土木工程灾害课件.ppt

,土木工程中的灾害,全世界每年都发生很多自然和人为的灾害，严重的灾害造成建筑物的倒塌和破坏，从而造成巨大的经济损失和人员伤亡、土木工程的实践表明，如果土木工程结构具有较好的抗灾能力，则可以大大减少人员伤亡和经济损失。,土木工程中的灾害,联合国公布的20世纪十项最具危害性的灾情为：地震灾害；1976年我国唐山发生里式7.8级的强烈地震,导致24万人遇难；风灾：1970年孟加拉国台风死难人数为30万；水灾：每年水旱灾占全部自然灾害的60以上；火山喷发：20世纪l0万多人死于此灾难；海洋灾难：1960年智利海啸，1万人遇难；,生物灾难：1945年缅甸的鳄鱼天吞吃900人：地质灾害：20世纪最大的山体滑坡，使得19万人死亡；火灾：1938年长沙纵火案烧死3万人；交通灾害：1982年阿富汗隧道惨案死亡人数1100人；城市灾害新灾源：城市污染、有害气体等等。,自然灾害,(1)中国正进行世界上最大规模的基本建设(2)中国的人口占世界人口的22； (3)中国是一个自然灾害多发的国家，近十年，每年自然灾害的直接损失相当于国民生产总值的3-5。,地震灾害,我国是世界上地震灾害最严重的国家；百年来全世界发生的7级以上地震中，我国占35。 1986年来大陆进入了第五个地震高潮期。,日本阪神地震，1995,日本阪神地震，1995,日本阪神地震，1995,日本阪神地震，1995,日本阪神地震，1995,Taiwan Chi Chi earthquake, road failure,土耳其地震，1999,土耳其地震，1999,2001年1月26日发生在印度的里氏7.9级地震，造成重大人员和财产损失，死亡人数达数万人，财产损失达45亿美元。,地震灾害 1. 有关地震的几个基本概念,地震、震级、烈度、地震荷载,地震是一种自然现象，是地下岩石发生破裂并释放弹性波传到地表所引起的振动。引起地球表面振动的原因很多，可以是人为的原因，比如核爆炸、开炮、机械振动等；同样也可以是自然界的原因，比如构造地震、火山地震、塌落地震等。按照地震的不同成因，可以把地震划分为五类：1. 构造地震：构造地震发生的原因，是地下岩层受地应力的作用，当所受的地应力太大，岩层不能承受时，就会发生突然、快速破裂或错动，岩层破裂或错动时会激发出一种向四周传播地地震波，当地震波传到地表时，就会引起地面的震动。世界上85%90%的地震以及所有造成重大灾害的地震都属于构造地震。2. 火山地震：由于火山爆发引起的地震。3. 水库地震：由于水库蓄水、放水，破坏了地壳局部地区的压力平衡而引起库区发生地震。4. 陷落地震：由于地层陷落引起的地震。5. 人工地震：由于核爆炸、开炮等人为活动引起的地震。,地震震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级。它是根据地震时释放能量的多少来划分的，震级可以通过地震仪器的记录计算出来，震级越高，释放的能量也越多。我国使用的的震级标准是国际通用震级标准，叫“里氏震级”。,地震震级,地震分级标准 超微震：一般将小于1级的地震称为超微震，人们察觉不到。弱震：大于、等于1级,小于3级的称为弱震或微震。如果震源不是很浅，这种地震人们一般也不易觉察。有感地震：大于、等于3级，小于4.5级的称为有感地震。这种地震人们能够感觉到，但一般不会造成破坏。中强震：大于、等于4.5级，小于6级的称为中强震。中强震是可造成破坏的地震。强震：大于、等于6级，小于7级的称为强震，是可造成较大破坏的地震。大地震：大于、等于7级的地震，其中8级以及8级以上的称为巨大地震，会造成严重的破坏。迄今为止，世界上记录到最大的地震为8.9级，是1960年发生在南美洲的智利地震。,地震烈度：地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。一次地震只有一个震级，而烈度则各地不同。对同一个地震，不同的地区，烈度大小是不一样的。距离震源近，破坏就大，烈度就高；距离震源远，破坏就小，烈度就低。