥梁抗震等级，根据设计地震作用、桥梁结构外形及构件受力特性，采用合理的抗震支座布置，以及合理的抗震结构形式；采取钢筋混凝土结构改进措施，以及现有老桥改造设计等，以确保工程安全可靠。
第三章综合措施一、抗震性能改善措施1、改善桥墩及桥梁承台结构抗震性：采用较大的断面结构、合理的布置，提高基础的抗震性能。
2、改善桥梁横断面：合理布置和结构形式调整，可减少桥梁断面受力，改善抗震性能。
3、结构改造：对原有桥梁采用钢筋混凝土或其它加固构造，提高桥梁抗震性能。
4、抗震减振措施：采用抗震减振垫、抗震支座、抗震悬索系等减振措施，减小桥梁受震动效应，提高桥梁抗震性能。
《桥梁抗震抗风设计》课程教学大纲(本科)
桥梁抗震抗风设计Design of Bridge Seismic and Wind Resistance课程代码：24410101学分：1.5学时：24（其中：课堂教学学时：24 实验学时：0 上机学时：0 课程实践学时: 0 ）先修课程：桥梁工程（I）适用专业：土木工程教材：《桥梁抗震与抗风》，谷岩，天津大学出版社，2015年1月第1版一、课程性质与课程目标（一）课程性质本课程是面向土木工程专业桥梁课群组的选修课。
通过本课程的学习，可培养学生唯物主义世界观及基本工程素质，培养学生将理论与工程实际有机融合、分析和解决工程问题的能力。
通过本课程学习，使学生掌握桥梁抗震、抗风的基本概念；掌握桥梁抗震计算理论和设计方法；掌握桥梁的减震、隔震理论和方法；理解桥梁的抗风稳定性；掌握桥梁静力风荷载计算方法，了解桥梁风工程，熟悉桥梁抗风的概念设计。
通过本课程的学习，可以使学生从事桥梁抗震、抗风工作或开展相关的科学研究创造条件；使学生初步学会应用桥梁抗震、抗风基本知识分析、解决实际工程问题。
（二）课程目标课程目标1：通过该课程的学习使学生掌握桥梁抗震、抗风的基本知识、计算理论和设计方法。
课程目标2：通过该课程的学习，使学生具有应用桥梁抗震、抗风的基本知识和方法解决实际工程中桥梁抵抗地震、风灾等问题的能力；培养学生将桥梁抗震、抗风理论与实际相结合的能力，为今后从事专业工作和进行科学研究打下基础。
课程目标3：通过课堂中介绍桥梁地震、风作用下的破坏事故，使学生树立科学的世界观、价值观和工程伦理，提高学生的工程素质。
通过课堂作业及习题的训练，培养学生思维严谨、认真做事的工作态度，开启学生的创新思维和意识。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点4、6、8。
1.毕业要求4:具有较宽厚坚实的专业技术理论基础知识，主要包括桥梁工程等；2.毕业要求6: 具有较好的工程科学应用能力，能运用数学、物理、化学等手段解决本专业一般技术问题；3.毕业要求8: 具有一定的工程规划与设计、结构计算、施工组织设计和管理等解决工程实际问题的能力。
桥梁抗震课件
•
从20世纪40年代后期开始，围绕塔科马海峡大 桥风毁事故的原因后人进行了大量的分析与试验 研究。当时有两种观点。一种观点认为塔科马桥 的振动与机翼的颤振类同，是一种风致扭转发散 振动；另一种观点认为塔科马桥的主梁是H型断 面，存在明显的涡流脱落，因此是一种涡激共振。 二种观点互相争论，直到1969年，斯坎伦 （R.Scanlan）提出了钝体断面的分离流颤振理论， 成功地解释了塔科马桥的风毁机理，并由此奠定 了桥梁颤振分析的理论基础。
伏尔加桥蛇形共振 桥面起舞汽车癫 狂
• 2010年5月20日，俄罗斯伏尔加格勒一座横 跨伏尔加河的大桥突然发生剧烈的摇晃， 最剧烈的晃动幅度达1.5米。当时在桥上行 驶的汽车几乎被颠起来。当地政府不得不 紧急关闭大桥，组成专家查找大桥“舞动” 的原因。
1940年11月7日上午在风的作用下坍塌的美国华盛顿 州塔科马海峡大桥
桥梁抗震
概念 为避免桥梁遭受地震的破坏所 采取的技术措施
桥梁受震
