第六章地震地基上的基礎(chǔ)工程

第六章地震地基上的基礎(chǔ)工程1第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)濕陷性黃土地基（略）參考規(guī)范：濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范GBJ25—902第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)膨脹土地基（略）參考規(guī)范：膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范GBJ112—873蒙脫石第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)凍土地區(qū)基礎(chǔ)工程參考規(guī)范凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ118-984季節(jié)性凍結(jié)層多年凍土第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)地震區(qū)的基礎(chǔ)工程5第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地震帶分布

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。675~80%15~20%第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地震相關(guān)研究人員地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工程抗震地震逃生和救災(zāi)7第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月8水工陳厚群院士橋梁范立礎(chǔ)院士結(jié)構(gòu)周錫元院士土工汪聞韶院士第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地震前汶川縣城9第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地震后汶川縣城10第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月如何做好工程抗震呢11當(dāng)?shù)乜赡軙?huì)發(fā)生的地震及其破壞力類似結(jié)構(gòu)常發(fā)生的震害及薄弱環(huán)節(jié)基于工程性能表現(xiàn)的抗震設(shè)計(jì)第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)主要內(nèi)容：地震的震級(jí)與烈度地基基礎(chǔ)震害與經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)工程抗震設(shè)計(jì)方法12第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、地震的震級(jí)與烈度13震級(jí)：是用來衡量地震能量大小的量度。地震震級(jí)里氏震級(jí)（C.F.Richter，1935）第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地震烈度：指某地區(qū)地表面和建筑物受地震影響和破壞的程度。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)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、地貌變化烈度劃分：I~Ⅻ(中美俄等)；0~Ⅶ(日)14地震烈度第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月基本烈度：100年內(nèi)可能出現(xiàn)的地區(qū)最大烈度設(shè)防烈度：國(guó)家規(guī)定的作為地區(qū)抗震設(shè)防的烈度設(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。15常用烈度指標(biāo)設(shè)防烈度ⅥⅦⅧⅨ峰值加速度0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g注：g為重力加速度第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)地震峰值加速度區(qū)劃圖16第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地基與基礎(chǔ)震害17震害現(xiàn)象地基失效引起震害基礎(chǔ)自身震害第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地基失效引起震害地基土液化地基與基礎(chǔ)震沉邊坡的滑坍地裂與扭曲變形18新瀉地震第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地基失效引起震害地基土液化地基與基礎(chǔ)震沉邊坡的滑坍地裂與扭曲變形19集集地震引起房屋倒塌(臺(tái)中石崗)第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地基失效引起震害地基土液化地基與基礎(chǔ)震沉邊坡的滑坍地裂與扭曲變形20汶川地震青川滑坡，約700人被埋第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月地基失效引起震害地基土液化地基與基礎(chǔ)震沉邊坡的滑坍地裂與扭曲變形21神戶地震唐山地震引起的地基的扭曲變形第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月淺基礎(chǔ)震害強(qiáng)度不足抗滑穩(wěn)定性不足抗傾覆穩(wěn)定性不足22第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月淺基礎(chǔ)震害強(qiáng)度不足抗滑穩(wěn)定性不足抗傾覆穩(wěn)定性不足23第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月淺基礎(chǔ)震害強(qiáng)度不足抗滑穩(wěn)定性不足抗傾覆穩(wěn)定性不足241976年唐山地震第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月淺基礎(chǔ)震害強(qiáng)度不足抗滑穩(wěn)定性不足抗傾覆穩(wěn)定性不足25第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月淺基礎(chǔ)震害強(qiáng)度不足抗滑穩(wěn)定性不足抗傾覆穩(wěn)定性不足261995年臺(tái)灣宜蘭地震第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月淺基礎(chǔ)震害強(qiáng)度不足抗滑穩(wěn)定性不足抗傾覆穩(wěn)定性不足27第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月淺基礎(chǔ)震害強(qiáng)度不足抗滑穩(wěn)定性不足抗傾覆穩(wěn)定性不足282000年日本鳥取縣地震

