核电站防波堤地震动力响应及破坏机理分析

结合某核电站防波堤,应用动力弹塑性分析方法,考虑结构间的动态接触作用,分析了防波堤的地震响应特性和破坏机理。通过研究双向地震作用下结构的位移响应、残余变形及塑性剪切应变等,给出了地震过程中防波堤的破坏形式,说明了竖直向地震动输入对防波堤震后沉降影响显著,并重点分析了挡浪墙最大位移响应及震后残余变形。同时分析了地震动卓越频率、地震动峰值及护坡长度参数变化对防波堤地震响应的影响规律,研究结果为防波堤设计、安全评价和抗震措施研究提供了理论基础。

强度折减法在某核电站泵房边坡分析中的应用

对边坡稳定性分别采用按极限平衡法、有限元强度折减法进行二维分析,通过对比计算结果来验证强度折减法分析的准确性与可行性。针对边坡开挖与加固及隧洞开挖的三维效应,采用三维弹塑性有限元强度折减法分析计算边坡的稳定性,计算分析了开挖完成、支护完成条件下边坡安全系数、位移分布、主应力分布、等效塑性应变区和潜在滑动面。结果表明,支护加固可较大提高边坡的稳定安全系数,三维强度折减法分析在岩土工程领域具有明显优势。

简支钢梁支座节点栓钉预埋件计算方法研究

针对简支钢梁支座节点栓钉预埋件,结合ACI 349规范和有限元分析方法,提出预埋件承载力计算方法和相关验算公式。通过算例结果比较,表明该方法具有很好的精度,可供工程设计应用。

埋置效应对核岛结构地震反应的影响研究

在二代核电站和三代核电厂的设计中,为了获得较好的抗震性能和稳定性,核岛结构的一部分埋置在地面以下,即核岛存在一定的埋置效应。对于这种埋置结构的抗震分析,一般常用不埋置假定来定义模型的边界条件。本文的主要目的是研究考虑埋置效应对于抗震分析结果的影响。通过对比分析核岛埋置模型和不埋置模型的地震反应可以发现:考虑埋置效应会明显降低结构的反应,不考虑埋置效应偏于安全。

钢板混凝土简支梁抗剪承载模式及承载力分析

以8根钢板混凝土组合简支梁的弯剪试验为基础,对构件的受剪破坏过程和破坏模式进行分析,基于试验中观测到的剪切破坏形态,以及测得的钢板受拉应变发展情况,建立钢板混凝土组合简支梁的抗剪承载力计算模型。模型根据构件临界开裂荷载与临界开裂后的抗剪承载力的相对大小,将剪切破坏模式分为混凝土开裂引起的脆性破坏和下部钢板拉剪屈服引起的延性破坏两类,模型计算承载力与试验结果相符。分别对ACI 349规程(针对钢筋混凝土结构)和JEAC 4618—2009规程(针对钢板混凝土结构)中建议的构件抗剪承载力的计算方法进行分析,通过与试验实测承载力的对比,得出各规程用于钢板混凝土构件时的适用程度和安全裕度。分析表明,导致计算值偏差的根本原因在于钢筋混凝土构件与钢板混凝土构件在破坏模式上的区别。

核电站钢制安全壳封头屈曲评价方法简介及应用

基于对ASME规范案例N-284金属安全壳体屈曲的研究,介绍了适用于先进核电站钢制安全壳封头屈曲分析与评价的简化方法。同时,利用通用有限元程序ANSYS二次开发语言编写屈曲评定模块,并结合先进非能动核电站严重事故工况,完成钢安全壳封头屈曲安全评价。

钢板-混凝土组合墙压弯承载力计算模型

基于全截面塑性理论,提出了钢板混凝土(SC)组合墙压弯承载力计算模型。试验与有限元计算结果均表明,该计算模型具备精度高和简单实用的双重特点。有限元计算结果还表明,对于剪跨比小于1.0的SC组合墙,建立的压弯模型不再适用,原因在于剪力的耦合作用不可忽略,建议加强对小剪跨比SC组合墙抗剪承载力试验和机理的研究。

