工程结构抗震第一章

工程结构抗震——桥梁抗震土木工程学院桥梁结构教研室主讲老师：董旭办公地点：土木楼C207室Mobile-mail：dongxu512@126.comQQ:149013293本课程的要求及考察方式考察方式：闭卷考试。其中卷面成绩占70%，平时成绩占30%。要求：1认真听讲、及时做笔记。2保证全部出勤。3认真完成作业。4积极回答课上提出的问题。本课程教材及参考书教材：《桥梁抗震》，叶爱君编著，人民交通出版社参考书：《桥梁抗震》范立础编著.上海：同济大学出版社，1997公路桥梁抗震设计细则，JTG/TB02-01-2008城市桥梁抗震设计规范，CJJ166-2011铁路工程抗震设计规范，GB5011-2006目录第一章地震概述第二章桥梁震害第三章桥梁抗震概论第四章桥梁结构地震反应分析第五章桥梁延性抗震设计第六章桥梁减隔震设计唐山地震1976年7月28日北京时间03时42分53.8秒，在中国河北省唐山、丰南一带（东经118.2°，北纬39.6°）发生了强度里氏7.8级（矩震级7.5级），震中烈度Ⅺ度，震源深度23千米的地震。地震持续约12秒。有感范围广达14个省、市、自治区，其中北京市和天津市受到严重波及。强震产生的能量相当于400颗广岛原子弹爆炸。整个唐山市顷刻间夷为平地，全市交通、通讯、供水、供电中断。唐山地震没有小规模前震，而且发生于凌晨人们熟睡之时，使得绝大部分人毫无防备，造成24.2万人死亡，重伤16.4万人，名列20世纪世界地震史死亡人数第一。唐山市位于河北省东部鳏汶川地震1、汶川大地震震概况2008年年5月12日下午午2点28分突发发而至的四四川汶川里氏8级级强烈地震震撼动了大大半个中国国，甚至远远在泰国的曼谷也也有强烈的的震感。汶川地震在在中国惨痛痛的地震灾灾害史上又又留下了更更为惨痛的记记录，是新新中国成立立以来破坏坏性最强、、波及范围最广、、救灾难度度最大的一一次地震。。汶川地震震震级大、余余震强烈持持续时间长长，截止8月11日日12时时的不完完全统计，，地震已造造成69225人遇遇难，374640人受伤，，失踪17924人人。许多城镇已已夷为平地地，直接经经济损失达达到1万亿亿人民币，，灾区重建建资金尚需需1万亿人人民币以上上，造成的的心灵创伤伤难以慰平平或永生无无法摆脱震震灾带来的的悲痛。汶川8.0级地震烈度度分布震中地震烈烈度及居民民地分布汶川8.0级地震震Ⅵ度区以上面积合计440442平平方公里里.Ⅺ度区：面面积约2419平平方公里;Ⅹ度区：面面积约3144平平方公里;Ⅸ度区：面面积约7738平平方公里;Ⅷ度区：面面积约27786平平方公里里;Ⅶ度区：面面积约84449平平方公里里;Ⅵ度区：面面积约314906平方公公里.汶川地震震震中分布图图汶川地震是是印度板块块向亚洲板板块俯冲，，造成青藏藏高原快速速隆升。高原物物质向东缓缓慢流动，，在高原东东缘沿龙门门山构造带带向东挤压，遇到到四川盆地地之下刚性性地块的顽顽强阻挡，，造成构造应力能量的长期期积累，最终在龙龙门山北川川-映秀地地区突然释释放。汶川地震灾灾害1、地质破坏扭曲的铁轨轨挤压抬升地裂缝地面裂纹喷沙口喷沙冒水唐家山堰塞塞湖2、房屋破坏X破裂房屋倒塌3、道路破坏水平错断路塌路面变形第一章地地震概述地震是指因因地球内部缓缓慢积累的的能量突然然释放而引起的地地球表层的的振动。地震是一种种自然现象象，地球上上每天都在在发生地震震，一年约约有500万次。其中中约5万次人们可可以感觉到到；能造成成破坏的约约有1000次；7级以上的大大地震平均均一年有十十几次。目目前记录到到的世界上上最大地震震是8.9级，发生于于1960年5月22日的智利地地震。什么是地震震？一、地球的的构造地球是一个个外形略呈呈梨形的椭椭球体，平平均半径约约6400km。