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前言 1

第一章　绪论 1

1.1 区域与城市生命线工程系统 1

目录 1

1.2　地震灾害与生命线工程 2

1.2.1 1985年墨西哥地震（ML＝7.8） 3

1.2.2 1989年美国Loma Prieta地震（ML＝7.2） 3

1.2.3 1994年美国Northridge地震（ML＝6.8） 3

1.2.4 1995年日本阪神大地震（ML＝7.2） 3

1.3.1　灾害作用的危险性与灾害作用的空间分布形式 4

1.3.2　生命线工程结构的地震反应机理与分析理论 4

1.2.5 1999年中国台湾集集大地震（ML＝7.3） 4

1.3　生命线工程抗震研究中的关键科学与技术问题 4

1.3.3　生命线工程结构的抗震可靠性分析 5

1.3.4　大型复杂生命线工程网络的抗震可靠性分析 5

1.3.5　生命线工程的健康监测与性能评价 6

1.3.6　复合生命线工程系统的灾害响应模拟与模拟控制 6

1.4　本书基本内容 6

2.2　不确定性要素及其反映 8

第二章　地震危险性分析基础 8

2.1　概述 8

2.2.1　地震发生时间随机性的反映——地震发生概率模型 9

2.2.2　地震发生地点不确定性的反映——潜在震源区划分 10

2.2.3　地震震级大小的随机性——地震震级概率分布函数 11

2.2.4　地震动传播途径不确定性的简化——地震动衰减关系 13

2.3　地震危险性分析方法 14

2.3.1　点源 14

2.3.2　线源 15

2.3.3　面源 16

2.3.4　地震动超越概率与概率分布函数 17

2.4　地震危险性分析方法的发展 18

第三章　工程场地地震动分析 20

3.1 概述 20

3.2　工程场地地震动分析的一维波动理论 20

3.2.1　波动方程及其解答 21

3.2.2　待定参数的确立 22

3.2.3　频域传递函数 23

3.2.4　反应量的合成 24

3.3.1　波动有限元动力方程的建立 25

3.3　工程场地地震动分析的二维波动数值模拟 25

3.3.2　人工边界条件 30

3.3.3　二维波动数值模拟的实现 34

3.4　工程场地随机波动分析 37

3.4.1　输入地震动的谱特征 37

3.4.2　随机振动分析的虚拟激励法 39

3.4.3　工程场地随机地震动场的数值分析 40

3.4.4　分析实例 42

3.5.1　随机结构分析的扩阶系统方法 44

3.5　随机介质场地地震动随机场分析 44

3.5.2　随机介质场地的波动分析 46

3.5.3　分析实例 49

第四章　地下管线抗震性能分析 51

4.1　地下管线的震害及其影响因素 51

4.1.1　地下管线的震害 51

4.1.2　地下管线的破坏形式 52

4.1.3　地下管线破坏的影响因素 52

4.2　地下管线的地震反应分析 54

4.2.1　静力分析方法 54

4.2.2　简化算法Ⅰ——地震波动输入 55

4.2.3　简化算法Ⅱ——正弦波动输入 57

4.3　地下管线抗震可靠性分析 59

4.3.1　管线接口变形 59

4.3.2　基于两态破坏准则的管线抗震可靠性分析 60

4.3.3　多态破坏准则的管线抗震可靠性分析问题 62

4.4　地下管线震害率的经验统计 63

第五章　工程结构抗震分析 67

5.1　结构分析模型 67

5.1.1　一般有限元分析模型 67

5.1.2　结构-设备体系的地震反应分析模型 69

5.1.3　多点地震动输入的结构动力分析模型 71

5.2　确定性结构地震反应分析 73

5.2.1　线性加速度算法 73

5.2.2　广义α算法 76

5.3　随机结构地震反应分析 78

5.3.1　概率守恒原理 78

5.3.2　随机结构地震反应分析的概率密度演化方程 81

5.3.3　求解概率密度演化方程的数值方法 83

5.4　基于设计反应谱的结构抗震可靠性分析 87

5.4.1　一致地震激励下的结构 87

5.4.2　多点地震动输入时的结构 90

6.1 引言 96

第六章　工程网络抗震可靠性分析（Ⅰ）——连通可靠性 96