• 地震对桥梁的破坏主要是由于地表破坏和桥梁受震破坏引起的。其 中地表破坏有地裂、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等现象。地裂 会造成桥梁跨度的缩短、伸长或墩台下沉。在陡峻山区或砂性土和软 粘土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥 梁破坏。在浅层的饱和和疏松砂土处，地震作用易引起砂土液化，致 使桥梁突然下沉或不均匀下沉，甚至使桥梁倾倒。在坡边土岸或古河 道处，地震则往往引起岸坡滑移、开裂和崩塌等现象，造成桥梁破坏。 桥梁受震破坏是由于地震使桥梁产生水平和竖直振动，造成桥梁构件 的损坏和破坏,甚至使桥梁倒塌。此外,有些桥梁虽然在强度上能够承 受地震的振动力，但由于桥梁上部、下部结构联结不牢，整体性差， 往往会造成桥梁上部和下部结构间产生过大的相对位移，从而导致桥 梁破坏。梁桥受震破坏主要表现为：①墩台开裂、倾斜、折断或下沉； ②支座弯扭、断裂、倾倒或脱落；③桥梁上部结构和下部结构间相对 位移；④落梁。拱桥受震破坏主要表现为:①拱圈开裂;②墩台下沉； ③多孔时墩身开裂、折断；④落拱。一般说来，桥梁震害在高烈度震 区比低烈度震区重；岸坡滑移和地基失效处的桥梁震害比一般地基处 严重。
桥梁抗震与加固ppt课件
反应谱法基本原理
2.25
Ⅰ：β=2.25(0.2/T) Ⅱ：β=2.25(0.3/T)0.9 Ⅲ：β=2.25(0.45/T)0.95 Ⅳ：β=2.25(0.7/T) 0.9
0.3
1 2 3 4 5T
图1 场地类别与动力放大系数关系曲线
反应谱法基本原理
2、多质点反应谱
➢（1）振型分解法简介 ➢以无阻尼受迫振动为例，简要介绍振型分解法思想。
反应谱法基本原理
反应谱法基本原理
➢（2）多质点体系的地震力计算公式
➢ 用振型分解法求解，即利用振型分的正交特性，将联立微 分方程组一个个地分解为相互独立的振动方程，将多质点的复杂 振动，分解为按各个振型的独立振动的叠加，在求解过程中，引 入第i振型的振型参与系数：
反应谱法基本原理
➢ 由振型分解法可将多自由度现行震动体系分解为多个独立的广义 单自由度振子。广义单自由度振子的最大反应可由谱曲线查出。但一般 情况下，广义单自由度振子的最大反应不同时发生，因此需要以适当的 方式将它们组合起来。
反应谱法基本原理
➢ 不同的地震输入，得 到不同的反应谱曲线 。
➢ 在大量的地震加速度 记录输入后绘制的众多 反应谱曲线的基础上， 经过平均光滑化后，最 终得到得到平均地震反 应谱。
反应谱法基本原理
➢ 不同的体系阻尼比得到相应的反应谱曲线。
反应谱法基本原理
➢★单质点反应谱的地震力计算
➢应根据结构抗震设防的 烈度水准选用。根据我国 铁路工程抗震规范规定： 设计烈度Ⅶ度以上才进行 抗震设防，相应于Ⅶ，Ⅷ 和Ⅸ度，k分别为0.1、0.2 和0.4。
桥梁震害
2、桥台沦陷
桥梁震害
2、桥台沦陷产生的原因
➢当地震加速度作用时，桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当 大的被动土压力，造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。由 于桥面的支撑作用,桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋 转，导致基础破坏。如果桥台基础在液化土上，又将引起 桥台垂直沉陷,最终导致桥梁破坏。
桥梁抗风抗震复习讲义课件
第1振型
第2振型
第3振型
桥墩的水平挠曲固有振型
时间函数 f (t ) 的幅值按照 Aet 逐渐衰减 ，如图
Aet
t
桥梁结构的自 振周期和地震 动卓越（主要） 周期越接近， 它的振型接受 到地震力的影 响越大；而结 构的阻尼比越 小，结构所受 的震害也越大。 分析和认识桥 梁结构的自振 周期、振型和 阻尼比这些动 力特性的重要 意义就在于此。