地地球的内部部构造，与与鸡蛋十分分相似，由由地表至核核心可分为为性质不同同的三层。。最外一层是是相当薄的的地壳，称称为地壳（qiao），只占地球球体积的0.5%；；平均厚度度30km。其下为地幔，厚约2900km，约占地地球总体积积的83.3%；地地壳与地幔幔的分界面面称为莫霍面，它是一个个地震波传传播速度急急剧变化的的不连续面面；最里面的部部分叫做地核，半径约3500km。1.1地地震的初步步知识地壳表层由很不均匀匀的岩石组组成，它的的厚度也不不是均匀的的，高山或或高原处厚厚度可达60~80km，如如我国青藏藏高原；而而在深海底底只有5~8km，，如大西洋洋海底；海海陆地壳的的平均厚度度约为33km。世界上绝大大多数的地地震都发生生在地壳这这一层内。。一般认为，，地幔由质地非常常坚硬、比比重较大的的黑色橄榄榄岩组成。。从莫霍面面以下约40~70km内内的地幔上上部是刚性性的岩石层层，它与地地壳共同组组成所谓的的岩石圈。由于岩石圈圈的刚性和和脆性，当当岩层所受受的拉力或或压力大于于岩石强度度时，岩层层发生断裂裂，造成节理或断层层。节理（Joint））是断裂面两两侧并没有有相对位置置移动或仅仅有轻微位位移的断裂裂面，几乎乎广泛地出出现于所有有岩层中。。若断裂面两两侧的岩块块沿断裂面面错动，发发生显著的的位置移动动，便称为为断层（Fault））。断层的规规模变化很很大，小的的只有几米米，大的可可至数百公公里。观测研究发发现，在岩石圈以下存在着着一个厚约约几百公里里的地震波波低速层，，称为软流圈。岩石圈与与软流圈合合称为上地幔，上地幔之之下的地幔幔部分称为为下地幔。形成低速层层的原因是是该处岩石石处于部分分熔融状态态，以致当当地震波穿穿过此层时时波速降低低，其中剪剪切波的衰衰减特别明明显。地核是地球的核核心，体积积占整个地地球的16.2%，，但总质量量却占到整整个地球的的31.5%。根据据地震波传传播的分析析，地核分分为外地核、过过渡层和内内核三个层次。。外核可能能处于液态态，过渡层层处于由液液态向固态态过渡的状状态，而内内核可能是是固态。据据推测，地地核主要由由铁、镍等等物质组成成，内核的的压力高达达360万万个大气气压力，温温度高达4000~50000C。二、地震术术语（1）震源源：地球内部发生地震的的地方称为为震源。震震源是地震震能量的释释放中心，，理论上可可以将震源源看作一个个点，而实实际上是一一个区。（2）震震源深度度：将震源看看作一个个点，该该点到地地面的垂直距离离称为震源源深度。。（3）震震源距：：从震源到到观测点点的距离离称为震震源距。。（4）震震中：震源在地地面的投投影称为为震中。。震中附附近的区区域称为为震中区区（5）震震中距：：在地面上上，从震震中到观观测点沿沿大圆弧测量的的距离称称为震中中距。区区别于震震源距（6）震震级：表示地震震能量大大小的等等级标度度。（7）地地震波：：地震引起起的振动动以弹性性波的形形式从震震源向各各个方向向传播并并释放能能量。这这种传播播地震能能量的弹弹性波称称为地震震波。（8）主主震：在某地地区的的某段段时间间内，，与其其前后后相比比，地地震显显著频频繁发发生，，其中中规模模最大大、释释放地地震能能量最最多者者称为为主震震。（9））前震震：发生在在主震震以前前的地地震。。（10）余余震：：发生在在生震震以后后的地地震。。三、地地震分分类地震可可分为为天然地地震和人为地地震两大类类。人为地地震，主要要指人人工爆爆破、、矿山山开采采、深深井抽抽液或或注液液和工工程活活动（（如兴兴建水水库））所诱诱发的的地震震。人人为地地震一一般都都不太太强烈烈，仅仅有个个别情情况（（如水水库地地震））会造造成较较大破破坏。。2013年年2月月12日，，朝鲜鲜成功功进行行第三三次核核试验验。