小于三度：人无感受，只有仪器能记录到；三度：夜深人静时人有感受；四-五度：睡觉的人惊醒，吊灯摆动；六度：器皿倾倒、房屋轻微损坏；六-七度：房屋破坏，地面裂缝；九-十度：房倒屋塌，地面破坏严重；十-十二度：毁灭性的破坏。,地震烈度与震级的区别,据统计,世界每年要发生数百万次地震。人们对小地震并无感觉,只有仪器才能记录到。,2 .世界两个地震带,世界发生的地震主要集中在两个地带,环太平洋地带 、喜马拉雅地中海地带,我国正好介于两大地震带之间,台湾1999年“九二一”大地震造成的经济损失据岛内各县市最新的统计数字显示，这次大地震共造成二千四百零三人死亡，重轻伤九千四百零六人，失踪四十一人。 该统计数字还显示，这次地震造成全岛房屋全倒的有四万六千间，半倒的有三万四千多间。其中以南投县和台中县最多，全倒的占四万一千多间，半倒的占三万零六百多间。初步估计重建家园经费需新台币一千六百亿元。,美国2001年月日下午时 分，西部城市西雅图与加拿大西部城市温哥华发生里氏级地震。,萨尔瓦多2001年1.15日发生大地震,萨尔瓦多2001年1.15日发生大地震。国家警察局证实全国已有五百多人死亡，约有四千人失踪，包括在首都西南科马萨瓜的三千人。总统弗洛雷斯接受哥伦比亚提出的帮助，要求哥伦比亚送来三千口棺材，提供给穷苦家庭的罹难者。据报有一千一百多人受伤，另有一万一千人失去家园。当局说，近八百座房子被夷平，另有近一万六千九百座房子遭破坏。,2001年1.26日上午印度西北部古吉拉特邦发生里氏7.9级大地震,印度大地震,（唐山地震)开滦煤矿医院，为砖混结构的五层 楼房（局部七层），仅西部转角残存。,唐山市胜利桥为钢筋混凝土结构，墩断桥塌,（唐山地震）北京市德胜门箭楼，砖木结构，东、西、北面的上部结构砖墙遭到破坏。,（唐山地震）京山线蓟(ji)运河上行桥西侧桥头铁轨弯曲变形。,（唐山地震）唐山市文化路青年宫为砖混结构的2层楼房，7.8级地震除4根门柱外，全部坍塌。,3. 地震对土木工程设施的破坏作用,. 地震的地面运动使工程结构受到多次反复的地震荷载，轻者震裂、重者倒塌或扭曲。,这种作用就好象汽车在高低不平的路上行驶遇到障碍急刹车使乘客不停的上下跳动和水平晃动一样，若结构经受不住，就会裂、塌、扭曲。,. 地震的地面运动还会造成地裂、地陷、山崩、滑坡、泥石流等次灾害；同时还会使某些地基震后液化而使地面冒水、喷砂。前者使工程结构断裂、倒塌，后者使地基丧失承载能力。,4. 地震给土木工程设施造成灾害的一般现象是：,震害的严重程度往往与房屋的轮廓、体型、结构体系有直接关系；,一幢房屋的长轴方向与地震荷载作用方向相垂直时，更易遭受震害。,一幢房屋两个不同部分连在一起时，可能在连接处断裂；,一幢房屋高低悬殊部分连接的部位，可能断裂；,一幢房屋的底部支承“软”时，易受震害；,一幢房屋的自振周期与地震时地面运动的周期相近时，会使房屋发生很大的晃动而破坏；,两幢房屋靠得太近时会因地震互幢而破坏；,多层砖混结构的震害规律,X形裂缝 位置（窗间墙或窗下墙）,外纵墙的外闪脱落,顶层墙角的局部塌落,砖柱的断折,局部房屋倒塌或整个房屋倒塌,钢筋混凝土框架结构的震害往往表现为填充墙四周开裂或出现墙体的交叉裂缝，梁柱节点破坏，立柱断裂或倾斜；,地基液化失效的震害往往引起房屋倾斜和开裂,桥梁结构的震害往往表现为桥墩、桥台毁坏，主梁坠落，拱圈开裂及拱上结构塌落等。,桥墩斜向断裂,烟囱、水塔的震害虽因所用材料不同，但一般都表现为水平、交叉裂缝，顶部脱落或筒身扭转；,地震时一旦水坝、供电、供水、供燃气系统等生命线工程被破坏，还会引起水灾、火灾、空气污染等次生灾害。,世界上引起最大火灾、财产损失最大的地震是1923年日本关东发生的8.3 级大地震。,预防地震灾害的主要措施有: (1) 加强地震的观测和强震预报工作,人们在长期与地震的抗灾救灾活动中，对地震的预报积累了不少宏观经验；,地震发生前会有许多预兆，要特别重视大自然、地、物发生的许多异常现象。,土木工程防震抗震的方针是预防为主,古今中外大量震例表明，鸡同许多动物一样，在强烈地震之前出现行为异常，其表现形态多为惊叫、惊飞、不进巢（架）、不进食等。