土木工程的防災(zāi)與減災(zāi)

第13章土木工程防災(zāi)與減災(zāi)13.1

工程災(zāi)害與防災(zāi)13.2

工程結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固

災(zāi)害：由于自然的、社會（人為）的或社會與自然組合的原因，對人類的生存和社會的發(fā)展造成損害的各種現(xiàn)象。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)災(zāi)火災(zāi)水災(zāi)海洋災(zāi)難火山噴發(fā)地震災(zāi)害交通災(zāi)難

生物災(zāi)難環(huán)境污染災(zāi)害劉洪喬13.1、工程災(zāi)害與防災(zāi)13.1.1

地震災(zāi)害及抗災(zāi)13.1.2

風(fēng)災(zāi)及抗風(fēng)13.1.3

地質(zhì)災(zāi)害及防護13.1.4

其他災(zāi)害劉洪喬13.1.1地震災(zāi)害及抗震地震分為天然地震和人工地震兩大類。天然地震主要是構(gòu)造地震，它是由于地下深處巖石破裂、錯動把長期積累起來的能量急劇釋放出來，以地震波的形式向四面八方傳播出去，到地面引起的房搖地動。構(gòu)造地震約占地震總數(shù)的90%以上。其次是由火山噴發(fā)引起的地震，稱為火山地震，約占地震總數(shù)的7%。人工地震是由人為活動引起的地震。如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動；在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼的壓力，有時也會誘發(fā)地震。劉洪喬地震震源：地殼深處地震能源首先輻射出地震波的那個點震中：震源在地表的投影震源深度：震源至地面的垂直距離。震中距：從地表任一點到震中的距離通常把震源深度在60km以內(nèi)的地震叫做淺源地震，60-300km以內(nèi)的叫中源地震，300km以上的叫深源地震。世界上絕大多數(shù)地震是淺源地震。劉洪喬劉洪喬劉洪喬一九七六年，中國唐山市發(fā)生大地震。唐山大地震，是迄今為止四百多年世界地震史上最悲慘的一頁。死亡：242769人重傷：164851人劉洪喬汶川大地震劉洪喬工程結(jié)構(gòu)抗震我國結(jié)構(gòu)抗震的發(fā)展：無抗震設(shè)防意識→重視地震災(zāi)害（始于66年邢臺地震，76年唐山地震后進一步加強）。《中華人民共和國防震減災(zāi)法》

《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）

劉洪喬工程抗震方面的重大進展：工程減震、隔震的理論研究和應(yīng)用減震方面：各種阻尼器的應(yīng)用隔震方面：橡膠墊隔震、鉛心隔震及兩者組合隔震有待于繼續(xù)研究的問題：工程系統(tǒng)抗震研究（或生命線工程系統(tǒng)）修建大型水庫誘發(fā)地震的問題工程結(jié)構(gòu)抗震劉洪喬抗震、隔震隔震技術(shù)基本原理通常在上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置隔震支座和消能裝置，阻隔地面運動向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，從而減少上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。劉洪喬

減震效果劉洪喬劉洪喬傳統(tǒng)房屋地震時激烈晃動，房屋加速度放大100%250%梁柱裂,內(nèi)部裝飾,設(shè)備破壞隔震房屋地震時緩慢平動(長周期)房屋加速度減少100%

40%，結(jié)構(gòu)彈性(變形集中在柔軟支座)，保護結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝飾,設(shè)備隔震/不隔震=1/6傳統(tǒng)房屋與隔震房屋隔震結(jié)構(gòu)模型圖劉洪喬世界三國隔震結(jié)構(gòu)研究和工程應(yīng)用特色:日本:大量試驗研究,有規(guī)程(1992指導(dǎo)書)

已建近3200幢,世界最高隔震住宅樓43層美國:大量試驗研究,有規(guī)程(1986UBC)

已建近100

幢,世界規(guī)模最大隔震加固歷史建筑28層中國:大量試驗研究,有規(guī)程(2001規(guī)程,規(guī)范,標(biāo)準(zhǔn))

