生命线工程系统是指维系现代城市功能和区域经济功能的基础性工程设施系统,作为生命线系统工程中重要组成部分,埋地管线多用于石油,天然气和水体等介质的输送。埋地管线在实际敷设中不可避免要穿过不同地质条件的场地,甚至地震活动活跃的地带。震害调查与研究表明,埋地管线在强烈地震作用下损坏严重,且破坏主要集中于管道接口处,破坏形式以拉压破坏为主。我国供水管道总里程在逐年增加,但大量现有埋地管线由于缺少必要的抗震设计和措施,同时随着使用年限的增加,腐蚀和老化的问题日益突出,进而加剧了埋地管线的抗震易损性,因此提高现有埋地管线抗震性能,是保障城市生命线工程安全使用的重要环节。垫衬法作为埋地管线非开挖修复方法的一种,采用高密度聚乙烯速格垫与灌浆料与原管道形成整体,能够有效的提高管道的过流量、耐腐蚀性与防渗漏性能,该方法对埋地管线的加固效果还有待深入研究。本研究以DN200与DN400型球墨铸铁输水管道为研究对象,研究围绕两个方向展开:垫衬法加固前后球墨铸铁供水管道承插式接口力学性能差异;埋地管线地震响应规律分析及易损性评价。主要研究内容与成果如下:1.球墨铸铁管道承插式接口力学性能研究(1)进行了垫衬法修复前后球墨铸铁承插式供水管道试验研究。通过对管道接口开展轴力、弯矩和管内水压共同作用下力学性能试验研究,揭示了力学性能与破坏机理,建立了破坏模式和失效判定准则等性能量化指标。(2)对比了垫衬法加固前后球墨铸铁供水管道承插式接口力学性能差异,观察了垫衬法加固后球墨铸铁承插式管道接口处衬垫脱落情况,提出了针对垫衬法的施工工艺改进意见与建议。2.球墨铸铁管道承插式接口数值模型研究(1)基于OpenSees有限元平台,建立了垫衬法加固前后的球墨铸铁管道承插式接口力学模型,对比已有球墨铸铁承插式管道接口试验结果,验证了模型的拟合程度及试验过程中的管道接口刚度、强度折减和能量耗散特性。(2)基于建立的管道接口数值模型,定义了相应的管段本身单元及管土相互作用单元,建立了球墨铸铁地下供水管道数值模型,用于多组地震动作用下埋地管线地震响应规律分析及易损性研究。3.埋地管线地震响应规律分析及易损性研究(1)针对垫衬法加固前后球墨铸铁地下供水管道数值模型,在多组地震动作用下,进行了均匀场地与非均匀场地下的数值模拟,验证了不同场地下管道承插式接口轴向位移差异。(2)针对垫衬法加固前后球墨铸铁地下供水管道数值模型,进行了非线性动力时程分析(IDA),得到了非均匀场地下基于PGV管道接口易损性曲线,完成了埋地管线的易损性分析。