6.2　系统可靠性分析基础 97

6.2.1　图论的若干基本概念 97

6.2.2　系统的结构函数与简单系统的可靠度 100

6.3　经典最小路方法 102

6.3.1　邻接矩阵法 103

6.3.2　深度优先搜索与P.M.Lin方法 104

6.3.3　网络系统可靠度分析及其复杂性 105

6.4　不交最小路方法 106

6.5.2　边权网络系统的递推分解算法 109

6.5　求解大型网络连通可靠性的递推分解法 109

6.5.1　宽度优先搜索法 109

6.5.3　点权网络系统分析 114

6.5.4　多源点多汇点网络系统 115

6.6　相关失效网络可靠度分析 116

6.7 网络可靠性分析的Monte-Carlo算法 117

第七章　工程网络抗震可靠性分析（Ⅱ）——功能可靠性 119

7.1 引言 119

7.2　供水管网功能分析基础 119

7.3　地震后带渗漏管网的功能分析 121

7.4　供水网络抗震功能可靠性分析 124

7.4.1　均值一次二阶矩方法 125

7.4.2　验算点法 127

7.5　基于功能的网络优化设计 130

7.5.1　优化参数的选择 130

7.5.2　供水管网优化问题的提法 131

7.5.3　网络优化中的遗传算法 131

7.5.4　供水管网基于抗震功能可靠性的拓扑优化 137

8.1 复合生命线工程系统及其研究发展概况 141

第八章　复合生命线工程系统 141

8.2　复合生命线工程系统灾害响应模拟 143

8.2.1　离散事件动态系统仿真的基本原理 143

8.2.2　复合生命线工程系统的模拟 145

8.2.3　复合生命线工程系统综合灾害响应的时-场域仿真模型 146

8.2.4　仿真收敛与仿真统计 146

8.3 复合生命线工程系统灾害响应模拟的Petri网建模 148

8.3.1　经典Petri网 148

8.3.2　非自主有色Petri网 150

8.3.3　复合生命线工程系统地震灾害响应模拟 151

8.4.1　基于系统结构行为分析的控制 153

8.4　城市地震灾场的系统控制 153

8.4.2　基于投资行为的系统控制 155

8.5　城市地震次生火灾分析 157

8.5.1　城市地震次生火灾仿真 157

8.5.2　地震次生火灾扑救过程划分及统计参数 158

第九章　区域电力系统抗震可靠性分析 160

9.1 区域电力系统及其地震灾害 160

9.2.1　计算模型 162

9.2.2　具有柔性节点的有限元方法 162

9.2　高压电气设备抗震可靠性分析 162

9.2.3　抗震可靠性分析步骤 164

9.2.4　分析实例：SW6-220型少油断路器 164

9.3　高压电气主接线系统抗震可靠性分析 166

9.3.1　变电站电气主接线系统的基本类型 166

9.3.2　电气主接线系统抗震可靠性分析准则 168

9.3.3　电气主接线系统抗震可靠性分析模型 169

9.3.4　高压电气主接线系统分析实例 171

9.4 区域电力网络系统抗震可靠性分析 172

第十章　城市供水系统抗震可靠性分析 175

10.1　城市供水系统及其地震灾害 175

10.2　城市供水管网抗震连通可靠性分析实例 176

10.3　城市供水管网抗震功能可靠性分析实例 178

第十一章　城市交通系统抗震可靠性分析 181

11.1　影响震后交通功能的要素 181

11.2　震后路段通行概率计算模型 181

11.2.1　路段单元的通行概率 182

11.2.2　桥梁的通行概率 183

11.3　城市道路交通系统抗震可靠性分析实例 185

12.2　城市地震灾场模拟实例 190

12.2.1　供水系统 190

12.1 引言 190

第十二章　城市地震灾场的模拟与控制 190

12.2.2　交通系统 191

12.2.3　消防系统 191

12.2.4　通信系统 192

12.3　城市地震灾场系统控制实例 194

12.3.1　第一阶段控制 194

12.3.2　第二阶段控制 196

12.3.3　第三阶段控制 196

12.3.4　第四阶段控制 197

附录　布尔代数基本知识 199

参考文献 203