城市抗震体系.ppt
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城市城市“生命线工程生命线工程”道路与桥梁抗震防灾体系道路与桥梁抗震防灾体系引引言言城市道路桥梁防灾体系城市道路桥梁防灾体系路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定研究方法及对策研究方法及对策研究方法及对策研究方法及对策路网薄弱点段识别确定路网薄弱点段识别确定路网薄弱点段识别确定路网薄弱点段识别确定路网重要点段识别确定路网重要点段识别确定路网重要点段识别确定路网重要点段识别确定城市桥梁抗震能力研究方法与对策城市桥梁抗震能力研究方法与对策城市桥梁抗震能力研究方法与对策城市桥梁抗震能力研究方法与对策城市桥梁抗震性能评估方法城市桥梁抗震性能评估方法城市桥梁抗震性能评估方法城市桥梁抗震性能评估方法城市桥梁抗震设计城市桥梁抗震设计城市桥梁抗震设计城市桥梁抗震设计城市桥梁抗震加固技术与措施城市桥梁抗震加固技术与措施城市桥梁抗震加固技术与措施城市桥梁抗震加固技术与措施城市道路桥梁等市政基础设施是城市道路桥梁等市政基础设施是“生命线工生命线工程程”,其地震安全性对于保障社会政治经济生活,其地震安全性对于保障社会政治经济生活的正常运转、大地震后的救援与重建工作具有重的正常运转、大地震后的救援与重建工作具有重要的意义。
要的意义。
2007年底颁布的年底颁布的城市抗震防灾规划城市抗震防灾规划标准标准首次提出首次提出“当遭受罕遇地震影响时,生命当遭受罕遇地震影响时,生命线系统不遭受严重破坏线系统不遭受严重破坏”,对城市生命线的地震,对城市生命线的地震安全性提出了更高的要求。
安全性提出了更高的要求。
桥梁是道路交通的枢纽,其抗震能力对道路交桥梁是道路交通的枢纽,其抗震能力对道路交通的地震安全性具有决定性影响。
城市桥梁中立通的地震安全性具有决定性影响。
城市桥梁中立交、高架桥梁是比较常见的桥型,其地震损伤各交、高架桥梁是比较常见的桥型,其地震损伤各有特点。
一般而言,城市立交桥梁中弯、斜桥梁有特点。
一般而言,城市立交桥梁中弯、斜桥梁所占比例较高,属于非规则桥梁,在近几十年的所占比例较高,属于非规则桥梁,在近几十年的历次地震中,易于遭受地震破坏。
如历次地震中,易于遭受地震破坏。
如1994年美国年美国Northridge地震中,设计于地震中,设计于1968年的洲际年的洲际5号公路号公路/14号国道互通式立交靠近桥台的矮墩首先发生剪号国道互通式立交靠近桥台的矮墩首先发生剪切破坏,桥台翼墙和剪力键随后破坏,最终失去切破坏,桥台翼墙和剪力键随后破坏,最终失去支承的两跨上部结构完全坠毁。
支承的两跨上部结构完全坠毁。
1995年日本阪神年日本阪神地震中,地震中,PortIsland桥在桥墩周围出现了沉陷,桥桥在桥墩周围出现了沉陷,桥梁转弯处落梁。
梁转弯处落梁。
美国州际美国州际55号公路号公路/14/14号公路立交桥倒塌号公路立交桥倒塌日本阪神地震日本阪神地震PortIslandPortIsland桥转弯处落梁桥转弯处落梁城市高架桥一般长达上百米乃至几公里,为了城市高架桥一般长达上百米乃至几公里,为了充分利用空间,有时设计成多层高架或桥下被充分利用空间,有时设计成多层高架或桥下被当作道路使用,因而产生如下一些问题:
双层当作道路使用,因而产生如下一些问题:
双层高架墩梁连接部位易形成薄弱环节;桥下当作高架墩梁连接部位易形成薄弱环节;桥下当作道路使用时支撑墩柱及其基础的宽度受很大限道路使用时支撑墩柱及其基础的宽度受很大限制,在地震中易于发生横向倾覆。
制,在地震中易于发生横向倾覆。
1989年年LomaPrieta地震中,地震中,Cypress高架桥高架桥由于缺少足够的剪切箍筋导致墩柱及墩梁连接由于缺少足够的剪切箍筋导致墩柱及墩梁连接处发生脆性剪切破坏,导致上层结构垮塌到下处发生脆性剪切破坏,导致上层结构垮塌到下层。
层。