例如，1983年11月7日山东菏泽5.9级地震前，极震区李某家的4只鸡，晚上不呆在窝内，于震前几小时突然惊叫、惊飞，飞到5米多高的槐树上。又如，1975年江苏郎家沙5.3级地震前，很多人家发现鸡食量明显减少。1976年7月28日唐山大地震前，东光县城关镇庞某家的一只母鸡，震前两天就不吃食，跟着主人来回走动，张着翅膀，表现得惊慌失措的样子。,确定每个国家的地震烈度区划图，规定各地区的基本烈度（即可能遭遇超越概率为10%的设防烈度），作为工程设计和各项建设工作的依据。 国家建设主管部门颁布工程抗震设防标准，各建设项目主管部门应在建设的过程（包括场址选择、可行性研究、编制计划任务书等）中遵照执行。 国家建设主管部门颁布抗震设计规范。,(2). 对土木工程设施进行抗震设防,设计单位在对抗震设防区的土木工程设施进行设计时，要严格遵守抗震设计规范，并尽可能地采取隔震、消能等地震减灾措施。 施工单位和质量监督部门应严格保证建设项目的抗震施工质量。 位于抗震设防区内的未按抗震要求设计的土木工程项目，要按抗震设防标准的要求补充进行抗震加固。,(3). 要树立高度抗震设防意识,抗震设防不能有侥幸心理，不能因考虑抗震设防增加建设资金随意去掉抗震加固费用。抗震设防应按照“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则设计土木工程，合理的使用建设资金。,地震是可怕的，但满足抗震设防要求所设计和施工的土木工程应该是可靠的，至少是“裂而不倒”这是被过去许多强震所造成的灾害证明了的。,如唐山大地震，市区高8层的新华旅馆，就裂而未倒。,这是因为该旅馆在砖墙内加设了构造柱和圈粱，使结构类似框架，虽经烈度为10度的强震，但裂而未倒。,1987年美国旧金山一带虽然发生了一次强震，美国旧金山海湾地区最高的钢筋混凝土建筑太平洋公园大厦由于结构设计成抗震延性框架而安全无恙。,1991年 4月29日。一股强烈的孟加拉湾风暴，以66.7 米/秒的速度，席卷了孟加拉湾沿海及其所 有的岛屿。风暴所过之处，古树倒折，房屋被毁，残墙被卷入海中，在海中航行的船 只都被击沉，停泊在港内的轮船被掀到了岸上，人畜被卷到空中不知带到了何处共有138万沿海居民在那次风暴中丧生，上千万人无家可归。,风灾 20世纪最大的风灾,孟加拉湾风暴上空的卫星云图,1991年7月13日（农历六月初二）6时，第6号台风在海南省万宁县沿海地区登陆，穿过海南岛南部地区，由于暴雨和潮水上涨，致使陵水县下排溪村370户人家都泡在一片汪洋之中，东方县墩头镇被淹，水深达11.5米。据全省统计，受淹稻田6万多亩，死亡4人，沉没及损坏船只174艘，倒塌房屋136间，损坏网具6803张，冲毁公路，毁坏通讯供电线路，崩决围堤，破坏水利设施等。另外，一艘台湾钢体渔轮“逢佑7号”（198吨），被抛到榆林港珊瑚礁上，船体损坏严重。据三防部门统计直接经济损失约5.2亿元。,2004年5月日中午时许，广东省揭阳市惠来县岐石镇受到一场罕见的龙卷风袭击，损失严重。记者从救灾指挥部获悉，已有人伤亡，其中死亡人，重伤人。,2003年8月28日下午2时15分，苏州工业园区突遭龙卷风袭击，园区中的二三区F城商业街工地21间工棚全部倒塌，造成严重人员伤亡。截至发稿时止，已有52人受伤，其中5人因抢救无效死亡。,2000年夏天，“杰拉华”台风的卫星照片。“杰拉华”台风使我同浙江和上海沿海地区造成重大损失,风灾主要表现为台风（飓风）和龙卷风的破坏作用,台风,台风是大气的剧烈扰动。其形成有两个基本条件热和湿。故仅起源于热带赤道附近（热带气旋）。由于它是海洋面上局部积聚的湿热空气大规模上升至高空，使周围低层空气向中心流动所形成的，因而呈大旋涡状。其直径约2001000km，巨型台风可达1000 km以上，中心“台风眼”半径多为530km。我国规定台风中心附近地面最大风力为811级时称台风或热带风暴，12级以上时称为强台风或强热带风暴。,龙卷风,龙卷风由猛烈的大雷雨发展而成。