当当日北北京时时间10时时57分在在朝鲜鲜发生生了一一次有有感地地震，，震级级4.9级级，震震源深深度0米；；韩国国媒体体称系系人造造地震震，震震级为为5.1级级。吉吉林长长白山山居民民称感感到1分钟钟左右右的晃晃动。。1959年年新建建广东东河源源新丰丰江水水库，，1962年发发生最最大震震级为为6.1级级的地地震，，坝区和和河源源县城城部分分房屋屋遭受受损坏坏。水库蓄蓄水后后改变变了地地面的的应力力状态态，库水渗渗透到到已有有的断断层里里，起起到润润滑和和腐蚀蚀作用用，促促使断断层产产生新新的滑滑动。。并不是是所有有的水水库蓄蓄水后后都会会发生生水库库地震震，只只有当当库区区存在在活动动断裂裂、岩性刚刚硬等等条件件，才才有诱诱发地地震的的可能能性。。天然地地震可以有有以下下几种种不同同的分分类方方法：：（1））按按成因因分类类（2））按按震源源深度度分类类（3））按按震级级分类类（4））按按震中中距分分类（一））按成成因分分类主要有有火山地地震、、陷落落地震震和构构造地地震。由于火火山活活动而而引起起的地地震叫叫火山地地震。由于地地下岩岩洞突突然塌塌陷而而引起起的地地震叫叫陷落地地震。构造地地震则是地地球内内部岩岩层构构造活活动在在某些些阶段段发生生急剧剧变化化时引引起的的。构构造地地震与与地质质构造造密切切相关关。这这种地地震往往往发发生在在地应应力比比较集集中、、构造造比较较脆弱弱的地地段，，即原原有断断层的的端点点或转转折处处、不不同断断层的的交汇汇处。。天然地地震中中，构造地地震发生的的次数数最多多（约约为全全球地地震总总数的的90%）），涉涉及的的范围围最广广，释释放的的能量量最大大，造造成的的危害害也最最大，，是地地震工工程研研究的的主要要对象象。由于火火山作作用，，如岩岩浆活活动、、气体体爆炸炸等引引起的的地震震称为为火山山地震震，这这类地地震只只占全全世界界地震震的7%左右。。1914年日本本樱岛岛火山山爆发发，产产生的的震动动相当当于一一个6.7级地震震。（二））按震震源深深度分分类可分为为浅源地地震、、中源源地震震和深源地地震三类。。浅源地地震是指震震源深深度小小于60km的的地地震。。浅源源地震震造成成的危危害最最大。。我国国发生生的地地震，，绝大大多数数是浅浅源地地震，，震源源深度度在10~20km。中源地地震是指震震源深深度在在60~300km之之间的的地震震。我我国中中源地地震主主要分分布在在台湾湾省东东部沿沿海、、西藏藏雅鲁鲁藏布布江以以南地地区和和新疆疆帕米米尔附附近，，其震震源深深度在在100~200km之之间间。深源地地震则是指指震源源深度度大于于300km的的地地震。。我国国深源源地震震集中中分布布在黑黑龙江江、吉吉林两两省交交界处处的牡牡丹江江-延延吉吉一线线以东东地区区，震震源深深度在在40~600km之之间。。目前前世界界上观观测到到的地地震中中，最最大震震源深深度约约为720km。当震源源深度度超过过100km时时，，通常常不会会在地地面上上造成成震害害。破坏性性地震震主要要属于于构造造地震震。据据统计计，构造地地震约约占世世界地地震总总数的的90%以上。。92%的地震震发生生在地壳壳中，，其余发生在在地幔幔上部部。（三））按震震级分分类可分为为微震、、有感感地震震、中中强地地震和强震四类。。微震是指震震级小小于2级级的地地震。。微震震人们们感觉觉不到到，只只有仪仪器才才能记记录到到。有感地地震是指震震级在在2~5级级之之间的的地震震。有有感地地震一一般人人可以以感觉觉到。。中强地地震是指震震级大大于5级级、小小于7级级的地地震。。中强强地震震能造造成不不同程程度的的破坏坏。强震是指震震级大大于7级的的地震震。强强震往往往具具有巨巨大的的破坏坏性。。（四））按震震中距距分类类可分为为地方震震、近近震和远震三类。。