近年来,我国实施的“西气东输”、“川气东送”、“海气登陆”,以及跨国管道工程“中亚管道”、“中缅管道”等天然气长输管道的建设,支撑着我国气源的多元供应,形成了全国天然气基干管道网络。我国活动断层分布广泛,为世界上遭受地震灾害最为严重的国家之一。大量震害资料证明,埋地输油气管道地震破坏通常发生在活动断层。因此,有必要对跨断层埋地输气管道进行抗震设计,对现有管道进行地震安全性评价,以避免或减轻跨断层管道在未来地震中的破坏。本文在此背景下开展跨断层埋地输气管道断层错动反应分析,主要研究工作如下：(1)综述了国内外跨断层埋地管道断层错动反应分析方法的发展历程及研究现状,总结了现有解析方法、有限元数值仿真技术以及试验研究法的特点及已取得的研究成果。(2)分析了活动断层的不同要素,研究了三种断层作用下管道的破坏机理；将埋地管道及其周围土体作为整体从地球半无限空间中取出,引入SHELL281单元和SOLID45单元分别对管道和土体进行离散,将管道模拟为薄壁中空圆柱结构,土体模拟为均匀实体介质；在保证计算精度的前提下,结合实际情况,基于状态非线性理论,建立了管土非线性接触模型,模拟管道和土体的滑移、分离和闭合现象；考虑断层错动位移荷载的施加方式,建立了模型的边界条件,采用有限元技术分析了埋地管道与其周围土体在断层错动下的相互影响,确定了模型的有效计算区域；通过对多种管道及土体本构模型的分析比较,选用三折线管材本构模型以及Drucker-Prager土体本构模型；进而提出了跨断层埋地输气管道三维多重非线性有限元数值计算模型。(3)在对有限元模型正确性和有效性进行验证的基础上,探讨薄壁中空管道在断层错动下的变形反应,分析不同断层错动量下管道的变形规律,基于对应力、应变沿管轴方向分布的研究,确定了管道潜在破坏位置,得到了管道顶部与底部沿管轴方向的应力应变呈反对称分布的结论；基于跨断层输气管道断层错动反应,通过应力、应变云图以及位移-应变曲线图,系统分析管道壁厚、管径、管道埋深、管材、穿越角、场地土、断层带宽度以及管道内压等因素对管道应变反应的影响。(4)补充和完善经典理论解析法的计算步骤,在此基础上,结合非线性有限元模型影响因素的分析结果,分别提出用于计算正断层和逆断层作用下埋地输气管道最大应变值的简化计算公式,用于工程抗震设计计算,并通过算例计算,将本文提出的简化计算公式与Takada-Hassani等公开文献发表公式进行比较,验证了简化计算公式的合理性。(5)通过对跨断层埋地管道震害的调查,结合有限元模型影响参数分析结果,总结跨断层埋地输气管道的破坏模式,基于震害因素的分析,提出适用于跨断层埋地管道的有效抗震措施、在役管道抗震改造步骤。