它有着转动的气柱，并通常伴有漏斗状向下伸展的重云。它的旋涡直径一般有60250m，以高达134m/s(480km/hr) 的速度旋转，移动速度每小时数十公里，所经路程，短的只几十米，长的可超过100km，持续时间自几分钟至几小时。它是所有风力中最具毁坏性的风，破坏力极大。,较大风力等级表,除前面介绍的几个例子外，再如2000年8月第10号台风给我国东南沿海各省造成极大损失，福建有1100多栋房屋被毁、铁路中断、山体滑坡；浙江省乐清市就毁坏近700栋房屋；台湾省经济损失就达新台币40多亿元。,抗风防护,目前将土木工程设计成能直接抵御飞灾的破坏是不可能的。但在容易发生飞灾的地区，将屋面板、屋盖、幕墙等加以特殊锚固是必要的。,重要设施重点防范,如核能设施,科学家们正在研究人工降低台风风速的方法,科学家们早就在研究“驯服”台风的办法,不过到目前为止仍在试验阶段。如撒播碘化银释放云中潜热，降低气压差，使风速减小等。希望在未来50年中，人类能够制服这种灾害,大风对房屋桥梁等也能引起灾害，尤其是对柔性结构的共振破坏。,美国旧金山金门大桥，1937年建成，主跨1280m。桥面加劲钢桁架的宽跨比为1：47，而高跨比仅为1：168，在当时为最小。但有时在风力作用下左右摇摆的幅度竟达4m，使得该桥有时不得不停止使用。,美国的悬索桥由于梁高的减小及加劲梁桁架刚度的降低，渐渐地削弱了强度。塔科马老桥即是世界上著名的示例。该桥位于美国华盛顿州，于1940年7月1日通车，该桥以主跨853米居当时世界上悬索桥第三位，纤细的加劲梁横截面为矩形，桥宽为11.9米，而梁高仅为1.3米，两侧纵向加劲梁高2.4米。 该桥在中等风力作用可以下飞舞摇动、起伏不定，以至后面车辆的司机看不到前面的小汽车。幸运的是最后该桥封闭了交通。其后不久，于1940年11月7日该桥在70km/h的风速下突然倒塌。,塔科马老桥在风力作用下发生扭曲,大桥最后，竟在风速不大（5667km/hr)时因震荡幅度过大，产生共振塌落。,地质灾害,l我国700个县、约50的国土发生过严重的地质灾害，情况日趋严重。 l铁路2/3以上处于复杂的地质区，仅滑坡、塌方等每年超过500公里；75与工程活动有关。 l国家“地质灾害防治工作规划纲要（20012015）”计划到2015年基本改变我国地质灾害日趋严重的局面。,作揖沱崩塌,链子崖危岩体,白衣庵滑坡,滑动岩体与滑带土,滑坡堆积层中的“土林”,2000年发生在印度西孟加拉邦的连日大雨引发了洪水，有近l000人死于洪水。,2000年10月越南遭受洪水灾害,日本三宅岛的主要公路被泥浆和火山灰覆盖,火灾 火灾对土木工程的影响是对所用工程材料和工程结构承载能力的影响。在世界多种灾害中发生最频繁、影响面最广的首属火灾。,下表概述了世界几个主要国家火灾及其损失情况,电气、生活用火、违反安全规定和吸烟,经调查分析，起火原因占前4位的是：,我国还对1994年近4万起火灾中不同的起火原因进行了分析,事例1,1980年11月美国内华达州拉斯维加市米高梅大旅馆发生的重大火灾。,原因：餐厅南墙电气线路短路。,损失情况：伤亡惨重。死亡87人，伤679人，许多贵重陈列物品被烧毁。,事例2,1985年5月英国布拉特福德市足球场由于儿童玩弄火柴导致看台起火，大火持续了7个多小时，使这个约有3500多个座位的足球场全部烧毁。共烧死52人，烧伤200多人，火灾轰动了英伦三岛。,1993年8月，我国深圳清水河化学危险品仓库爆炸引发了一起震惊全国的特大火灾。死亡15人，受伤800多人，在救火中一位公安局副局长不幸身亡。这场大火直接经济损失达2亿多元人民币。,事例3,1994年是我国建国以来火灾发生最严重的一年。如6.16日广东珠海市合资企业前山纺织厂，因在车间内储存大量原棉，工人违反操作规程引起大火，造成93人死亡，156人伤残，直接经济损失达9500万元人民币。,当年9月新疆克拉玛依市友谊馆因电器烤燃幕布引起大火，造成323人死亡，130人伤残，且多为少年儿童，这场恶性大火轰动了全国。