地方震震是指离离观测测点的的震中中距小小于100km的的地震震。近震是指离离观测测点的的震中中距小小于1000km的的地地震。。远震是指离离观测测点的的震中中距大大于1000km的的地地震。。四、地地震成成因地震是是指因因地球内内部缓缓慢积积累的的能量量突然然释放放而引起起的地地球表表层的的振动动。。对于地地应力力的产产生，，较为为公认认的是是板块块构造造学说说。这这一学学说认认为，，地球球表面面的岩岩石层层不是是一块块整体体，而而是由由六大大板块块和若若干小小块组组成，，这六六大板板块是是欧亚板板块、、太平平洋板板块、、美洲洲板块块、非非洲板板块、、印澳澳板块块和南南极板板块。。由于地地幔软软流层层的对对流，，带动动着软软流层层上的的这些些板块块异常常缓慢慢而持持久地地相互互运动动着。。但板板块的的边界界是相相互制制约的的，因因而板板块之之间处处于拉拉伸、、挤压压和剪剪切状状态，，从而而产生生了地地应力力。地地球上上的主主要地地震带带就在在这些些大板板块的的交界界地区区。板块构构造学学说被称为为“地地学革革命””的板块构构造学学说，建立立在大大陆漂漂移和和海底底扩张张说的的基础础上。。早在1912年年，，德国国气象象学家家魏格格纳（（Wegener））就提提出了了大陆漂漂移假假说，但由由于受受科学学观测测资料料不足足的限限制，，在当当时没没有为为多数数人所所接受受。1962年年，，美国国地质质学家家赫斯斯（Hess））依据据深海海钻探探、海海洋地地质和和海底底地貌貌等方方面的的研究究成果果，提提出了了海底扩扩张假假说。至1968年年，通通过多多位学学者先先后发发表的的研究究成果果，板块构构造学学说大体上上趋于于完整整。1969年年正正式形形成了了板块块构造造这一一名称称。（a））大大陆漂漂移假假说1912年年1月月6日日，，魏格格纳在在法兰兰克福福地质质学会会上做做了题题为““大陆陆与海海洋的的起源源”的的演讲讲，首首次提提出了了大陆陆漂移移的假假说。。1915年年，在严严谨的科学学研究的基基础上，魏魏格纳的代代表作《海海陆的起源源》问世了了，在这本本书里，魏魏格纳正式式阐述了大大陆漂移假假说的观点点。大陆漂移假假说的基本本观点认为为：大约在3亿亿年前，，全球只有有一块“超超级大陆””——称为为“泛大陆陆”，后来来这块“超超级大陆””分裂为若若干块大陆陆，经过漫漫长岁月的的移动，终终于形成了了今天的大大陆位置关关系。（b）海底底扩张说之前的资料料都来自于于大陆地壳壳，而对于于覆盖地表表70%的的海洋地壳壳却一无所所知。从20世纪纪50年年代伊始，，二战中开开发的新技技术广泛用用于海洋观观测，比如如采用声纳纳装置观测测海底地形形，利用海海洋磁场仪仪探测海底底磁场异常常情况等。。1962年年，美国国的海斯（（Hess）在他的的论文《洋洋底盆地的的历史》中中提出了““海底扩张张说”。其主要观点点为：（1）地壳壳下方有地地幔，地幔幔的热能熔熔融上部地地幔的物质质形成“岩岩浆”，岩岩浆自大洋洋中脊流出出形成新的的海洋地壳壳，新的地地壳向两侧侧推挤，海海洋地壳因因而向两侧侧扩张；（2）老的的海洋地壳壳则在另一一端没入地地幔再度熔熔融成地幔幔的一部分分。（c）板块块构造学说说在大陆漂移移和海底扩扩张说的基基础上，20世纪纪60年年代提出了了板块构造学学说。其主要观观点为：地球表面覆盖着不变变形且坚固固的板块，板块的物物质组成是是岩石圈，，具刚性，，它包括地壳和上地地幔顶部，厚约70~100km。岩岩石圈下面面是具塑性可流变变物质构成成的地幔软软流圈，厚度约几几百公里。。全球岩石石圈由于受受到地幔的的上升流和和下降流及及其牵引作作用而分裂裂成若干似似板块的巨巨大块体，，称为板块。这些板块块以每年1cm到到10cm的速度度在移动。。板块运动动形成的构构造，称为为板块构造造。