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城市地下管网系统的地震可靠性研究

韩阳  
【摘要】: 城市的供水、供气、热力、通讯、电力、排污等地下管网系统是现代城市生存和发展的生命线工程。城市的规模越大,现代化建设的程度越高,在强烈地震袭击下,地下管网系统的地震破坏和由此产生的次生灾害也越严重。我国城市的地下管网系统,大多数没有经过正规的抗震设计,而不少大、中城市又有着可能遭受中强地震影响的背景。对此,本文从我国城市抗震防灾工作对基础性研究的迫切需要出发,结合我国城市地下管网系统的实际情况,在综合分析了现有国内外相关研究的基础上,以理论探讨和工程实用性并重,对城市地下管网系统的地震可靠性分析方法进行了较为全面系统的研究。主要完成以下工作内容: 1.综合分析了地下管道的地震破坏特征和反应机理,提出以管道在地震波作用下的接头损坏作为主要破坏模式;探讨了地震波沿管道的传播速度,管-土相互作用,管单元的失效相关性等问题。 2.应用可靠性理论,改进了地下管道地震破坏的概率预测方法,将地震作用效应和管道的抗力均作为随机变量,并讨论了其统计特征。根据实验研究和工程实践,提出了用于供水管道抗震计算的管道接头允许位移和开裂拉力等参数。 3.研究了网络可靠性分析的不交和算法,应用计算机辅助逻辑综合技术实现最小路径的不交化;并给出一个搜索网络所有最小路经的DFS算法。 4.应用图论的点集拓扑分类原理,提出一个计算大型复杂网络可靠度上界的类分法,并应用对偶理论求解网络可靠度的下界。 5.提出了一个快速判断多源多汇多态网络连通性的BFS算法,用于网络可靠性分析的蒙特卡罗模拟,并讨论了模拟次数与精度的关系。 6.对城市供水管网震后各阶段的服务功能可靠性进行了分析。探讨了管道的漏水效应模型和管道破坏与渗漏的关系。 7.编制了城市给水管网地震可靠性分析的通用计算程序,以郑州市供水管网震害预测实际工程为例,全面系统的分析了管网遭受的地震影响,管道的震害预测和网络可靠性,验证了方法的有效性。


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