汶川地震学习.pptx

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1、区域构造背景：地震是地壳中累积的构造应力集中引起地壳岩石突然破裂的结果。印度板块以每年50mm的速度向亚洲俯冲，造成青藏高原快速隆升。同时，高原物质向东缓慢流动，在高原东缘地区沿龙门山构造产生向东挤压，这种挤压受到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡。经过长期的构造应力能量的累积，最终在映秀地区发生突然释放，破裂构造沿龙门山中央断裂带迅速扩展，产生了地震破裂带。导致本区构造活动频繁，地应力集中，是地震的多发区。汶川-茂汶断裂北川-映秀断裂安县-灌县断裂汶川龙门山震中第1页/共30页1.百花大桥百花大桥位于映秀镇以南1km左右的岷江右岸,桥长495.55m,最大墩高 30.87m。跨径组合为425m+

2、525m+50m+325m+520m+220m,平面位于半径R=150m的左偏圆曲线、192.601m直线以及R=66m的右偏圆曲线上。整体压溃破坏第2页/共30页该桥距离震中仅1.5km,地处断层的上盘,强大的逆冲作用使结构承受巨大的超重作用,导致桥墩轴压比成倍增大,其内部的纵向钢筋和混凝土的压应力陡增,极大地限制了结构延性性能的发挥,基本以脆性的弯剪破坏为主,甚至出现了混凝土压溃型破坏。梁体滑移桥墩底压溃第3页/共30页2.南坝涪江新桥 南坝涪江新桥位于平武县南坝镇上场口,跨越涪江,是九寨沟环线S205和省道S105 共用路段上的一座大型桥梁。该桥全长为207.04 m,跨径为1020m,

3、预应力混凝土空心板桥,桥轴线与断裂带走向大致平行。下游侧落梁第4页/共30页桥位地处断层的上盘,沿桥轴向剧烈错动和横桥向挤压导致上游侧边梁在撞毁桥墩盖梁上的挡块后横向抛落,而下游侧上部结构大部分顺桥向落梁。由于断层逆冲作用显著减弱,以及上部结构的迅速滑落致使桥墩受到的竖向和水平地震力较小,基本没有发生破坏。上游侧挤压逆冲走滑横向滑移第5页/共30页3.向阳村中桥向阳村中桥为220m装配式简支空心板桥，大桥斜交设置，处于曲线段，设有超高。第6页/共30页 该桥远离震中，由桥梁破坏的特征可以判断出该桥承受着顺桥向水平惯性力。震后该桥的主要病害为：桥面系整体向内侧滑移约10cm，混凝土挡块开裂。伸缩

4、缝上下错位6cm，拉开8cm。台身水平剪切错开，向内滑移约6cm。桥梁横向偏位伸缩缝上下错位、拉开 桥台处水平剪切裂缝 第7页/共30页4.庙子坪大桥 庙子坪大桥为都汶高速公路上的一座跨越都江堰紫坪坝库区的高墩大跨桥梁,距映秀29km,主桥为连续刚构,全长1436m,桥墩高108余m,引桥为50m先简支后连续桥梁(桥面连续)组成,共19跨,每跨引桥由10片T梁组成,每片T梁重达140t。地震时庙子坪大桥还没有通车,但主体结构已完工。落梁第8页/共30页由于地震中梁、墩相对位移过大,引桥第5跨(从主桥计算)伸缩缝处梁墩相对位移大于搭接长度,造成引桥第5跨落梁。庙子坪大桥引桥采用板式橡胶支座,板式

5、橡胶支座放在支承垫石上,梁体与支承垫石的搭接长度约50cm,没有采用任何纵桥向的防落梁措施。由于板式橡胶支座与梁体底无连接,地震中,当梁体惯性力大于支座与梁底间的摩擦力时,梁底与支座顶面产生相对滑动,相对位移超过与支承垫石的搭接长度而落梁,落梁时梁底与支承垫石和桥墩边缘碰撞产生的损伤。第9页/共30页5.映秀岷江大桥映秀岷江大桥是国道317（213）线都江堰至汶川公路卧龙连接线上跨岷江的一座预应力连续板梁斜桥,连续梁与盖梁斜交角约80。第10页/共30页地震中桥梁发生转动,映秀岸梁体端向上游产生0.8m左右位移,汶川岸向下游产生1.5m左右位移,梁体已滑出支座,混凝土挡块破坏。梁体滑出支座第1

6、1页/共30页6.小鱼洞大桥小鱼洞大桥位于彭州市小鱼洞镇,全桥总长187m,其中主桥为440m 刚架拱,桥宽12m,横桥向由5片拱肋组成。整体破坏第12页/共30页桥轴线近东西向,断层从大桥东侧300m 处穿过,基本与桥轴线正交,该桥处在断层的上盘。剧烈的逆冲和向东挤压使薄弱的拱肋在承受近2 倍自重压力的同时,还承受着巨大的顺桥向水平惯性力,最终在斜撑的顶部和拱脚产生了斜下方向的剪切破坏,导致4跨主桥全部坍塌。拱肋剪切破坏第13页/共30页7.7.安州大桥 安州大桥位于S105线K131+523K131+723处的安昌二桥下游约400米处，桥梁横跨安昌河，地处安县安昌镇。该桥为260m中承式双

