作为生命线系统的重要组成部分,埋地管道承担着给排水、供暖、油气资源运输等任务,对维系社会生活安全和正常生产运行起着极其重要的作用。历史资料表明,埋地管道的地震安全性是当前生命线工程亟需解决的突出问题。随着计算机技术和数值分析方法的发展,应用数值模拟、虚拟模型试验技术对复杂条件下埋地管道的地震响应规律研究的手段已较为成熟。本课题利用数值模型与仿真技术对埋地弯管的地震反应规律和制约因素进行了系统研究,揭示了埋地弯管与土相互作用的机理,研究成果旨在为优化管道抗震设计提供理论基础。本文的主要内容如下:(1)收集了大量的埋地管道震害实例和理论研究成果,系统分析了埋地管道在历史地震灾害中破坏特点及其震害形成的主要影响因素,论述了埋地弯管地震反应理论研究和抗震设计方法的最新进展。(2)基于ABAQUS软件平台,建立了埋地弯管的地震响应分析的有限元模型,分析了地震作用下埋地弯管五个截面不同位置处的加速度、应力、应变、土压力的特点和变化规律。研究结果表明,弯管弯头处以及管段交接处地震反应强烈,且弯头内侧和两侧出现明显的应力、应变集中现象;管道上、下部应力大于其两侧应力;与地震波入射方向一致的管段的地震反应大于与与地震波入射方向垂直的管段;埋地弯管弯头处内外侧产生极大土压力差,管土易滑移并可产生压弯屈曲。(3)针对目前埋地管道抗震相关的设计规范不合理之处,参考既有管土变形传递的理论和试验研究成果,提出了一个用于估算埋地弯管最大应变处的管土变形传递系数的更为合理的理论公式。(4)研究了埋地弯管在不同工况下的地震反应规律,探讨了埋地弯管的最佳埋设方式,总结分析了弯管壁厚、管径、埋深、管土摩擦、弯头角度等对埋地弯管地震反应的影响规律,提出了弯管两侧土压力差相关系数的估算公式。上述研究成果能应用于弯管的抗震设计实践中。