桥梁抗风抗震复习讲义
第二章 桥梁震害
地震强度
场地情况
桥梁震害
桥梁震害
人为错误
结构地震易损性
桥梁震害的四大原因
地基失效 结构强振 引起的破坏 引起的破坏
桥梁抗风抗震复习讲义
第二章 桥梁震害
2.3 下部结构和基础的震害
2.3.1 桥梁墩柱的震害 桥梁墩柱的震害
墩柱的弯曲破坏
墩柱的剪切破坏
墩柱的基脚破坏
桥梁抗风抗震复习讲义
第四章 桥梁工程抗震设计
桥梁抗震设计的任务，是选择合理的结构形式，并为结构提供较强的 抗震能力，具体包括以下三个方面 ：
正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式； 合理地分配结构的刚度、质量和阻尼等动力参数，以便最大限度
地利用构件和材料的承载和变形能力； 正确估计地震可能对结构造成的破坏，以便通过结构、构造和其
桥梁抗风抗震复习讲义
1.2.2 烈度
人的感觉 物体反应 结构破坏 自然现象
–侧重点差异
–地震学：地震破坏后果 –抗震：地震作用强弱
–烈度与地震动参数关系
¡ 定义 ¡ 评价指标 ¡ 地震烈度表 ¡ 性质 ¡ 理解分歧 ¡ 影响因素及规律 ¡ 关于取消烈度
地震对地表及工程结构 影响的强弱程度
《桥梁抗震课件》PPT课件
• 在列车制动和行车移动荷 载作用下，天兴洲大桥主
梁纵向振动响应混合控制
结果。从图中可见，天兴
洲大桥因列车制动和行车
移动荷载所引起的主梁纵
向最大振动位移响应由控 制前的149．2mm下降至 控制后的28．7 mm，控 制效果明显优于液体粘滞
阻尼器的控制效果，且保
证了天兴洲大桥的正常运 行和平安。
• 2000 次循环风荷载下的疲劳往复测试，取最大风荷载下的最大速度。
相比之下
• 列车制动引起的主梁 的纵向振动响应具有 位移大、速度很小的 特点，这就使得在需 要液体粘滞阻尼器产 生较大控制力以抑制 主梁纵向振动位移的 时候它却因纵向振动 速度太小而无法发挥 其应有的作用，从而 无法有效抑制列车制 动引起的主梁的纵向 振动响应。
主梁纵向最大振动位移 响应仅由控制前的149 ．2 mm下降至控制后 的129．9 mm。可以 看出，液体粘滞阻尼 器对天兴洲大桥的纵 向列车制动及行车移 动荷载引起的主梁纵 向振动响应的控制作 用是十分有限的。
赖特的构思
• 基地上表土24m厚度以下是18～21m的软土，这层土壤似 乎是上天的恩赐--它是减弱冲击波的最正确减震器。
• 那么为什么不将房屋浮在它上面呢?为什么不采取象军舰
浮在海面上那样，以软而薄的非常轻的构造来取代以尽可
能增加重量的方法所取得的刚度呢?而且为什么不把房屋
造成象双手相合手心向内手指穿插那样来顺应运动呢，以
一。柔性的框架构造：墙倒框架不倒
• 中国的传统木构造，具有框架 构造的种种优越性，如“墙倒 屋不塌〞的成效，但其柔性的 连接，又使得它具有相当的弹 性和一定程度的自我恢复能力。
二。整体浮筏式根底、斗栱、榫卯：隔震消能的关键构件
• 斗栱能起到“减震器〞的作用，而且被各 种水平构件连接起来的斗栱群能够形成一 个整体性很强的“刚盘〞，按照“能者多 劳〞的原那么把地震力传递给有抗震能力 的柱子，大大提高了整个构造的平安性
桥梁结构第1章 桥梁抗震概论
基础的震害
砂土液化、基础沉降、地基失效等。
(1)上部结构自身的震害（不太常见！）
阪神地震中钢箱梁的局部屈曲破坏
阪震害
桥梁上部结构的移位震害在 破坏性地震中极为常见！纵向 移位、横向移位以及扭转移位
阪神地震中上部结构横向移位 阪神地震中上部结构纵向移位
（2）框架墩的震害
框架墩的震害比较常见，主要表现为： 盖梁破坏：剪切破坏，弯曲破坏，钢筋锚固长度不够 引起破坏. 墩柱破坏:破坏形式与其它墩柱类似. 节点破坏：剪切破坏.