1995年日本阪神地震中,阪神高速线在神户年日本阪神地震中,阪神高速线在神户市内的高架桥(市内的高架桥(3号神户线神户市东滩区深江号神户线神户市东滩区深江本町)共本町)共18个独柱墩剪断个独柱墩剪断,长长635m左右的梁侧左右的梁侧向倾倒。
向倾倒。
LomaLomaPrietaPrieta地震中地震中CypressCypress高架桥上层框架塌落高架桥上层框架塌落日本阪神地震神户高架桥横向倾覆日本阪神地震神户高架桥横向倾覆回顾回顾5.125.12汶川地震,当地震发生后,道路、桥汶川地震,当地震发生后,道路、桥梁处于瘫痪、山体滑坡。
伴随着地震,随之而来的梁处于瘫痪、山体滑坡。
伴随着地震,随之而来的恶劣天气导致飞机救援无法在重灾区展开,恶劣天气导致飞机救援无法在重灾区展开,55月月1414日日中午,空军某空降兵部队在汶川地震重灾区茂县冒中午,空军某空降兵部队在汶川地震重灾区茂县冒着生命危险空降了第一批着生命危险空降了第一批1515名伞兵分队,生命大救名伞兵分队,生命大救援被延误了近援被延误了近22天时间。
惨痛教训告诉我们,生命线天时间。
惨痛教训告诉我们,生命线工程的重要意义。
工程的重要意义。
城市桥梁作为生命线工程的关键环节,由于空城市桥梁作为生命线工程的关键环节,由于空间范围要求,一般结构和基础尺寸受到制约,因而间范围要求,一般结构和基础尺寸受到制约,因而易于发生地震破坏;而一旦发生破坏,由于桥区内易于发生地震破坏;而一旦发生破坏,由于桥区内交通量大、人口密集,易造成群死群伤;而关键路交通量大、人口密集,易造成群死群伤;而关键路段的交通功能受损也会使人民生命财产得不到及时段的交通功能受损也会使人民生命财产得不到及时救治,从而造成瘟疫、火灾等次生灾害的发生,对救治,从而造成瘟疫、火灾等次生灾害的发生,对抗震救灾造成极大影响。
另一方面,城市桥梁、立抗震救灾造成极大影响。
另一方面,城市桥梁、立交、高架桥也是重要的市政基础设施,鉴于其与地交、高架桥也是重要的市政基础设施,鉴于其与地铁隧道、地下管线等市政基础设施密切相关,由地铁隧道、地下管线等市政基础设施密切相关,由地震所造成的经济损失及恢复交通所需的时间、人员、震所造成的经济损失及恢复交通所需的时间、人员、经济投入无疑将是巨大的。
经济投入无疑将是巨大的。
汶川地震汶川地震8080秒秒汶川地震实际烈度分布图等值线图,最大烈度达汶川地震实际烈度分布图等值线图,最大烈度达1111度,度,特点是带状分布特点是带状分布震中位于汶川县映秀镇蔡杠子村(北纬震中位于汶川县映秀镇蔡杠子村(北纬31度,东经度,东经103.4度)度)东河口地处长达东河口地处长达300300多公多公里的龙门山断裂带末端,汶里的龙门山断裂带末端,汶川地震巨大的能量由汶川映川地震巨大的能量由汶川映秀经北川传播至青川,多条秀经北川传播至青川,多条挤压逆冲断裂带和多个推覆挤压逆冲断裂带和多个推覆构造体在东河口集聚爆发构造体在东河口集聚爆发,持续时间长达持续时间长达8080多秒,地表多秒,地表错距达错距达22米。
造成石坝乡、马米。
造成石坝乡、马公乡窝前、红光乡东河口和公乡窝前、红光乡东河口和石板沟多处山体整体崩塌或石板沟多处山体整体崩塌或滑坡、塌方、泥石流、地陷、滑坡、塌方、泥石流、地陷、整个区域山河改观,地震烈整个区域山河改观,地震烈度达度达1010度,掩埋群众千余人。
度,掩埋群众千余人。
它是有史以来,发生的破坏它是有史以来,发生的破坏最为严重的地震,是最为复最为严重的地震,是最为复杂的地震表现形式,是值得杂的地震表现形式,是值得重视和深入研究的地震类型。
重视和深入研究的地震类型。
直接经济损失直接经济损失8451亿,直接亿,直接震害损失占震害损失占2/3,滑坡、泥石流、,滑坡、泥石流、崩塌等间接震害损失占崩塌等间接震害损失占1/3。
69227人遇难,人遇难,374643人受人受伤,失踪伤,失踪17923人。
人。
四川交通基础设施直接经济四川交通基础设施直接经济损失达损失达580亿元,一些路段全面亿元,一些路段全面损毁,造成毁灭性、根本性破坏。
损毁,造成毁灭性、根本性破坏。
