跨越断层埋地管线地震反应问题的实质是土体永久性位移造的成地下管线破坏,它是城市地震破坏的重要震害现象之一,也是生命线地震工程领域重大课题之一,其研究始于1971 年圣费尔南达大地震,随着埋管线分析理论的不断发展,逐渐形成了一个以大量震害数据为基础,以数值分析为手段,结合理论分析和试验分析两种方法,进行指导在断层大位移错动下如何进行管线抗震设计。本文结合震害数据,对跨越断层埋地管线进行了一系列的数值分析,以便求得管线地震反应规律,从而为管线抗震设计提供依据。本文由两大部分组成:第一部分主要是关于埋地管线跨越活动断层的一些基础性介绍和研究。其中,第一章,着重介绍了国内外相关研究的发展和应用情况。第二章,基于大量震害和已有研究成果的基础上,提出了管土作用体系模型的建立方案,包括管土材料和活动断层模型、管土相互作用模型、管线屈曲模型和计算区模型。第三章,结合提出埋地管线理论研究模型,阐述了数值仿真分析的基本思路,采用通用有限元软件ANSYS 和True Grid技术,优化数值分析精度。第二部分主要是依据有限元数值手段,再现管线随断层活动的运动过程,并对结果进行分析。其中,第四章,管线采用梁模型,通过大量对影响管线的各种因素进行计算分析,从中寻求管线运动的一般性规律。第五章,管线采用薄壳模型,利用空间接触分析方法,对影响管线的各因素进行对比分析,寻找敏感因子,第六章,主要对管线的破坏过程进行模拟计算分析。在这一部分研究中,得到了一些有意义的结论,主要有:管线危险截面一般出现在距断层面0-5 米范围内,管线破坏时伴随有土体局部刚化现象。找出了敏感因子,其中有径厚比、跨越角、管土相对滑动系数和土质材料。在亚粘性土中,管线易在偏离断层面0.5 米作用发生剪切破坏,而在基岩中,危险截面一般出现在断层面处。管线进入塑性状态后,危险点主应力增长速度缓慢,管线开始破裂,随着位错量的继续增加,裂缝向两侧展开,管线在断层中心1-5 米内发生破裂现象,管线丧失功能,完全破坏。可以对管线连接处和锚固端设置进行处理,采取弹性锚固可以增加的整体抵抗断层位错能力。