7、肋混凝土拱桥，桥面系上拱肋间未设横撑，桥面系下每侧拱脚处两个拱肋间设置一道字撑和一道K撑。第14页/共30页K撑断裂拱肋处人行道板开裂吊杆与桥面系连接处混凝土破碎 第15页/共30页8.白水大桥白水大桥位于四川省青川县沙洲镇，为跨越白龙湖水库3孔70m高墩箱形拱桥。第16页/共30页腹孔拱顶混凝土碎裂掉落桥面开裂人行道板多处错位桥面栏杆损毁严重第17页/共30页9.9.井田坝大桥井田坝大桥位于青川县白龙湖水库,主跨为275m钢筋混凝土截面悬链线双曲拱,桥位地处断层的下盘,由于拱肋的起拱线较高,在河道中央设有1个高桥墩。第18页/共30页桥墩 从结构坍塌后的残骸可以推测,由于地震时强烈的南北向地

8、面错动,导致大桥的南跨倒塌,桥墩在只承受北跨水平推力下被剪断并向南倾倒,进而导致了北跨拱桥丧失支承而垮塌。南北第19页/共30页总结 汶川地震桥梁破坏特点：1.桥梁由于受到强大的竖向和水平地震力造成的强度失效型破坏；2.由于地面剧烈的水平错动导致的位移型破坏。第20页/共30页关于桥梁抗震设防的思考梁式结构：(1)桥墩的延性设计应当充分考虑,应尽量采用直径12mm以上的二级螺纹钢筋作为箍筋,并加密箍筋的间距以保证足够的配箍率,实现对核心混凝土的约束作用。(2)排架墩间横梁的设置应防止出现强梁弱柱效应,保证第一塑性铰产生在横梁而不是桥墩上。(3)桩柱式结构应尽量避免在桥墩底出现整齐的施工接缝,防

9、止抗剪薄弱面的出现。(4)支承应选用板式橡胶支座,使上部结构的惯性力均匀地分配给各桥墩。(5)应增加桥墩盖梁的宽度以增加主梁的支承长度,强震区桥梁应考虑安装连梁装置,避免上部结构在地震中落梁。(6)装配式桥梁的横向抗震挡块应引入以地震力为控制的断面设计,避免设计、施工的随意性,主梁和挡块之间应设置木块、橡胶垫块等缓冲装置,以降低主梁的冲击作用。第21页/共30页拱式结构：(1)中国早期修建的双曲拱桥大多已经成为需要加固、拓宽改建的旧桥甚至危桥,应尽快将其改造成整体性高、抗震性能较好的板拱和箱拱。(2)应加强连拱的桥墩断面设计,充分重视抗推墩的作用,防止连续垮塌灾害的出现。(3)在强震区应避免采

10、用构件纤细的刚架拱桥,而尽量采用整体性好、断面强大的板拱和箱拱。第22页/共30页附：汶川地震对房屋结构的影响汶川地震后航拍的映秀镇第23页/共30页房屋震害特点1.框架柱节点破坏底层框架柱破坏底层框架柱破坏顶层框架柱破坏五层变成两层第24页/共30页分析：框架柱断面远小于梁断面尺寸，有些框架柱节点又表露出钢箍直径小，间距大，且大多是单肢箍，节点薄弱。柱是框架的竖向构件，地震时柱破坏和丧失承载力比梁破坏和丧失承载力更容易引起框架倒塌。柱节点的箍筋对混凝土没有形成约束，也不能防止纵向钢筋压屈，必然造成框架柱节点脆性破坏。第25页/共30页两层框架柱破坏五层变成三层框架柱往下折断房屋坍塌第26页/

11、共30页 房屋下部为大开间框架，而上部框架中采用较多的填充墙，使得上部自重大、刚度大，下部框架成为薄弱层，在未对下部框架柱进行加强处理时，该体系就形成了近似于框支剪力墙结构，框架底层柱承受较大地震水平剪力，柱端节点首先脆性破坏，导致整体房屋下部坍塌坐落。分析：第27页/共30页楼梯间接连处破坏住宅楼薄弱处破坏2.楼群薄弱连接处破坏第28页/共30页 平面不规则，凹凸明显，形成薄弱连接，整体刚度极差。结构单元与单元之间用楼梯连接，地震中这种局部薄弱连接彻底垮塌；平面凹凸处采用预制楼板，且未做刚性加强层，在地震作用时，房屋扭转变形，预制楼板从墙体中被整体拔出，造成房屋严重破坏，特别是楼梯间的破坏，造成了巨大的人员伤亡。分析：第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页