震后的百花大桥震后的百花大桥映秀顺河桥穿过中央断裂带,全部倒塌映秀顺河桥穿过中央断裂带,全部倒塌次生灾害次生灾害北川县城成为废墟北川县城成为废墟城市防灾体系中,如何准确确定道路桥梁抗震能力和定位,十分重要。
城市防灾体系中,如何准确确定道路桥梁抗震能力和定位,十分重要。
结合城市路网建设现状和规划,研究城市市道路交通抗震防灾体系,分析结合城市路网建设现状和规划,研究城市市道路交通抗震防灾体系,分析城市道路交通在不同地震动水准下的抗震性能要求,确定城市道路桥梁的抗城市道路交通在不同地震动水准下的抗震性能要求,确定城市道路桥梁的抗震设防目标;针对已建城市桥梁基本按照震设防目标;针对已建城市桥梁基本按照7777或或8989规范进行抗震设计的实际情规范进行抗震设计的实际情况,开展不同地震动水准下的地震反应分析,评价城市已建桥梁的抗震性能,况,开展不同地震动水准下的地震反应分析,评价城市已建桥梁的抗震性能,提出城市桥梁的抗震措施和减、隔震设施及相应的抗震加固措施。
提出城市桥梁的抗震措施和减、隔震设施及相应的抗震加固措施。
城市道路桥梁防灾体系城市道路桥梁防灾体系路网分析确定目标路网分析确定目标路网分析确定目标路网分析确定目标城市路网的拓扑分析关键目标区域分布分析地震不同阶段道路功能需求分析城市桥梁抗震设防目标研究研究方法及对策研究方法及对策路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定结合城市道路网现状和规划,利用路网拓扑分析、救灾关键目标区域分析结合城市道路网现状和规划,利用路网拓扑分析、救灾关键目标区域分析及地震不同阶段道路功能分析等技术手段,研究确定路网中及地震不同阶段道路功能分析等技术手段,研究确定路网中哪些哪些路段和节点是路段和节点是抗震的关键点段抗震的关键点段,针对不同,针对不同级别的关键点段级别的关键点段,具体需要何种级别的抗震设防,具体需要何种级别的抗震设防目目标。
标。
集合集合AA:
所有点段集合;:
所有点段集合;集合集合BB:
薄弱点段集合;:
薄弱点段集合;集合集合CC:
重要点段集合;:
重要点段集合;集合集合DD:
一级关键点段集合。
:
一级关键点段集合。
城市骨架路网抗震关键点段路网重要点段识别路网重要点段识别考虑因素:
考虑因素:
避难用地避难用地大型居住区大型居住区商业金融区商业金融区医疗用地医疗用地消防站消防站重点交通枢纽重点交通枢纽港口、机场港口、机场识别路网重要路段识别路网重要路段5151条,重要节点(桥梁)条,重要节点(桥梁)5858座座路网薄弱点段识别确定路网薄弱点段识别确定路网薄弱路段路网薄弱路段2525条,薄弱节点(桥梁)条,薄弱节点(桥梁)5151座座路网关键点段路网关键点段第一级别:
第一级别:
路网中既薄弱又重要路网中既薄弱又重要的点段,这些点段一旦不的点段,这些点段一旦不能保障,将对抗震工作带能保障,将对抗震工作带来重大影响来重大影响2626个关键节点,个关键节点,88条关键路段条关键路段;第二级别:
第二级别:
路网中的薄弱点段或路网中的薄弱点段或者重要点段者重要点段,如果损毁,如果损毁,将对救灾工作带来较大影将对救灾工作带来较大影响响5555个关键节点,个关键节点,5858条关键路段条关键路段。
路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定路网分析及关键点段确定城市不同级别道路桥梁抗震设防水准城市不同级别道路桥梁抗震设防水准级别级别抗震设防目标抗震设防目标第一级别关键点段第一级别关键点段(重要)(重要)1.1.当遭受罕遇地震时,第一级别关键点段当遭受罕遇地震时,第一级别关键点段不遭受严不遭受严重破坏,不发生次生灾害重破坏,不发生次生灾害;2.2.当遭受相当于本地区地震基本烈度的地震影响时,当遭受相当于本地区地震基本烈度的地震影响时,第一级别关键点段能够第一级别关键点段能够迅速抢修,恢复道路功能迅速抢修,恢复道路功能;3.3.当遭受多遇地震影响时,第一级别关键点段当遭受多遇地震影响时,第一级别关键点
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