已建近500

幢,世界面積最大隔震住宅樓群50萬M2(48棟)

隔震技術(shù)應(yīng)用概況中國隔震工程分布劉洪喬劉洪喬北京地鐵地面樞紐站大面積平臺上隔震住宅樓(建設(shè)中)●RC大平臺（2000米

1500米）上建造48幢9層的隔震住宅樓●隔震建筑面積

480,000平方米目前世界面積最大隔震建筑群北京隔震住宅樓建筑群北京地鐵地面樞紐站RC平臺上

隔震支座施工安裝劉洪喬美國世貿(mào)雙塔樓

采用粘彈性阻尼器每塔樓10000

個宿遷市教育大廈（粘滯阻尼器）地震次生災(zāi)害地震次生災(zāi)害是指：由于強烈地震使山體崩塌，形成滑坡，泥石流；水壩河堤決口造成水災(zāi)；震后流行瘟疫；易燃易爆物的引燃造成火災(zāi)、爆炸或由于管道破壞造成毒氣泄漏以及細菌和放射性物質(zhì)擴散對人畜生命威脅等等，統(tǒng)稱為次生災(zāi)害。劉洪喬地震帶來的次災(zāi)害泥石流消防人員面對大火束手無策大火過后的神戶市長田區(qū)

1995年阪神大地震是一個直接發(fā)生在現(xiàn)代化大都市下方的大地震，震源又淺，即為所謂的“都市直下型地震”。它不可避免地要造成城市建筑、構(gòu)筑物的大量倒塌毀壞和人員傷亡，并進一步引發(fā)火災(zāi)等次生災(zāi)害。城市交通、通訊、供電、供氣、供水等生命線工程的破壞造成城市功能的喪失或癱瘓，生產(chǎn)、金融、商業(yè)等活動的停滯引起災(zāi)害的連鎖放大反應(yīng)。劉洪喬人工地震

三峽水庫建設(shè)以來層誘發(fā)數(shù)百次小型地震劉洪喬13.1.2

風(fēng)災(zāi)臺風(fēng)（熱帶風(fēng)暴、強熱帶風(fēng)暴）：急速旋轉(zhuǎn)的暖濕氣流，直徑在600～1000km不等,中心時速常超過180km/h龍卷風(fēng)：龍卷風(fēng)是一股急速上升的旋轉(zhuǎn)氣流，呈漏斗狀，移動速度通常超過每小時300km。風(fēng)的次生災(zāi)害：風(fēng)暴潮、巨浪、強暴雨，進而又會引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。劉洪喬臺風(fēng)的衛(wèi)星照片

劉洪喬從國際中心站俯視颶風(fēng)“伊萬”

“伊萬”襲擊過的美國村莊龍卷風(fēng)

劉洪喬工程領(lǐng)域中最著名的風(fēng)災(zāi)破壞為美國Tacoma懸索橋的風(fēng)毀事件。對于高層建筑、大跨結(jié)構(gòu)、柔性大跨橋梁、輸電塔和渡槽等受風(fēng)面積大的柔性結(jié)構(gòu)，抗風(fēng)設(shè)計與抗震設(shè)計具有同等的重要意義。工程領(lǐng)域著名的風(fēng)災(zāi)破壞照片說明中跨的扭曲運動導(dǎo)致它首先破壞扭轉(zhuǎn)最大時，右邊人行道比左邊高出8.5m新中國成立以來，浙江先后遭遇11次大規(guī)模的臺風(fēng)，平均死亡人數(shù)近700人。1956年12號強臺風(fēng)，造成4925人死亡；1994年的17號強臺風(fēng)，造成1126人死亡；1997年11號強臺風(fēng)造成236人死亡。

