生命线工程是指维系城市或区域经济功能的工程系统和基础设施的总称.现代城市的规模越大,现代化程度越高,对生命线工程的依赖性就越强;同时,在强烈地震袭击下,生命线工程的地震破坏和由此产生的次生灾害,以及对城市生命财产的危害也越严重.随着我国现代城市化进程的加速发展,城市遭受地震灾害的风险和损失日益加大,对生命线工程进行抗震研究也就越显其重要性和紧迫性.生命线工程系统的抗震性能和强震作用下的运行功能,可以从系统可靠度的角度进行分析.生命线工程系统的抗震可靠度是生命线工程安全性评价的重要指标,也是生命线工程抗震设计的基本目标参数.一般生命线工程系统抗震可靠度研究包括系统可靠性的分析和优化两部分:系统可靠度的分析是基础,系统分析的目标是指导工程优化设计.本文就这两部分内容展开研究工作:首先,本文对比研究网络系统抗震可靠性的分析方法,从各种方法的原理和求解性能方面进行优劣比较.研究结果表明,由于递推分解算法具有效率高、适应性强及求取近似解的能力,使得该法优于其它算法.针对递推分解算法的计算复杂性,本文对递推分解算法作了进一步研究并进行改进,例如,在算法中采用链接表表达网络图,引入"最小贡献概率"等概念.实例分析结果表明:这些改进很明显地提高递推分解算法求解问题的效率.在生命线工程网络系统抗震可靠性分析的研究基础上,本文以供水管网系统为例,尝试性地进行了生命线工程网络系统抗震优化设计研究.选用递推分解算法作为生命线工程网络系统抗震可靠性分析与优化设计的工具.研究以网络建设造价为目标函数,管网拓扑结构为优化途径,管网抗震性能为约束条件,建立了基于系统抗震性能寻求管网最优拓扑结构的优化模型.并结合系统单元抗震可靠性的灵敏度分析,分别采用遗传算法和模拟退火算法对管网拓扑优化问题进行优化求解.优化实例的结果表明,按照上述思路进行网络系统拓扑优化的设计过程是可行的,且两种优化算法都具有一定的全局寻优能力,优化效果比较显著,优化方案较为合理,具有一定的参考价值.应用上述理论研究基础,本文还较为详细地进行了两个工程实例分析:沈阳市主干供水管网系统抗震可靠性分析和开封市供水管网的抗震拓扑优化设计.