脆性断层

研究活断层和地震效应对工程有何意义和帮助
更新时间:2019-12-10 10:48 浏览:59 关闭窗口 打印此页

  活断层与地震灾害关系密切,活断层决定着多数破坏性地震的发生位置,活断层的规模大小、运动性质和活动时代等属性决定着地震震级的大小,同时,对强地震地面运动具有复杂的影响。城市及附近地震可加重发震活断层沿线建筑物的破坏和地面灾害,特别是位于城市之下的活断层突然快速错动所导致的“直下型”地震能引起巨大的城市地震灾害。

  在吸取震害经验教训的基础上,各国地震工作者和结构工程师对桥梁机构的抗震设计方法进行了大量的研究。随着对地震产生的机理、地震动特性以及地震作用下结构动力响应特点、破坏机理、构件能力的研究和认识的深入,以及结构在不同水准地震作用下预期性能目标的不同和经济因素的限制,促使目前的桥梁抗震设计规范在各个方面都需要进行改进。当前桥梁结构的抗震设计方法主要有:基于强度的设计方法;基于位移的设计方法;基于能力设计方法;基于地震损伤的设计方法;基于能量的设计方法以及基于性能的设计方法。2.1基于强度的设计方法基于强度的设计方法[1]是根据反应谱或等效静力法来考虑综合影响系数或反应修正系数,以此来计算地震作用效应,进而设计结构构件的强度。其缺点在于:没有考虑结构屈服后的内力重分布以及高阶振型对结构地震反应的影响,缺乏结构延性设计和结构控制的概念。同时,从多次早期的桥梁震害现象也可发现:仅进行强度抗震设计的桥梁,因无法抵御巨大的地震作用而均遭受严重破坏。因此,单纯依靠强度抗震设防的原则,是我国当前桥梁抗震设计中存在的最主要问题。2.2基于位移的设计方法在强震作用下,结构将进入弹塑性变形阶段。与弹性变形相比,过大的塑性变形将会使结构开裂、混凝土脱落、甚至破坏。结构进入弹塑性阶段后,其刚度降低、自振周期增大,进而改变了结构地震反应特性,即产生了可以耗散地震输入能的不可恢复变形,从而减小地震荷载的作用。此时,强度条件己不能恰当地估价结构的抗震能力,结构是否破坏将取决于自身的塑性变形或耗散能量的能力。近二十年来的地震灾害使人们越来越认识到位移指标在桥梁结构抗震设计中的重要性。因此,针对基于强度指标的抗震设计的不足,一些学者提出了基于位移的抗震设计方法[2、3],即在一定水准的地震作用下,以结构的位移响应为目标设计结构和构件,使结构达到该水准地震作用下的性能要求,包括了按延性系数设计的方法、能力谱法和直接基于位移的方法。基于位移的抗震设计的设计变量是结构的变形或构件发生的应变等,而构件强度等参数将作为最终的设计结果。由于变形和耗能能力的不足是结构在大震作用下倒塌的主要原因,所以较多学者认为用该法来控制结构在大震作用下的性能将更为合理。2.3基于能力的设计方法自20世纪70年代以来,延性概念在结构抗震设计中不断得到重视。为了最大限度地避免地震动的不确定性,保证结构在大震下能以延性的形式反应,新西兰学者T.pauly[4、5]等提出了结构延性抗震设计的能力设计原理,并在新西兰得到了广泛的应用。之后,美国、欧洲等国的结构抗震设计规范也采纳了能力设计原理的一些基本概念。能力设计思想强调强度安全度差异,确保结构在大震下以延性形式反应,而不发生脆性破坏。因此,能力设计方法被定义为:基于能力设计的抗震结构,应在抗侧力的主要体系中选择合适的构件,通过对这些构件进行合理的设计,使其具有抵抗大变形的耗能能力,而其它结构构件只要具有足够的强度即可,以保证预先选择的耗能机制能发挥作用。

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