全球主要有有六大板块块，即欧亚板块、、太平洋板板块、美洲洲板块、非非洲板块、、印度板块块和南极板板块。其中除太太平洋板块块几乎全为为海洋外，，其余五个个板块既包包括大陆又又包括海洋洋。此外，，在板块中中还可以分分出若干次一级级的小板块块，如把美洲洲大板块分分为南、北北美洲两个个板块，菲菲律宾、阿阿拉伯半岛岛、土耳其其等也作为为独立的小小板块，则则全球约有有十四个板板块。1.2地地震震级与与烈度一、地震震震级震级是衡量地震震能量大大小的等等级标度度。常用的的震级标标准有里氏震级级、面波波震级和和矩震级级。里氏震级级是里克克特（C.F.Richter）于1935年提提出，也也称为地地方震级级，定义义为：在在离震中100km处处用伍德德-安德德生式标标准地震震仪（摆摆的自振振周期为为0.8s，阻阻尼系数数为0.8，放放大倍数数为2800倍））所记录录到的最最大水平平位移（（即振幅幅A，以以微米计计）的常常用对数数值。其其表达式式为由于地地震发发生时时不可可能正正好在在100km处处记录录，而而且使使用的的仪器器也不不尽相相同，，所以以一般般需要要根据据震中中距和和使用用的仪仪器对对实测测的震震级进进行适适当的的修正正。震级的的大小小直接接与震震源释释放的的能量量有关关。震震级M与与地震震释放放能量量E（（单位位为““尔格格”））之间间有如如下关关系：：依此计计算，，震级级每差差一级级，地地震释释放的的能量量就相相差32倍倍之之多。。据测测算，，一个个百万万吨级级的TNT炸炸弹爆爆炸产产生的的能量量大约约为5×1020尔尔格格，而而一次次7级级地地震释释放的的能量量与四四千万万吨级级的TNT炸炸弹爆爆炸释释放的的能量量相当当。二、地地震烈烈度地震烈烈度是是用来来衡量地地震破破坏作作用大大小的的一个个指标标，它表表示某一地地区的的地面面和各各类建建筑物物遭受受某一一次地地震影影响的的强弱弱程度度。对于一一次地地震来来说，，震级级只有有一个个，烈烈度则则随着着地点点的变变化，，而有有若干干个。。一般般说来来，距距震中中越远远，地地震影影响越越小，，烈度度越低低；反反之，，距震震中越越近，，地震震影响响越大大，烈烈度越越高。。震中中的烈烈度最最高。。但是，，在某某一烈烈度区区里，，有时时会因因局部部场地地的地地形、、地质质条件件等的的影响响，出出现局局部烈烈度较较高或或较低低的““烈度度异常常区””。地震烈烈度值值是根据人人的感感觉、、器物物的反反应以以及地地面、、建筑筑物的的破坏坏程度度等宏宏观现现象，以地震烈烈度表表为标准准综合合评定定的。。目前除除日本本采用用从0到到7的的8个个等级级划分分外，，我国和世界界绝大大多数数国家家采用用1~12等等级划划分的的地震震烈度度表。地震烈烈度的的评定定具有有粗略略、综综合、、主观观判断断的特特点，，缺乏乏具体体的物物理量量作为为依据据。不不过，，它不不仅是是区分分地震震区遭遭受地地震影影响的的标度度，而而且对对于处处理历历史地地震资资料、、研究究地震震活动动等方方面有有重要要作用用。三、震震级与与震中中烈度度的关关系地震震震级与与地震震烈度度是完完全不不同的的两个个概念念，这这两者者的关关系可可用炸炸弹爆爆炸来来比喻喻。震级好比炸弹的的装药药量，烈度则是炸炸弹爆爆炸时时所造造成的的破坏程程度。尽管管如此此，从从数学学上震震中烈烈度却却可以以表示示为震震级和和震源源深度度的函函数。。在环境境条件件基本本相同同的情情况下下，震震级越越大，，震源源深度度越浅浅，则则震中中烈度度越高高。对对于发发生频频度最最高的的浅源源地震震来说说根据据我国国的地地震资资料，，可以以由下下面经经验公公式估估定震中中烈烈度度I0与震级级M之间间的的关关系系：：（1）5.0-5.4级地地震震，，震震中中烈烈度度多多为为六六度度，，其其面面积积小小于于500平方方公公里里。。