（a) 1989年美国洛马· 普里 埃塔地震中Cypress高架桥 800m上层框架塌落.
下节点剪切破坏
挑臂节点剪切裂缝
D
2 2 2 2 D=( 2 n ) +4 2n
这样，便可以得到待求反应量（如位移、内力等）的 谱矩并将其换算成工程可用的量。
1.2.2
桥梁抗震设计方法的演变
(1)第一阶段--基于经验进行抗震设计(1930年以前) (2)第二阶段--基于静力学理论进行抗震设计(1930-1950年) (3)第三阶段--反应谱法的推广应用(1950-1960年) (4)第四阶段--结构抗震设计方法的飞跃发展(1960-1990年) (5)第五阶段—基于性能的抗震设计方法(1990-现在)
结构地震反应 分析方法可以 分为两大类：
确定性方法
随机振动方法
1.2.1.1静力法
抗震设计的静力法理论最初由日本学者大房森吉在 1899年提出。它假设结构各个部分与地震动具有相同的振 动，因此，结构因地震作用引起的惯性力——地震力就等 于地面运动加速度与结构总质量的乘积；再把地震力视为 静力作用在结构上，进行结构线弹性静力分析计算。地震 力的计算公式如下：
桥梁抗震等级代码
桥梁抗震等级代码桥梁抗震等级代码第一章：总则第一条：为了加强桥梁抗震能力，保障公共交通安全，提高抗震等级，减少地震灾害对桥梁的损失，制定本代码。
第二条：本代码适用于所有新建、修建、改造或加固的桥梁工程。
第三条：桥梁抗震等级分为一级至四级，等级越高，结构抗震能力要求越严格。
第四条：本代码所涉及的技术规范和设计规范等内容，按照相关国家标准进行执行。
第二章：一级抗震等级第五条：一级抗震等级适用于军事基地、重要交通干线等重要桥梁工程。
第六条：一级抗震等级要求桥梁具备很高的抗震能力，承受大震力时仍能保持基本完好，无毁坏倾覆的风险。
第七条：一级抗震等级的设计基准地震烈度为8度，设计震级为7.5级。
第八条：一级抗震等级的桥梁结构应选用高强度材料，采用抗震设计和构造措施，包括但不限于加固桥墩、提高桥梁基础的稳定性等。
第九条：一级抗震等级的桥梁需要经过抗震等级评定机构的审核，符合要求后方可投入使用。
第三章：二级抗震等级第十条：二级抗震等级适用于城市主干道、长江大桥等重要桥梁工程。
第十一条：二级抗震等级要求桥梁在抗震能力上有一定储备，承受中等震力时仍能保持基本完好，无重大毁坏倾覆的风险。
第十二条：二级抗震等级的设计基准地震烈度为7度，设计震级为7级。
第十三条：二级抗震等级的桥梁结构应选用中高强度材料，采用一定的抗震设计和构造措施，包括但不限于加固桥台、增加桥墩数量等。
第十四条：二级抗震等级的桥梁需要经过抗震等级评定机构的审核，符合要求后方可投入使用。
第四章：三级抗震等级第十五条：三级抗震等级适用于城市次干道、高速公路等一般桥梁工程。
第十六条：三级抗震等级要求桥梁能够在一定的震力下保持基本完好，无重大毁坏倾覆的风险。
第十七条：三级抗震等级的设计基准地震烈度为6度，设计震级为6级。
第十八条：三级抗震等级的桥梁结构应选用适度强度材料，采用一定的抗震设计和构造措施，包括但不限于增加桥墩稳定性、设置柔性连接等。
第十九条：三级抗震等级的桥梁需要经过抗震等级评定机构的审核，符合要求后方可投入使用。
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（1）环太平洋地震带：包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿 留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至 我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。
（2）喜马拉雅——地中海地震带：从印度、尼泊尔经缅甸 至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经 中亚细亚到地中海及其附近。
死亡人数达16403人，受伤人数达55863人，经 济损失45亿美元。
座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁。
7.8级地震造成达180公里的破碎带，水平和垂直错 距都很大，引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表 破坏，同时造成建筑物的大量毁坏。
伊兹米特市一楼房底层空旷，结构不合理，房屋整 体倾斜，二楼成了一楼。
地震
天然地震 ---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震 人工地震
人工地震
因人为因素直接造成的地震是人工地震。
如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井 中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压 力，有时也会诱发地震。
1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生 了迄今我国最大的水库诱发地震，震级为6.1级。
