汶川地震課件

5.12汶川大地震典型橋梁震害簡(jiǎn)要分析緯度：31.01°N經(jīng)度：103.40°E

時(shí)間：2008年5月12日14時(shí)28分04秒深度：14km震級(jí)：里氏震級(jí)8.0級(jí)，矩震級(jí)7.9級(jí)最大烈度：11度震中位置：四川省汶川縣映秀鎮(zhèn)

區(qū)域構(gòu)造背景：

地震是地殼中累積的構(gòu)造應(yīng)力集中引起地殼巖石突然破裂的結(jié)果。印度板塊以每年50mm的速度向亞洲俯沖，造成青藏高原快速隆升。同時(shí)，高原物質(zhì)向東緩慢流動(dòng)，在高原東緣地區(qū)沿龍門山構(gòu)造產(chǎn)生向東擠壓，這種擠壓受到四川盆地之下剛性地塊的頑強(qiáng)阻擋。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的構(gòu)造應(yīng)力能量的累積，最終在映秀地區(qū)發(fā)生突然釋放，破裂構(gòu)造沿龍門山中央斷裂帶迅速擴(kuò)展，產(chǎn)生了地震破裂帶。導(dǎo)致本區(qū)構(gòu)造活動(dòng)頻繁，地應(yīng)力集中，是地震的多發(fā)區(qū)。汶川-茂汶斷裂北川-映秀斷裂安縣-灌縣斷裂汶川龍門山震中該橋距離震中僅1.5km,地處斷層的上盤,強(qiáng)大的逆沖作用使結(jié)構(gòu)承受巨大的超重作用,導(dǎo)致橋墩軸壓比成倍增大,其內(nèi)部的縱向鋼筋和混凝土的壓應(yīng)力陡增,極大地限制了結(jié)構(gòu)延性性能的發(fā)揮,基本以脆性的彎剪破壞為主,甚至出現(xiàn)了混凝土壓潰型破壞。梁體滑移橋墩底壓潰2.南壩涪江新橋

南壩涪江新橋位于平武縣南壩鎮(zhèn)上場(chǎng)口,跨越涪江,是九寨溝環(huán)線S205和省道S105共用路段上的一座大型橋梁。該橋全長(zhǎng)為207.04m,跨徑為10×20m,預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋,橋軸線與斷裂帶走向大致平行。

下游側(cè)落梁橋位地處斷層的上盤,沿橋軸向劇烈錯(cuò)動(dòng)和橫橋向擠壓導(dǎo)致上游側(cè)邊梁在撞毀橋墩蓋梁上的擋塊后橫向拋落,而下游側(cè)上部結(jié)構(gòu)大部分順橋向落梁。由于斷層逆沖作用顯著減弱,以及上部結(jié)構(gòu)的迅速滑落致使橋墩受到的豎向和水平地震力較小,基本沒(méi)有發(fā)生破壞。上游側(cè)擠壓逆沖走滑橫向滑移該橋遠(yuǎn)離震中，由橋梁破壞的特征可以判斷出該橋承受著順橋向水平慣性力。震后該橋的主要病害為：①橋面系整體向內(nèi)側(cè)滑移約10cm，混凝土擋塊開(kāi)裂。②伸縮縫上下錯(cuò)位6cm，拉開(kāi)8cm。③臺(tái)身水平剪切錯(cuò)開(kāi)，向內(nèi)滑移約6cm。橋梁橫向偏位伸縮縫上下錯(cuò)位、拉開(kāi)橋臺(tái)處水平剪切裂縫4.廟子坪大橋廟子坪大橋?yàn)槎笺敫咚俟飞系囊蛔缭蕉冀咦掀簤螏?kù)區(qū)的高墩大跨橋梁,距映秀29km,主橋?yàn)檫B續(xù)剛構(gòu),全長(zhǎng)1436m,橋墩高108余m,引橋?yàn)?0m先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁(橋面連續(xù))組成,共19跨,每跨引橋由10片T梁組成,每片T梁重達(dá)140t。地震時(shí)廟子坪大橋還沒(méi)有通車,但主體結(jié)構(gòu)已完工。落梁

由于地震中梁、墩相對(duì)位移過(guò)大,引橋第5跨(從主橋計(jì)算)伸縮縫處梁墩相對(duì)位移大于搭接長(zhǎng)度,造成引橋第5跨落梁。廟子坪大橋引橋采用板式橡膠支座,板式橡膠支座放在支承墊石上,梁體與支承墊石的搭接長(zhǎng)度約50cm,沒(méi)有采用任何縱橋向的防落梁措施。由于板式橡膠支座與梁體底無(wú)連接,地震中,當(dāng)梁體慣性力大于支座與梁底間的摩擦力時(shí),梁底與支座頂面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),相對(duì)位移超過(guò)與支承墊石的搭接長(zhǎng)度而落梁,落梁時(shí)梁底與支承墊石和橋墩邊緣碰撞產(chǎn)生的損傷。

