工程防灾和抗灾

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1、土木工程概论第十三章 工程防灾和抗灾The disaster-resistance and mitigation of engineering 本章内容13.1 工程灾害(engineering disaster )13.2 工程结构抗灾与改造加固( the disaster- resistance of engineering structures and rebuilding and reinforcement ) 13.1 工程灾害13.1.1 地震灾害 (earthquake disaster ) 13.1.2 风灾 (windstorm) 13.1.3 地质灾害 (geologic

2、hazard) 13.1.4 其他灾害 (other disasters) 13.1.1 地震灾害earthquake disaster 地震(earthquake)是 由于地壳 破坏引发的地 面运动，这种地面运动 对人工建筑物可以造成 严重破坏。13.1.1 地震灾害我国地处两大 地震带(分别是什么 ？)之间，是世界上 地震灾害最为严重 的国家之一 。地震灾害严重 威胁生命安全 。汶川地震新华网快讯：四川省地震局预报研究所所长程 万正说，截至20日11时，汶川8级地震共发生 余震7000多次。 13.1.1 地震灾害在工程抗震(earthquake-resistant)方面，通过重新 修订各

3、地区的抗震设防烈度(seismic fortification intensity)，提高了工程抗震设计和抗震检验的标准 。近十年来工程减震(Shock Absorption) 、隔震 (shock isolation)理论的研究和应用成为工程抗震领域的 热点。狭义的工程系统指城市生命线工程系统，由供水、供 电、煤气、通讯、交通、电力等基础设施组成的系统 13.1.1 地震灾害城市生命线工程系统抗震包括系统震害预测、系 统抗震能力评价、系统抗震设计和改造、震时系统控 制、震后系统维修等内容。系统抗震设计与改造有两条途径 ：第一条途径通过提高系统内关键结构、设备和子 系统的抗震能力来有效提高整个

4、系统的抗震能力。这 条途径适合既有工程系统抗震改造。第二条途径是通过优化系统结构来提高整个系统 的抗震能力。这条途径适合于新系统的抗震设计。 13.1.2 风灾常见的风灾有台风typhoon 、龙卷风tornado和暴风windstorm 。台风为急速旋转的暖湿气团，直径在3001000 km 不等。靠近台风中 心的风速常超过每小时180 km，由中心到台风边缘风速逐渐减弱。龙卷风是一股急速上升的旋转气流，呈漏斗状，移动速度通常超过每小 时300 km。 2000年夏“杰拉华”台风的卫星照片龙卷风照片(视频)13.1.2 风灾在台风和龙卷风发生的同时一般会引 发风暴潮、巨浪和强暴雨等次生灾害。

5、 台风灾害13.1.2 风灾工程领域中最著名的 风灾破坏为美国Tacoma悬 索桥的风毁事件。对于高层建筑、大跨 结构、柔性大跨桥梁、输 电塔和渡槽等受风面积大 的柔性结构，抗风设计与 抗震设计具有同等的重要 意义。Tacoma桥在风中整体坍塌（视频）13.1.3 地质灾害地质灾害包括滑坡landslide、泥石流debris flow和沙土 液化liquefaction of sand等。地质灾害的发生一般存在诱因。滑坡和泥石流一般由 暴雨诱发；沙土液化通常由地震引起。滑坡的防治有三种方法：锚杆anchor rod加固法、建立 护坡revetment或挡土墙retaining walls 、

6、降低坡度法。土壤液化一般发生在含水率较高、沙土含量较大的土 壤，在遭受地震时发生的一种土壤喷沙冒水现象。 13.1.3 地质灾害20世纪最大的滑坡，使得19万人死亡。成昆铁路喜德铁口路堤滑坡13.1.4 其他灾害人为灾害主要是由于管理失误或漠视安全生产造成的 ，如火灾、工程腐蚀和一些存在设计缺陷、施工质量差的 豆腐渣工程。如何抗灾、防灾、和救灾及灾害损失评价，成为近年 来倍受土木工程界关注和重点研究的课题。许多灾害的发生具有相关关系，如洪水会引发泥石流 等地质灾害。南京大学的史培军将灾害之间的相关关系归 纳为灾害链 地震灾害链13.2 工程结构抗灾与改造加固13.2.1 灾害材料学 13.2.

