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1、第十三章工程防灾和减灾,本章内容,13.1 工程灾害与防灾13.2 工程结构检测鉴定与加固,13.1 工程灾害与防灾,自然灾害是指由于自然现象引起的灾害。按发生的原因主要分为水利灾害和地质灾害水利灾害是指洪水、海啸、飓风 地质灾害有地震、滑坡、火山喷发等 按发生时间的长短分为突发性灾害和长期性灾害 突发性灾害持续时间短，有很强的突然性，如洪水、地震、海啸、龙卷风、火灾等 长期性灾害持续时间较长，如旱灾、沙漠化、瘟疫等,13.1 工程灾害与防灾,最常发生的工程灾害有：地震、风灾和地质灾害（泥石流、滑坡等）,地震灾害及抗震,地震是由于地壳破坏引发的地面运动，这种地面运动具有突发性和不可预测性，为群
2、灾之首，对土木工程结构可以造成严重破坏。,地震灾害及抗震,我国地处欧亚地震带和环太平洋地震带之间，以占世界7%的国土承受了全球33%的大陆强震。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。我国对地震灾害的重视始于1966年邢台地震。1976年唐山地震以后，我国加强了地震监测和预报，在全国建立了地震监测预报网。,地震灾害及抗震,在工程抗震方面，通过重新修订各地区的抗震设防烈度，提高了工程抗震设计和抗震检验的标准。近十年来结构振动的研究和应用成为工程抗震领域的热点。传统结构抗震设计方法是依靠增加结构自身强度、变形能力来抗震，而减震控制方法则是采用隔震、耗能、施加外力、调整结构动力
3、特性等方法来消减结构地震反应，具有安全可靠、更加有效、经济节省和适用范围广的优点，是土木工程防灾减灾积极有效的方法和技术。,13.1.2 风灾及抗风,常见的风灾有台风、龙卷风和暴风。台风为急速旋转的暖湿气团，直径在6001 000 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,13.1.2 风灾及抗风,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、传播病虫害、扩散污染等次生灾害。,台风灾害链,13.1.2 风灾及抗风
4、,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）,地质灾害及防护,地质灾害包括滑坡、泥石流和土壤液化等。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：卯杆加固法、建立护坡或挡土墙、降低坡度法。土壤液化是指含水率较高、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。,地质灾害及防护,滑 坡,地质灾害及防护,护 坡,抗滑挡墙,地质灾害及防护,地质灾害及防护,其他灾害,人
5、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。,13.2 工程结构检测鉴定与加固,工程结构检测鉴定与加固涉及 灾害材料学、灾害检测鉴定学、灾害修复和加固等领域。,13.2.1 材料在灾害环境下的性能,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：如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
6、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 结构灾害检测与鉴定,检测的程序为：检测任务委托、调查、编制检测方案、现场检测、发出检测报告、进行鉴定评级和出具鉴定报告。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。,13.2.3 工程结构改造及加固,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。加固和改造的原因：（1）使用荷载增
7、加（2）抗震加固（3）结构损害（4）纠正设计或施工失误（5）历史性建筑的保护,13.2.3 工程结构改造及加固,混凝土结构加固方法：扩大截面法、粘钢或外贴碳纤维加固、外包钢加固法、预应力加固法。砌体结构主要加固方法：增设壁柱法、钢筋网水泥砂浆法。钢结构主要加固方法：改变结构计算图形、加大构件截面、加强连接法。,13.2.4 意大利比萨斜塔加固实例,意大利比萨斜塔分八层，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
8、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。,