,事例4,2000年12.25日河南省洛阳市老城区的东都商厦发生特大火灾，共有309人丧生(在场警察称死亡人数又增加10多人)，其中绝大多数因窒息而死。洛阳“1225”特大火灾事故是90年代以来我国发生的第二大特大火灾事故，死亡人数仅次于1994年发生在克拉玛依的特大火灾事故。系非法进行电焊施工，违章作业引起的。,事例5,2000年上海市一国家储备棉仓库发生特大火灾，造成较大的财产损失。,奥地利一辆载有180多人的山地小火车在穿越阿尔卑斯山一处隧道时突然起火，仅有8人打碎火车尾部的窗户后逃生另外172人全部遇难,频繁发生的火灾要求我们充分认识和了解火灾发生的规律及预防减灾的措施。, . 认识规律：火灾是一个燃烧过程。其过程要经过“发生、蔓延和充分燃烧”几个阶段。火灾的严重程度主要取决于持续时间和温度，这两者又受到工程材料、燃烧空间、灭火能力等多方面的因素。,. 预防措施,要根据火灾发生的严重程度设防减灾,. 要认识不同工程材料的耐火性能,. 防止火灾的重要措施,恐怖袭击 Terrorist-Attack,2000年在台北机场发生的新加坡航空公司的波音747客机跑错起飞跑道而造成的空难。,2000年9月27日晚8时半左右，贵州省六盘水市木冲沟煤矿(排名江南第四的国家级年产百万吨大矿)，井下发生特大瓦斯爆炸，并随时引发了煤尘爆炸,244工人伤亡。,结构老化,l我国解放以来、特别是改革开放以来大量的工程已进入维修、老化期，抵抗灾害的能力大大降低，形成新的不安全隐患。,修复工程典范，华沙古城,工程事故灾难 概念,工程事故灾难是由于勘察、设计、施工和使用过程中存在重大失误造成工程倒塌（或失效）引起的人为灾害。,建筑工程事故级别,1999年月日发生的綦(qi)江虹桥垮塌事件，（该桥建成还不足3年）造成死人、伤人的惨剧和多万元的重大经济损失。从虹桥事件中揭露出来的腐败、渎职等问题，对基本建设战线严肃法纪、保证工程质量，具有深刻的警示意义。,据有关部门调查，近几年，全国每年因建筑工程倒塌事故造成的损失和浪费在1000亿元左右。,低劣工程统计分析,以国家建设部1996年向全国通报的劣质建筑工程22例和近几年媒体披露的劣质工程为依据；,工程事故灾难的原因,. 从技术方面看：大体有,地质资料勘察严重失误，或根本没有进行勘察； 地基承载力不够，同时基础设计又严重失误； 结构方案、结构计算或结构施工图有重大错误，或凭“经验”、“想象”设计，无图施工； 材料和半成品的质量严重低劣，甚至采用假冒伪劣的产品和半成品； 施工和安装过程中偷工减料，粗制滥造；,施工的技术方案和措施中有重大失误 使用中盲目增加使用荷载，随意变更使用环境和使用状态； 任意对已建成工程打洞、拆墙、移柱、改扩建、加层。,. 从管理方面看：大体有,由非相应资质的设计、施工单位（甚至无营业执照的设计、施工单位）进行设计，施工； 建筑市场混乱无序，出现前述的“六无”工程项目； “层层分包”现象普遍，使设计、施工的管理处于严重失控状态； 企业经营思想不正，片面追求利润、产值，没有建立可靠的质量保证制度； 无固定技工队伍，技术工人和管理人员素质太低.,事例1 1990年2.16日，某市工厂4楼会议室屋顶顶棚的五榀轻型钢屋架连同屋面突然倒塌。当时有305人正在室内开会。造成42人死亡，179人受伤的特大灾难，经济损失达430多万元。主要原因是施工中擅自改变设计图纸中关于屋顶做法的有关规定，同时轻型钢屋架的焊接质量极差，致使该屋顶结构使用三年后倒塌。,事例2: 1997年3.25日，某市开发区一港商独资企业的一幢4层职工宿舍楼突然整体倒塌，死亡31人，110人受伤。该宿舍楼为钢筋混凝土框架结构，是在原单层食堂上加建3层而成。是典型的“六无”无报建、无招投标、无证设计、无勘察、无证施工、无质检造成的工程事故灾难。该楼由单层加建为4层，不仅原基础未做任何变动，梁、板、柱截面包括配筋都未做任何变动。,倒塌后柱冲到基础下面,记住三句话：,l（1）中国正进行世界上最大规模的基本建设l（2）中国的人口占世界人口的22l（3）中国是一个自然灾害多发的国家,本章重点：工程事故灾难的概念及原因,