港口水工建筑物抗震.ppt

港口水工建筑物抗震
第一章   抗震设计的基本知识与基本要求
一、地震
地震是一种自然现象,和刮风下雨一样。当地下某处岩层突然破裂,或因局部岩层塌陷、火山喷发等发出了振动,并以波的形式传到地表引起地面的颠簸和摇动,就叫地震。据统计,世界上每年发生数百万次的地震,人们对许多小震没有感觉,只有地震仪才能记录到。三级以下的有感地震每年发生约五万次,但它对人民的生命安全和工程建设并无危害。
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二、地球的结构
地球是一个平均半径约6400公里的椭圆球体,至今已有45亿年的历史。现有研究表明,地球由三个性质不同的层组成,最外面一层为地壳,平均厚度约30公里,中间很厚一层为地幔,约2900公里,最里面一层为地核。迄今为止所观测到的最深的地震是700多公里,可见地震的发生范围在地壳和地幔的上部。
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三、地震的类型与成因
地震按其类型可分为三种主要类型:构造地震、火山地震和陷落地震。由火山喷发引起的地震叫火山地震,由溶洞或古旧矿坑塌陷等引起的地震叫陷落地震。这两种地震影响范围和破坏程度都比较小。而构造地震则是在地壳运动产生的自然力推挤地壳岩层使其薄弱部位突然发生断裂错动,这种地震叫构造地震。这种地震的破坏性强,影响范围大。在构造变动过程中积累起来的应变能量突然释放,这就形成了地震。
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四、地震序列
在一定时间内相继发生在相近地区的一系列大小地震称为地震序列。某一序列地震中最强烈的那一次为主震。大地震有些是突然发生的,但有些大地震在数是前就有一些较小地震,叫前震。研究前震的发生规律及其与主震的关系是地震预报的途径之一。在一次大地震后,陆续发生一系列较小的地震叫余震。
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地震序列三种基本类型:
1、主震型:序列中主震震级显得很突出,释放的能量占全序列的绝大部分。是破坏性地震中常见的一种类型。
2、震群型:没有突出的主震,主要能量是通过多次震级相近的地震释放出来。
3、孤立型:或称单发性地震。前震和余震都很稀少,而且与主震震级相差很大,能量基本上通过主震一次释放出来。
据统计,主震型地震约占60%,震群型地震约占30%,单发型地震约占10%。
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五、地震波与地震观测
地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播,这就是地震波。地震波是一种弹性波,它包含两种可以通过地球本体的两种“体波”和只限于地面附近传播的两种“面波”
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1、体波:包括横波和纵波两种。
纵波是由震源向外传递的压缩波,质点的振动方向与波的传播方向一致,在空气里,纵波就是声波。一般表现为振幅小周期短;横波是由震源向外传递的剪切波,持质点的振动方向与波的传播方向相垂直,一般表现为振幅大,周期长。横波只能在固体中传播,而纵波能在液体和气体中传播。
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纵波(P波,初波)与横波(S波,次波)的传播速度理论上可分别用下列公式计算:
为泊松比
VP=
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1、面波
面波只限于沿着地球表面传播,一般可以说是体波地层界面多次反射形成的次生波。它包括瑞利波和乐甫波两种类型。
瑞利波传播时,质点在波的传播方向和自由面(地表面)法向组成的平面内作椭圆运动,而与该平面垂直的方向没有振动,如在地面上呈滚动形式。
乐甫波只是在与传播方向相垂直的水平方向运动,即地面水平运动或说在地面上呈蛇形运动形式。
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瑞利波的传播速度为VR=K1VS,K1为与泊松比有关的的系数,用下式确定:
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