（2）5.5-5.9级地地震震，，震震中中烈烈度度多多为为七七度度，，其其面面积积不不超超过过200平方方公公里里；；六六度度区区面面积积也也只只有有数数百百平平方方公公里里。。（3）6.0-6.4级地地震震，，震震中中烈烈度度多多数数为为八八度度，，其其面面积积几几十十平平方公公里里；；七七度度区区不不超超过过200平方公里，，六度区数数百平方公里，如震震中烈度为为七度，与与5.5-5.9级地震结果果相同。（4）6.5-6.9地震，震中中烈度一半半为八度，，与6.0-6.4级地震一样；另一一半为九度度，面积小小于100平方公里，，八度区不超过500平方公里，，七度区在在1500平方公里以以内。1.3地地震波与地地震动一、地震波波断层在瞬间间破裂错动动（地震））时，引起起剧烈的振振动，这种种振动以弹性波的形式从震震源向各个个方向传播播并释放能能量。传播播地震能量量的弹性波波就称为地震波。地震波分为为在地球内内部传播的的“体波”和在地面面附近传播播的“面波”。体波具有两两种形式的的波，即纵纵波（P波波）和横横波（S波波）。纵波（压缩缩波或P波波）在传播过程程中，介质质质点的振振动方向与与波的前进进方向一致，质点间的的弹性相对对位移疏密密相间，所所以也称为为压缩波或疏疏密波。如在空气气中传播的的声波就是是一种纵波波。由于任何一一种介质（（固态、液液态、气态态）都可以以承受不同同程度的压压缩与拉伸伸变形，所所以纵波可可以在所有介质质中传播。这是纵波波的一个重重要特性。。纵波的周周期较短，，振幅较小小，波速快快。横波（剪切切波或S波波）传递时，介介质质点的的振动方向向与波的前前进方向垂直。横波只能能在固体介质中传播。因因为横波的的传播过程程是介质质质点不断受受剪切变形形的过程，，液态和气气态介质不不能承受剪剪切作用，，不能传播播横波。由由于横波的的这个特征征，所以又又称为剪切波。横波的周周期较长，，振幅较大大。纵波的传播播速度比横横波的传播播速度要快快，当某地发发生地震时时，在地震震仪上首先先记录到的的地震波是是纵波，随随后才记录录到横波。。为此，通通常也称纵波为“初初波”或，，称横波为为“次波””。面波是体波波经地层界界面多次反反射、折射射所形成的的次生波。。面波包括两两种形式的的波，即瑞利波（Rayleigth波））和乐甫波（Love波）。。瑞利波传播播时，质点点在与地面面垂直的平平面内沿波波的前进方方向做椭圆圆反时针方方向运动。。瑞利波的的特点是振振幅大，在地表以竖竖向运动为为主。乐甫波传播播时，类似似蛇行运动动，质点在在地平面内内做与波前前进方向相相垂直的运运动。一般地说，，与体波相相比，面波波的周期长长，振幅大大，速度慢慢，衰减慢慢，能传到到较远的地地方。在距离震中中近的地方方，面波成成分较少，，随着震中中距离的增增加，面波波的成分也也增加。纵波使结构构产生上下颠簸，横波使结结构产生水平摇动，，而面波则使使结构既产生上下下颠动又产产生水平摇摇动，一般是在在横波和面面波都到达达时振动最最为剧烈。。由横波和面面波产生的的水平振动是招致结构构地震破坏坏的重要因因素。在震中区，由纵波产产生的竖向振动所造成的破破坏也不容容忽视。地震波小结结地震波是地地震发生时时由震源地地方的岩石石破裂产生生的弹性波波。地震波分为为体波和面面波。体波横波（S波）纵波（P波）面波瑞利波乐甫波横波特点:周期长、、振幅大、、波速慢,100-800m/s纵波特点:周期短,振幅小,波速快,200-1400m/s面波比体波波衰减慢、、振幅大、、周期长、传传播远。建建筑物破坏坏主要由面波波造成杂波P波开始S波开始面波开始二、地震动动地震动，也称地震地面运运动，是指由震震源释放出出来的地震震波引起的的地表附近土土层的振动动。