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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