地震中橋梁發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),映秀岸梁體端向上游產(chǎn)生0.8m左右位移,汶川岸向下游產(chǎn)生1.5m左右位移,梁體已滑出支座,混凝土擋塊破壞。梁體滑出支座6.小魚洞大橋

小魚洞大橋位于彭州市小魚洞鎮(zhèn),全橋總長(zhǎng)187m,其中主橋?yàn)?×40m剛架拱,橋?qū)?2m,橫橋向由5片拱肋組成。整體破壞

橋軸線近東西向,斷層從大橋東側(cè)300m處穿過(guò),基本與橋軸線正交,該橋處在斷層的上盤。劇烈的逆沖和向東擠壓使薄弱的拱肋在承受近2倍自重壓力的同時(shí),還承受著巨大的順橋向水平慣性力,最終在斜撐的頂部和拱腳產(chǎn)生了斜下方向的剪切破壞,導(dǎo)致4跨主橋全部坍塌。

拱肋剪切破壞K撐斷裂拱肋處人行道板開(kāi)裂吊桿與橋面系連接處混凝土破碎

8.白水大橋

白水大橋位于四川省青川縣沙洲鎮(zhèn)，為跨越白龍湖水庫(kù)3孔70m高墩箱形拱橋。腹孔拱頂混凝土碎裂掉落橋面開(kāi)裂人行道板多處錯(cuò)位橋面欄桿損毀嚴(yán)重橋墩

從結(jié)構(gòu)坍塌后的殘骸可以推測(cè),由于地震時(shí)強(qiáng)烈的南北向地面錯(cuò)動(dòng),導(dǎo)致大橋的南跨倒塌,橋墩在只承受北跨水平推力下被剪斷并向南傾倒,進(jìn)而導(dǎo)致了北跨拱橋喪失支承而垮塌。南北總結(jié)汶川地震橋梁破壞特點(diǎn)：1.橋梁由于受到強(qiáng)大的豎向和水平地震力造成的強(qiáng)度失效型破壞；2.由于地面劇烈的水平錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致的位移型破壞。關(guān)于橋梁抗震設(shè)防的思考梁式結(jié)構(gòu)：(1)橋墩的延性設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮,應(yīng)盡量采用直徑12mm以上的二級(jí)螺紋鋼筋作為箍筋,并加密箍筋的間距以保證足夠的配箍率,實(shí)現(xiàn)對(duì)核心混凝土的約束作用。(2)排架墩間橫梁的設(shè)置應(yīng)防止出現(xiàn)強(qiáng)梁弱柱效應(yīng),保證第一塑性鉸產(chǎn)生在橫梁而不是橋墩上。(3)樁柱式結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免在橋墩底出現(xiàn)整齊的施工接縫,防止抗剪薄弱面的出現(xiàn)。(4)支承應(yīng)選用板式橡膠支座,使上部結(jié)構(gòu)的慣性力均勻地分配給各橋墩。(5)應(yīng)增加橋墩蓋梁的寬度以增加主梁的支承長(zhǎng)度,強(qiáng)震區(qū)橋梁應(yīng)考慮安裝連梁裝置,避免上部結(jié)構(gòu)在地震中落梁。(6)裝配式橋梁的橫向抗震擋塊應(yīng)引入以地震力為控制的斷面設(shè)計(jì),避免設(shè)計(jì)、施工的隨意性,主梁和擋塊之間應(yīng)設(shè)置木塊、橡膠墊塊等緩沖裝置,以降低主梁的沖擊作用。附：汶川地震對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的影響

汶川地震后航拍的映秀鎮(zhèn)房屋震害特點(diǎn)1.框架柱節(jié)點(diǎn)破壞底層框架柱破壞底層框架柱破壞頂層框架柱破壞五層變成兩層房屋下部為大開(kāi)間框架，而上部框架中采用較多的填充墻，使得上部自重大、剛度大，下部框架成為薄弱層，在未對(duì)下部框架柱進(jìn)行加強(qiáng)處理時(shí)，該體系就形成了近似于框支剪力墻結(jié)構(gòu)，框架底層柱承受較大地震水平剪力，柱端節(jié)點(diǎn)首先脆性破壞，導(dǎo)致整體房屋下部坍塌坐落。分析：樓梯間接連處破壞住宅樓薄弱處破壞2.樓群薄弱連接處破壞