郑　倩，张　宏，张克政，刘啸奔，夏梦莹，吴　锴，王宝栋

(1. 中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院，北京 102249；2. 中海石油气电集团有限责任公司，北京 100028)

0　引言

活动断层是管道穿越地震区的主要威胁，断层作用下管道会因较大的应变而失效。因此，预测管道在断层作用下的应变对跨断层区管道的设计与安全评估具有重要意义[1]。

在断层下管道响应研究领域，Newmark-Hall法、Kennedy法和Karomitros法是较具代表性的解析方法。前2种方法均采用“索”模型来模拟管道[2-3]，管道只能承受轴向的拉伸而不能承受侧向的弯矩，因此只能在穿越角小且断层位移较大(即管道主要受轴向拉伸)时才能得到比较准确的结果[4]。而Karamitros法考虑了管道刚度的变化，采用弹性梁-弹性地基梁模型可较准确地计算出走滑断层下管道受拉时的设计应变[4-5]。由于解析方法中基本假设的局限性，有限元方法被更加广泛地用于准确计算管道的各种力学响应，并根据其计算结果开展管道力学响应规律的分析[6]。刘啸奔等[7]基于非线性有限元软件，利用管单元 -弯管单元计算了X80管道穿越走滑断层时的最大压应变，提出了半经验应变预测模型。

解析法的计算较为快捷，但准确性不高，且只能适用于管道受拉伸情况，对于管道压缩时完全不适用，也无法分析管道的屈曲行为。有限元法因计算结果的准确性而得到广泛应用，但该方法计算时间长，对计算机硬件要求高，且建模过程也较复杂。2013年，SHOKOUHI等[8]将神经网络用于地震作用下管道应变的计算，该方法基于限元模型的计算结果对神经网络进行训练，训练好的网络可准确预测管道的应变，但其有限元模型中并未准确考虑土壤特性参数对管道应变的影响，因此与真实工况会有一定误差；……