喜马拉雅—— 地中海地震带Fra bibliotek环太平洋地震带
以上两个地震带释放的能量，约占全球所有地震释放 能量的98%。
2.我国是一个地震灾害最严重的国家
中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个 震灾严重的国家。1900年以来，中国死于地震的人数达55万之 多，占全球地震死亡人数的53%；1949年以来，100多次破坏性 地震袭击了22个省（自治区、直辖市），其中涉及东部地区14 个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%， 地震成灾面积达30多万平方公里，房屋倒塌达700万间。
地震分类
一.按地震成因分类 二.按震源深浅分类
浅源地震——震源深度小于60千米的称为浅源地震。 全世界85%以上的地震都是浅源地震。
中源地震——震源深度在60至300千米的称为中源地震。 深源地震——震源深度在300千米以上的称为深源地震。
目前有记录的最深震源达720公里。 浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震波及范 围大，但破坏力小。
震后工厂厂区
印度大地震
当地时间2001年1月26日上午8时46分（北京时 间2001年1月26日11时16分36.4秒，国际时间2001年1 月26日03时16分40秒），在印度西北部古吉拉特邦 发生一次强烈地震。据印度地震部门测定，这次地 震为里氏7.9级，震中位于北纬23.6度和东经69.8度。 至31日止，地震发生后已发生了196次余震。
《桥梁抗震》学习参考书目录
• [1] 周云 张文芳 宗兰等主编. 土木工程抗震设计（ 第二版）. 科学出版社. 2011
• [2] 叶爱君 主编.桥梁抗震. 人民交通出版社. 2011 • [3] 克拉夫 等主编.王光远 等译. 结构动力学. 高等
教育出版社。
• [4] 龙驭球 主编.结构力学（I，II） .高等教育出版 社
20世纪全球两次死亡20万人以上的大地震均发生于我国。
1920年宁夏海原地震（8.5级）死亡23.4万人。
1976年河北唐山地震（7.8级）死亡24.2万人。
3.我国的地震活动地区
我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上。
这五个地区是：
①台湾省及其附近海域； ②西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部； ③西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓； ④华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、 山东中部和渤海湾； ⑤东南沿海的广东、福建等地。
汶川大地震（8.0级）
2008年5月12日，重创约50万平方公里的中国 大地！死亡69227人，伤37万人，直接经济损失 8452亿元人民币。 近年我国的青海玉树 ，四川 雅安……
二、我国的地震情况
1.我国是一个多地震国家
据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。 原因是：我国正好介于地球的两大地震带之间。
4.目前的地震形势
地震的发生有间歇性。一段时间内发生较频繁，一段 时间内较平静。
我国目前处于地震活跃期。
§1.2 地震的一些基本概念
什么是地震？
地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引 起的地球表层的振动 。
地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震， 一年约有500万次。其中约5万次人们可以感觉到；能造 成破坏的约有1000次； 7级以上的大地震平均一年有十 几次。目前记录到的世界上最大地震是 8.9级，发生于 1960年5月22日的智利地震。
横波特点:周期长、振幅大、
波速慢,100-800m/s
纵波特点:周期短,振幅小,
波速快,200-1400m/s
瑞利波 面波 乐甫波
面波比体波衰减慢、振幅大、
面
周期长、传播远。建筑物破坏
主要由面波造成。
§1.3 震级与烈度
一、 地震震级 1.定义
反映一次地震本身大小的等级，用M表示
M log A
式中A表示标准地震仪距震中100km纪录的最大水平地 动位移，单位为微米。
桥梁抗震
学科：地震工程学科
是将地球物理学、地质学、地震学、工程力学（材料力 学、结构静力学、结构动力学）、结构工程学（钢筋混凝土 结构学、钢结构学、地基与基础）、施工技术等多方面理论 予以综合，针对建造的建筑物在地震作用下必须安全这一目 的而产生一门科学体系。
主要学习目的：
1. 了解结构抗震的基本知识、基本理论、基本技能，了解 抗震分析和设计的一般规律；
二、地震烈度
1.地震烈度定义及影响因素 2.地震烈度表 3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度） 4.设防烈度