第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月樁基礎(chǔ)震害樁基礎(chǔ)的抗震效果較好，在多次地震中都得到了驗(yàn)證！29阪神地震時(shí)，明石海峽大橋跨度從1990m增加至近l991m第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月樁基礎(chǔ)震害30eFMM第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、基礎(chǔ)工程抗震設(shè)計(jì)設(shè)防目標(biāo)：小震不壞(性能要求Ⅰ)，中震可修(Ⅱ)，大震不倒(Ⅲ)31多遇地震low-levelearthquake

地震重現(xiàn)期為50年的地震動(dòng)。(63.5%)設(shè)計(jì)地震designearthquake

地震重現(xiàn)期為475年的地震動(dòng)。(10%)罕遇地震high-levelearthquake

地震重現(xiàn)期為2475年的地震動(dòng)。(2%)第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)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Vs>500中硬土中密、松散的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗中砂；[0]＞200kPa的粘土和粉土；堅(jiān)硬黃土500≥Vs>250中軟土松散的礫、粗、中砂，密實(shí)、中密的細(xì)砂、粉砂；[0]≤200kPa的粘土和粉土，[0]＞130填土；可塑黃土。250≥Vs>140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。140≥Vs32公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ004-89第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月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Vs>500中硬土中密、松散的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗中砂；[0]＞250kPa的粘土和粉土；老黃土(Q1、Q2)500≥Vs>250中軟土松散的礫、粗、中砂，密實(shí)、中密的細(xì)砂、粉砂；[0]≤250kPa的粘土和粉土，[0]＞140填土；黃土(Q3、Q4)。250≥Vs>150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。150≥Vs33鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50111-2006

第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地和地基對(duì)于多層土，當(dāng)建筑物位于Ⅰ類土?xí)r，即屬于Ⅰ類場(chǎng)地土；位于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ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。34第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月場(chǎng)地選取的原則：Ⅰ類場(chǎng)地、開闊平坦且均勻的Ⅱ類場(chǎng)地對(duì)抗震有利，應(yīng)盡量利用；Ⅳ類場(chǎng)地以及不均勻地基等震害較嚴(yán)重地段應(yīng)注意避開。35第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（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)ⅠⅡⅢ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(jiǎn)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36第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2、計(jì)算（1）確定工程設(shè)防烈度參考標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)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)根據(jù)可能遭受的地震影響程度，確定抗震設(shè)防烈度的地震動(dòng)峰值加速度和地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期37第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)地震峰值加速度區(qū)劃圖381976.8.16和8.23，松潘、平武之間相繼發(fā)生兩次7.2級(jí)地震疊溪1933.8.25，疊溪發(fā)生7.5級(jí)地震第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)地震反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖39第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）靜力法1920年，日本大森房吉提出。假設(shè)建筑物為絕對(duì)剛體。40地震作用：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)地震系數(shù)：第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）反應(yīng)譜理論---振型分解反應(yīng)譜法1940年美國(guó)皮奧特教授提出地震作用G---重力荷載代表值k---地震系數(shù)（反映震級(jí)、震中距、地基等的影響）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)41第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月典型的譜曲線0＜T＜0.1Tg區(qū)段，b為向上傾斜的直線0.1＜T＜Tg區(qū)段，b為水平線Tg＜T＜5Tg區(qū)段，b為下降的曲線5Tg＜T＜6s區(qū)段，b為下降直線42第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵工抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50111-200643當(dāng)結(jié)構(gòu)自振周期T<2s，且阻尼比x=0.05時(shí)，動(dòng)力放大系數(shù)b取值第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月公路抗震規(guī)范JTJ044-8944第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）抗震驗(yàn)算豎向力：V=V普+V震水平力：H=H普+H震彎矩：M=M普+M震45MHV第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1．橋墩基礎(chǔ)地震荷載的計(jì)算（用反應(yīng)譜理論計(jì)算）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)。46第46頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2．橋臺(tái)、擋墻基礎(chǔ)地震荷載的計(jì)算（用靜力理論計(jì)算）靜力理論出發(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(chǎng)地土對(duì)地震反應(yīng)的影響。（1）橋臺(tái)基礎(chǔ)地震荷載的計(jì)算47第47頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）擋墻地震荷載的計(jì)算對(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：48第48頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3．墩、臺(tái)、擋墻基礎(chǔ)抗震強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算橋梁墩、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。49第49頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、基礎(chǔ)工程的抗震措施