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供水系统地震可靠性分析

李昕  
【摘要】: 多次震害表明,生命线工程的损坏会造成严重的次生灾害,因此生命线 地震工程作为地震工程一个分支,越来越受到各国学者的重视。本文研究了 城市供水系统地震可靠性。不仅对管道单体受地震荷载作用下的反应进行了 分析,并对供水管网系统震后运行状态进行了评估。本文总结了供水系统研 究的步骤和方法,并对新的预测模型进行了探讨。 第一部分工作包括分析管道在地震行波作用下的反应和确定单根管道地 震可靠度。 运用规范方法对供水管道进行抗震设计不能完全反映管-土间在动荷载 下复杂的相互作用影响。本文使用有限元方法,土体采用等价线性粘弹性模 型,管-土交界面用Goodman单元模拟,对管道进行动力时程分析,并与拟 静力分析方法结果进行了比较。对可能影响管道地震反应的多种因素进行了 分析。 因为土体材料特性、管体材料和管道接口材料强度的不确定性影响,对 管道进行可靠度分析是合理的。本文介绍了根据震害调查数据回归的统计经 验法,并利用基于可靠性理论的单因素分析法和多因素分析法确定管道地震 可靠度。 第二部分工作是基于单体分析结果,采用蒙特卡罗方法评价供水管网系 统的运行状况和可靠性水平。 首先建立供水管网系统分析简化模型。然后以图论知识和模糊数学理论 为基础,计算管网各节点的连通概率,定性评价管网运行状况。 采用Newton-Raphson迭代法对供水管网进行水力计算,得到管网各节 点的服务性概率,定量评价管网运行状况。 利用模糊综合评判技术确定管网系统关键路径;利用加权评判法研究了 水源的影响;建立多因素影响模型,确定管网系统关键路径。 第三部分是基于神经网络技术建立管道地震反应分析和系统连通性分析 预测模型。 神经网络技术近年在多类领域得到广泛应用,本部分简介了神经网络基 本知识和BP网络模型。并在此基础上建立预测管道地震反应和系统连通性 分析模型,对快速预测震后管网系统运行状况进行了尝试。


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