按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据 的地震烈度称为设防烈度，用Id表示。）
设防烈度的取值依据：
规范规定：一般情况下，可采用《中国地震动参数区划图》 中的地震基本烈度。对已编制抗震设防区划的 城市，可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防。
一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的 具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈 度。用Ib表示。
相当于475年一遇的最大地震的烈度。
基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。
各地区的基本烈度由《中国地震烈度区划图》确定。 该图是地震动区划的早期形式，现在由《中国地震动参 数区划图》（GB18306-2001)取代成为抗震设防的依据。
2002年6月29日晨1：20发生于吉林的7.2级地震，震源 深度为540km，无破坏。
1960年2月29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5.8级地震， 深度为3km。震中破坏极为严重，但破坏仅局限在震中8km内。
地震波
地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。
地震波分为体波和面波。
体波 横波（S波） 纵波（P波）
什么叫震源、震中、震中距？
地球内部发生地震的地方叫震源； 震源在地面上的投影点称为震中； 震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区 ； 从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。
地震分类
一.按地震成因分类
地震
天然地震 ---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震
人工地震
60 60
1.构造地震
92%的地震发生在 地壳中， 其余的发 生在地幔上部
150万人口中死亡24万，伤16万；直接经济损失 100亿元，震后重建费用100亿元。
唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.8级地震 时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。
唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。 （此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）
唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装 配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。（此处为唐山地 震重点保护遗迹之一。）
太低
霜冻、大风雪
极端强风
台风、龙卷风
地貌方面
板块活动 重力作用
地震、海啸、火山爆发 泥石流、雪崩
与动物、微生物有关
生物方面
蝗虫、白蚁等 細菌或病毒
虫害 疾病︰如伤寒、“非典”、瘟
疫 与植物有关
真菌
病害︰如小麦的铁锈病
数量激增
野草蔓延、赤潮
唐山大地震
1976年7月28日3时42分54秒，在河北省唐山、 丰南一带（东经118.0度，北纬39.4度），发生了 7.8级强烈地震，震中区烈度11度。地震波及天津市 和北京市。这次地震发生在工矿企业集中、人口稠 密的城市，极震区内工矿设施大部分毁坏，主要表 现为厂房屋顶塌落，围护墙多数倒塌，高层建筑和 一般民房几乎全部坍塌。震区内普遍发生铁路路基 下沉，铁轨弯曲变形；公路路面开裂；桥墩错动、 倾倒，梁体移动及坠落等。但是地下矿井的破坏比 地面建筑轻得多。
一、地震是群灾之首
灾害
人为灾害
自然灾害
人为灾害：
火灾、污染（大气、 水、海洋）、核泄 漏、战争等
自然灾害：
地震灾害是群灾之 首，它具有突发性和不 可预测性，以及频度较 高，并产生严重次生灾 害，对社会也会产生很 大影响等特点。
引致灾害的自然作用
灾害类別
极端雨量
太多
洪灾
气象方面
太少
极端气温
干旱
太高
热浪
人感觉不到 人有感觉 有不同程度破坏 巨大的破坏性
由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成 的破坏也不同。震级大，破坏力不一定大；震级小， 破坏力不一定就小。
二、 地震烈度
1.定义及影响因素
一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度， 简称为烈度。用I表示。
一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震 中距小烈度就高，反之烈度就低。震中点的烈度称为“震 中烈度”。对于浅源地震，震级M与震中烈度I0 大致关 系为
台湾9.21地震对桥梁结构的影响