地震动是引引起桥梁震震害的外因因，对结构构的作用效效应与静力力荷载相当当，但两者者存在以下下几个本质质差别：1）静力荷荷载以力的形式出现，而地地震动是以以运动方式出现。2）静力荷荷载与时间无关关，而地震动动是迅速变变化的随机机振动，地地震动的这这一特点，，导致了抗震设计对对地震作用用峰值的关关注。3）常用荷荷载大多是是竖向的，，而地震动动则是水平平、竖向、、甚至扭转转同时作用用的。与静力荷载载相比，地震动具有有更大的不不确定性，抗震设计计不能完全全依靠强度度安全储备备。桥梁抗抗震设计不不能照搬常常规静力荷荷载设计思思路。地震动可以以通过仪器器记录下来来。对结构构抗震而言言，关心的的是强震动地面面运动记录录。只有强震震动才能危危及结构安安全。记录强震动动的仪器为为强震加速度度仪，简称强震仪，它能够记记录测点处处三个互相相垂直的地地震动加速速度分量（（两个水平平向分量加加上一个竖竖向分量)。下图所示为为著名的埃尔森特罗罗三分量（东西、南南北、上下）地震震波加速度度记录。地地震动的显显著特点是是其时程函数（（即加速度度、速度、、位移的时时间函数））的不规则性。地震工程研研究的对象象主要有三三个：地震动、结结构和结构构反应。若把这三三者看作一一个系统，，则地震动动是系统的的输入部分，结构反应应则是系统统的输出部分。强震动记录录是地震工程程的重要资资料。在地震动的的特性中，，对工程抗抗震有重要要意义的量量是地震动动的幅值（最大大振幅或叫叫峰值）、、频谱（波波形）和持持续时间（（简称持时时），常被称为为地震波三三要素。影响地震动动特性的因因素包括震源、传播播介质与途途径和局部部场地条件件这三类。其中，局部部场地条件对频谱形状状的影响最最早被各国国规范所接接受，我国国的桥梁抗抗震设计规规范把场地地土划分为为四类，采采用了形状状随场地土土变化的反反应谱。但对于震源源、传播介介质与途径径的影响，，目前难以以精确估计计。1.4地地震分布布一、世界地地震分布（1）环太太平洋地震震带：该带带沿着南、、北美洲西西岸，经堪堪察加半岛岛、千岛群群岛、日本本列岛，至至我国的台台湾省和菲菲律宾群岛岛一直到新新西兰，集集中了全世世界80%以上的地地震（2））欧欧亚亚地地震震带带：：大大致致从从印印尼尼西西部部、、缅缅甸甸经经我我国国横横断断山山脉脉、、喜喜马马拉拉雅雅山山地地区区，，经经中中亚亚细细亚亚到到地地中中海海，，又又称称喜喜马马拉拉雅雅——地地中中海海地地震震带带。。二、、中中国国地地震震的的特特点点中国国部部分分地地区区位位于于欧欧亚亚地地震震带带上，，大大部部分分地地区区夹夹在在这这两两大大地地震震带带之之间间，，是是一一个个多多地地震震的的国国家家。。中国国占占全全世世界界陆陆地地面面积积7%，，却却承承受受了了全全球球33%的的陆陆地地强强震震。。基本本特特点点是是：：震震源源浅浅、、烈烈度度高高、、分分布布广广、、伤伤亡亡大大。。20世世纪纪以以来来，，中中国国共共发发生生6级级以以上上地地震震共共约约800次次，，遇遇难难人人口口约约60万万人人，，占占全全球球同同期期死死亡亡人人数数的的53%。。中国国几几乎乎所所有有的的省省份份都都发发生生过过6级级以以上上的的破破坏坏性性地地震震，，根根据据国国家家地地震震局局2001年年版版全全国国地地震震区区划划图图统统计计计计算算，，烈烈度度等等于于或或大大于于7度度的的面面积积达达403万万平平方方公公里里，，占占国国土土总总面面积积的的近近40%。。全国国有有近近半半数数的的城城市市位位于于7度度或或7度度以以上上的的地地震震区区。。20世世纪纪死死亡亡20万万人人以以上上的的大大地地震震全全球球共共两两次次，，都都发发生生在在中中国国。。一次次是是1920年年宁宁夏夏海海原原8.5级级大大地地震震，，死死亡亡23.6万万余余人人；；另另一一次次是是1976年年河河北北唐唐山山7.8级级地地震震，，死死亡亡24万万余余人人。。