“云娜”在臺州溫嶺石塘登陸后，席卷浙江，并以浙江歷史上從未有過的最高雨量記錄傾瀉暴雨。已有164條生命不幸逝去了。2006年第14號臺風(fēng)“云娜”劉洪喬2005年11月6日凌晨，美國中西部地區(qū)的肯塔基州和印第安納州遭到了一股強勁龍卷風(fēng)的襲擊，造成至少22人死亡，另有至少200人受傷。劉洪喬土木工程的抗風(fēng)設(shè)計結(jié)構(gòu)體形、高度和結(jié)構(gòu)所處的建筑環(huán)境的影響。特殊結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞實驗劉洪喬劉洪喬南京二橋阻尼器

多多羅橋橡膠減振圈

錢江三橋液壓阻尼器

粘滯剪切型阻尼器

表面設(shè)置凹洞諾曼底橋索套外加上的螺旋形凸起橋梁拉索的減振劉洪喬13.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防護地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財產(chǎn)、環(huán)境造成破壞和損失的地質(zhì)作用（現(xiàn)象）滑坡泥石流土壤液化13.1.3地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害一般有誘因，滑坡和泥石流一般由暴雨或其它人為因素誘發(fā)；砂土液化由地震引起。劉洪喬滑坡的防治有三種方法：錨桿加固法、建立護坡或擋土墻、降低坡度法。劉洪喬錨桿加固法建立護坡或擋土墻降低坡度法2003年7月11日22時，四川省甘孜藏族自治州丹巴縣發(fā)生特大泥石流災(zāi)害，造成1人死亡，50人失蹤，另有71人被困。圖12.6是災(zāi)情最嚴(yán)重的水卡子村損毀嚴(yán)重的民房。劉洪喬發(fā)生在香港的泥石流災(zāi)害重慶泥石流涌進60市民家劉洪喬滑坡防治工程劉洪喬土壤液化土壤液化是指含水率較高、沙土含量較大的土壤在遭受地震時發(fā)生的一種土壤冒水現(xiàn)象江西九江發(fā)生地震后，人們在瑞昌市發(fā)現(xiàn)有三處奇怪的大陷坑，最深的有8米，長度50多米，陷坑出現(xiàn)噴砂冒水現(xiàn)象。農(nóng)場附近地層屬湖沼相沉積，地下土層中存在粉土或粉砂，在地震作用下容易產(chǎn)生砂土液化現(xiàn)象。劉洪喬13.1.4其他災(zāi)害其他災(zāi)害主要是人為災(zāi)害主要是由于管理失誤或漠視安全生產(chǎn)造成的，如火災(zāi)、工程腐蝕和一些存在設(shè)計缺陷、施工質(zhì)量差的豆腐渣工程。2006年8月31日，河北邢臺隆堯縣出現(xiàn)多條地裂縫，最長達2.5公里，橫跨2個鎮(zhèn)3個村。專家稱，超采地下水導(dǎo)致地面沉降形成地裂縫，地裂已經(jīng)造成部分農(nóng)田和住宅不同程度的破壞。

1999年1月4日，晚6時50分，重慶市綦江縣城區(qū)一座步行橋（彩虹橋）突然整體垮塌，數(shù)十名過橋者隨大橋墜入橋下的綦河，造成了嚴(yán)重傷亡事故。這次因工程質(zhì)量導(dǎo)致的重大責(zé)任事故，共造成40人死亡。2001年9月11日，美國4架民航飛機遭恐怖分子劫持，其中兩架撞擊了紐約世界貿(mào)易中心，兩座塔樓相繼坍塌，一架飛機撞擊了華盛頓附近的五角大樓，另一架墜毀在賓夕法尼亞州的匹茲堡附近。這一系列恐怖襲擊事件共造成3000多人死亡或失蹤。劉洪喬世貿(mào)中心雙塔樓倒塌錄像劉洪喬通常從三個領(lǐng)域進行研究：

災(zāi)害材料學(xué)

災(zāi)害檢測鑒定學(xué)

災(zāi)害修復(fù)和加固等領(lǐng)域

13.2工程結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固

工程結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)研究中，首要關(guān)注的是材料受災(zāi)后的性能變化，即災(zāi)害對材料物理力學(xué)性能的影響，也即材料在災(zāi)害作用下的損傷等。災(zāi)害材料學(xué)一般涉及