地下管线是城市基础设施的重要组成部分,是城市赖以生存和发展的物质基础,被称为城市的地下生命线工程。地下管线一旦遭到地震破坏,会给地震应急和震后恢复工作带来极大的困难,从而造成国民经济损失和人员的伤亡。故有必要对地震断层作用下的埋地管线进行分析,分析管线地震反应行为和破坏过程,评价地下管线的抗震能力和安全性,为跨越活断层埋地管线的抗震设计、鉴定、加固、改造、地震损失估计、地震应急等工作提供理论基础和技术支撑。 本文在总结国内外有关理论和方法的基础上,考虑埋地管道与土介质的相互作用,分析了管道作为薄壳结构的断层位错反应,并通过算例加以验证。本论文的主要工作如下: 首先,回顾了以往埋地管线抗震分析的主要研究工作,并收集和整理相关资料,定性分析造成跨断层地震破坏的原因,提取本项研究所需参数。 其次,建立了地下管线空间地震反应的分析模型,考虑管土相互作用以及管、土的材料非线性和几何非线性性质,管道模型化为四结点薄壳单元结构,土介质简化为三向弹塑性弹簧,分析了管道的断层位错反应。 最后,通过具体的算例,采用通用有限元软件ABAQUS对上述模型进行分析,寻找管线结构的薄弱环节,研究地下管线的地震破坏行为和机理,定量分析各因素对管线地震安全性的影响程度,最终得出结论:大位移断层作用下,地下管线存在明显非线性效应,断层参数、管道参数等因素不容忽视;壳型模型比梁型模型更合理等。