中国国地地震震震震中中分分布布图图所所示示的的震震级级大大于于4级级的的大大大大小小小小密密密密麻麻麻麻的的震震中中位位置置，，让让人人触触目目惊惊心心。。中国国地地震震震震中中分分布布图图从图图中中可可见见，，我我国国地地震震主主要要分分布布在在：：1、、东东南南部部的的台台湾湾和和福福建建广广东东沿沿海海；；2、、华华北北太太行行山山沿沿线线和和京京津津唐唐地地区区；；3、、青青藏藏高高原原和和四四川川、、云云南南西西部部；；4、、西西北北的的新新疆疆、、甘甘肃肃和和宁宁夏夏。。强震震分分布布：：西西多多东东少少。。中国国大大陆陆地地区区，，绝绝大大多多数数强强震震主主要要分分布布在在东经经107度度以以西西的的中中国国西西部部广广大大地地区区，而东东部地地区则则很少少。中国历史史上造成成了惨痛痛生命损损失的强强烈地震震如下表表所示：：272010.4.14青海玉树树M7.1级2220地震灾害死死亡人数最最多，最容容易引起社社会恐慌。。三、地震灾灾害地震具有突突发性和毁毁灭性。地震灾害主主要表现在在两个方面面，即直接灾害和和次生灾害害。1、直接灾灾害：由地地震的直接接作用，如如地震波引引起的强烈烈振动、地地震断层的的错动等，，所造成的的灾害。主主要表现在在一下三个个方面1）地表破破坏强烈地震时时，往往产产生地形地地貌的变化化（如地裂裂缝、滑坡坡、软土沉沉陷等）和和沙土液化化，从而使使建造在其其上面的建建筑物、构构筑物收到到破坏。（1）地裂缝：主要有构造造地裂缝和和重力地裂裂缝。（2）滑坡、塌方方：在陡峻的的山区、坡坡地、河岸岸和黄土坎坎地区等，，强烈地震震时往往会会出现陡崖崖失稳引起起的崩塌、、山石滚落落、陡坡滑滑移等现象象，导致公公路阻塞，，交通中断断．冲毁房房屋和桥梁梁，堵塞河河流，造成成上游水位位上涨，淹淹没大量土土地。（3）喷水冒砂：在地下水水位较高、、砂层埋藏藏较浅的平平原及沿海海地区，地地震的强烈烈振动使地地下水压力力急剧增高高，会使饱饱和的砂土土或粉土层层液化，地地下水夹带带着砂土颗颗粒，经地地裂缝或其其它通道喷喷出地面，，形成喷水水冒砂现象象。（4）地面下陷：在强烈地地震作用下下，地面的的震陷多半半发生在松松软而压缩缩性高的土土层中，如如大面积回回填土、孔孔隙比大的的粘性土和和非粘性土土。地震使使土颗粒间间的摩接力力大大降低低或使链状状结构破坏坏，土层变变密实，造造成地面下下沉。此外外，在岩溶溶洞和采空空(采掘的的地下坑道道)地区也也可能发生生震陷。2）建筑物物的破坏在强烈地震震作用下，，各类建筑筑物发生严严重破坏，，是造成生生命财产重重大损失的的主要原因因。按建筑筑物破坏的的形态和直直接原因，，可分以下下几类：（1）结构构丧失整体体性而造成成的破坏结构构件的的共同工作作主要由各各构件之间间的连接及及各构件之之间的支撑撑来保证。。在强烈地地作用下，，构件连接接不牢，节节点破坏，，支承长度度不够和支支撑失效等等都会使结结构丧失整整体性而造造成破坏。。（2）承重重结构承载载力不足或或变形过大大而造成的的破坏地震时，地地面运动引引起建筑物物或构筑物物振动，从从而产生惯惯性力，使使建筑物或或构筑物的的内力和变变形增大较较多，而且且往往改变变其受力方方式，导致致建筑物或或构筑物的的承载力不不足或变形形过大而遭遭受破坏。。如墙体开开裂，钢筋筋混凝土柱柱剪断或混混凝土被压压酥裂，房房屋倒塌，，砖烟囱折折断和错位位等。（3）地基基失效引起起的破坏强烈地震时时，地裂缝缝、滑坡、、震陷和地地基土液化化等，可使使地基开裂裂、滑动、、不均匀沉沉降等，从从而丧失稳稳定性，降降低或丧失失承载力，，造成建筑筑物整体倾倾斜、拉裂裂以至倒塌塌而破坏。。3）生命线线工程破坏坏2、次生