中文摘要：

2007年宁洱6.4级地震和2008年汶川8.0级地震造成了近断层城市埋地管道的大量破坏。目前我国埋地管道的相关抗震规范中尚缺少对近断层地震动的考虑，依据的还是1967年的Newmark方法，在近断层区域可能低估管道的变形反应。针对埋地管道主要受地表应变影响的特点，本申请利用有限断层方法得到的结果分析近断层区域地表应变，以解决近断层强震观测台站数量不足的缺陷，明确断层破裂机制与近断层地震动方向性效应、速度脉冲之间的关系。建立能够同时分析接头和管体破坏的埋地非连续管道有限元模型，并以宁洱地震和汶川地震中的供水管道实际震害验证模型的有效性。通过分析近断层地震动（含速度脉冲和不含速度脉冲）作用下埋地管道的反应，揭示近断层地震动作用下埋地管道的破坏特性及其形成机理，探讨近断层地震动的方向性效应、速度脉冲等特征对城市管网的影响，为今后我国城市埋地管道的建设和抗震设计规范的修订提供参考和依据。

结论摘要：

本项目旨在合理考虑近断层地震动对城市埋地管道的影响,主要工作和成果如下1）根据35个台站的近断层强震记录，总结了汶川地震近断层地震动的速度脉冲特征，断层的逆冲运动在下盘引起了较大的速度脉冲，速度脉冲随着断层距的增大衰减较快。建议相关的埋地管道抗震设计规范中增加考虑速度脉冲效应的内容。2) 对于通过断层的管道抗断设计，断层的估计位错量一般由与震级的经验统计关系得到，但是这种方法可能会低估断层位移的实际值。根据近断层强震记录得到的断层位错过程发现，一次大震中断层位错过程的最大值（MFD）比最后的永久位移（PFD）大14%左右，会对管道的反应存在一定影响，但是经过本项目研究发现直接输入断层的永久位移量得到的管道应变值为一种具有平均性质的反应值，在目前缺少丰富断层位错过程记录的情况下，是一种简单实用的方法。3）在考虑管道接口非线性、管道的材料非线性和几何非线性、管土相互作用基础上，建立了由接口单元、管体单元、三向土弹簧单元组成的埋地非连续管道在断层位移作用下有限元模型，并以美国密歇根大学Junhee Kim等人所做的跨断层水泥管试验为原型进行了模拟分析。有限元结果给出的水泥管最终变形、接口转角、接口位移与实验结果基本一致，有限元结果和试验结果都表明在逆冲断层作用下，水泥管的破坏主要是因为在管道接口处的轴向压力和弯矩的耦合作用，在断层附近的管道接口承受了较大的转动和压缩位移。该方法也可推广到埋地非连续管道在其它永久地面变形作用下的有限元分析。4）通过对国内外地震对近断层城镇供水管网的震害分析，探讨了近断层地震动对供水管道的影响，管道的破坏具有一定的方向性效应。基于各种类型管道震害率资料的统计分析，得到了我国大陆地区的供水管道基准震害率与地震动参数（PGA、PGV）的关系，并与日本和台湾地区的基准震害率进行了比较。考虑到在高烈度情况下目前经常采用的相对变形法预测的供水管道震害结果偏轻，建议采用经验统计方法作为近断层城市的供水管网震害预测方法。本项目成果已在云南玉溪市的震害预测项目中得到了应用。