7、2 结构灾害检测 13.2.3 工程结构改造加固学 13.2.4 意大利比萨斜塔加固实例13.2.1 灾害材料学工程结构的抗灾研究中，首要关注的是材料受灾后的性 能变化，即灾害对材料物理力学性能的影响，也即材料在灾 害作用下的损伤等。 灾害材料学一般涉及到土木工程材料的一般力学性能：混凝土的内部裂缝和破坏机理、钢筋的内部结构破坏机 理、砌体的一般破坏机理等。动力荷载对材料的影响，如钢筋的疲劳、冲击荷载对混 凝土和钢筋的作用。火灾对材料性能的影响，如对混凝土或钢筋的影响、对 混凝土与钢筋间粘结力的影响等。冰冻对材料性能的影响，如受冻混凝土的力学性能。腐蚀对材料性能的影响等。13.2.2 结构灾害

8、检测检测的程序为：检测任务委托，收集原设计图纸及 竣工图，外观检测，材料检测，构件变形及现有强度评 估 。混凝土和砌体结构的检测除了现场观察结构是否出 现真实结构裂缝，通常需要先根据图纸数据，进行理想 结构的受力分析。结构检测报告一般包括：现状调查，图纸核对，材 料强度鉴定，承载能力验算等。 13.2.3 工程结构改造加固学工程结构改造加固学是一门研究使受损的工程结 构重新恢复使用功能或适应新的使用功能的学科 。常见的结构改造方案有结构加层、结构减柱或植 柱等。 结构加固通常限于局部结构的加固，如地基加固 、梁柱加固、楼板和屋面板的加固等。 13.2.4 意大利比萨斜塔加固实例意大利比萨斜塔分

9、八层，高53.3 m，重14 500 t。 塔的砖石地基的直径为19.6 m，最大深度5.5 m。塔基向 南倾斜，与地面成5.5，第七层在南面突出4.5 m 。塔是用柱廊围成一个空心的圆柱体的形式建造的， 圆柱体的内表面和外表面用密缝的白色大理石复面。 13.2.4 意大利比萨斜塔加固实例1996年委员会采纳了在墨西哥城大教堂的破坏性 差异沉降中曾成功使用过的方法 抽土法作为比萨 斜塔加固方案。加固过程如下： 1.在塔的第三层连接了一些暂时性的安全防护钢 索，向塔北边延伸约100 m，穿过两个巨大的A型架顶 部的滑轮，用铅重轻轻拉紧。2.由200 mm直径衬套的12个钻孔在限定的6 m范围 内

10、进行初步抽土。3.建立现场与指挥部的实时通讯控制系统，每天2 次汇报塔倾斜和沉降的实时信息，总结了观察到的反 应，并对此作出判断，提出下次抽土指示。 13.2.4 意大利比萨斜塔加固实例4.初步局部性抽土方案成功后，在1999年年末开 始在塔基的整个宽度上进行全部抽土。 5.当塔身位移达到指定要求后，在2000年5月底， 开始逐渐地移走铅锭。 6.2001年6月6日除去引钻器这天塔解除了戒 备看护。13.2.4 意大利比萨斜塔加固实例比萨斜塔剖立面钻具和41个抽土管课外查阅1、21世纪前四年世界有哪些重大灾害。2、印度洋大海啸发生的地点时间及危害程度。3、除了地震灾害链和台风灾害链，其他灾害还 有那些链式反应。4、查阅关于苏州虎丘塔方面的资料，对比比萨 塔和虎丘塔构建上的异同点。