地震特性与地震烈度-桥梁工程概论

地震主要发生在地球表面各板块的接触地带，那里是组成地壳的许多单独的板块交界区。由于板块一直在缓慢地运动（每年1～10cm），使相互间挤压产生地应力。当地壳中心应变能积累至一定程度后，就会使板块在比较薄弱的地方发生断裂、错动或滑移。此时，应变能转化为动能，以波的形式向地表传播，引起地面的强烈振动，这就是地震。全世界每年发生的地震约500万次左右，能被人们察觉到的地震约占其总数的1%。

地壳内部发生地震的地方称为震源，震源垂直投影至地表的地方称为震中，震源至震中的垂直距离则为震源深度。通常把震源深度在60km 以内的地震称为浅源地震。全世界95%以上的地震为浅源地震，其中震源深度在5～20km 所产生的震灾最严重。一般而言，对于同样大小的地震，当震源较浅时，波及范围较小，但破坏程度较大。

地震动以波的方式从震源向四周传播。按传播方式，地震波（seismic wave）分为三种类型：纵波、横波（两者合称为体波）和面波。纵波（P波）传播速度最快，为压缩波，使介质沿传播方向发生压缩拉伸；横波（S波）紧随纵波传播，为剪切波，其振动方向垂直于波的前进方向；主要的面波是L波，其类似于S波，但振动只发生在水平方向上；S波与面波均是造成地表建筑破坏的主要因素。地震波可采用地震仪、检波器来纪录，以加速度时程曲线的形式表现。通常，可用于工程抗震设计的为两个水平、一个竖向的加速度时程曲线。

衡量地震规模的大小，一般采用震级（magnitude）和烈度（intensity）。震级表征某次地震所释放的能量大小，是某次地震的固有值，即一次地震只有一个震级。震级越大，地震的波及范围越广，破坏性越大。震级的度量，包括里氏（Richter）震级、矩震级、能量震级等，至今记录到的最高震级为9.5级（矩震级）。地震烈度表示一次地震引起的地面运动及其对各种地表工程设施的破坏程度，它与距震中的距离、震源深浅、地形地质条件等有关。一次地震可有若干个烈度。目前采用的是基于麦氏（Mercalli）烈度表修订的各种地震烈度表，其根据房屋及构筑物的损坏程度和人们对摇晃程度的感觉来划分烈度大小，共12度，7度以上为破坏性地震。(www.xing528.com)

桥梁抗震设计所采用的地震烈度，称为设防烈度。它取决于建桥地区的基本烈度、桥梁的重要性、遭破坏后进行修复的难易程度等。基本烈度指桥梁结构在设计基准期内和一般场地条件下，以某一概率水平发生的最大地震烈度，其可按国家地震局颁布的地震烈度区划图确定。设防烈度则是在该烈度的基础上加以修正。依照重要性和抗震要求，目前我国公路与铁路规范均对桥梁结构物进行分类。对于重要的桥梁，适当提高设防烈度；对于一般桥梁，可适当降低设防烈度。对此，铁路抗震设计规范采用重要性系数来加以调整，公路抗震规范则根据桥梁的重要性及修复难易程度，将桥梁分为A、B、C、D四个抗震设防类别，分别对应不同的抗震设防标准和设防目标，设置不同的抗震重要性系数，对地震作用进行修正。

我国现行规范要求：对于设计烈度高于7度或有特殊抗震要求的桥梁结构，一般应进行专门研究和设计；对于设计烈度为6度的桥梁需进行构造设计；对于设计烈度小于6度的桥梁结构，在设计中可以不予考虑。

地震烈度是一个破坏程度的统观描述，其不便于工程抗震设计分析，抗震规范一般采用加速度大小来表征地震作用的大小，并给出地震烈度与加速度的对应关系。显然，地震烈度越高，对应的加速度越大。