先进核电厂安全壳地震稳定性安全评价

采用有限元分析软件ANSYS将核电厂钢安全壳和安全壳内部结构用超单元集成,同时采用接触单元模拟安全壳与核岛底板之间的非线性行为,通过逐步增大地震作用的方法完成非线性计算。在此基础上提出用模型脚趾点与脚跟点的位移与应力输出来研究不同地震工况下的稳定性安全系数,从而完成先进非能动核电厂安全壳的地震稳定性安全评价。

波浪冲击作用下核电站防浪堤动力响应的数值模拟

基于多物质ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法,利用带阻尼罚函数实现波浪与防浪堤结构间耦合作用,模拟波浪冲击作用下防浪堤结构及流体三维动态响应过程,所得结果与物理模型试验结果一致性较好。讨论挡浪墙表面波压力分布及挡浪墙所承受最大水平推力及结构动态响应对波浪冲击系数影响。结果表明,前挡浪墙静水面位置与后挡浪墙底部波压力较大;后墙承受波浪水平推力较大;结构动态响应会增强波浪的冲击作用。仿真结果可作为防浪堤强度设计重要依据及控制越浪量设计参考。

考虑结构响应及轴线形状的防浪堤抗波浪冲击数值模拟研究

采用多物质ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法对核电站防浪堤受波浪冲击过程中挡浪墙表面波压力和结构响应规律进行研究。建立与物理模型1∶1的三维直型防浪堤-波浪耦合模型,通过与波浪理论公式和物理模型试验结果对比,验证该文采用的数值造波和耦合冲击方法的可行性。在此基础上建立与实际模型1∶1的三维直、弧型防浪堤-波浪耦合模型,分析了防浪堤结构刚度、断面尺寸以及防浪堤轴线形状对波浪冲击过程中波压力和结构响应的影响。结果表明:防浪堤前、后表面最大波压力分别出现在静水面位置和后墙底部;前墙和堤顶宽度对后墙具有保护作用;结构响应增强前墙波压力,但对后墙波压力有减弱作用;防浪堤轴线方向突变处波压力与结构应力较大。

AP1000钢筋混凝土屏蔽厂房抗大型商用飞机撞击分析

针对建设中的三门、海阳AP1000钢筋混凝土(RC)屏蔽厂房,开展抵抗大型商用飞机撞击的分析研究。分析中采用我国核安全导则(HAD)推荐的总质量约90 t的大型窄体商用飞机作为撞击飞机,选取屏蔽厂房筒身中部、进气口区域和屋顶锥屋面作为撞击目标,并采用LS-DYNA显式有限元分析软件使用"飞机-标靶相互作用法"进行3种工况模拟。结果表明:AP1000的RC屏蔽厂房可以抵抗这种级别飞机的撞击。

基于混合模型的核电站防波堤越浪冲击研究

针对某核电站防波堤,提出了混合模型方法,该方法将局部仿真包含在整体仿真中,避免了局部模型分离带来的误差,弥补了以往宏观及微观无法兼顾的缺陷.研究了数值造波方法,建立了数值波浪水槽,利用边界造波法模拟了海浪的生成.利用ALE方法,解决了海浪与防波堤之间的流固耦合问题.建立了核电站防波堤三维整体有限元模型,模拟了海浪冲击防波堤的过程,分析了关键堤段挡浪墙的应力应变状况.同时模拟了防波堤的越浪过程,分析了不同堤段下的越浪量分布.通过实际计算验证,证明了该仿真方法的可行性.

钢板混凝土模块墙温度场和应力场研究

在给定温度曲线和材料热工参数的基础上,采用三维实体单元建立钢板混凝土墙体有限元模型,进行瞬态热分析和热应力分析。计算结果表明,不锈钢面板与混凝土间、剪力钉与混凝土间的温度梯度随着时间先变大再变小;墙体截面的热应力增量随着时间逐渐变小。这为钢板混凝土模块墙的高温力学性能及承载力研究提供参考。

不同国家对核电厂安全壳结构完整性试验要求综述分析

文章结合国内外主要国家对压水堆核电厂安全壳结构完整性试验的基本规定,分别对钢制安全壳和预应力混凝土安全壳结构完整性试验的试验次数及间隔、试验压力、加压卸压速率、加压分级、保压时间、验收准则等方面进行了介绍,指出了各国法规和标准规定的不同之处,并结合某项目的实际打压试验情况,给出了安全壳进行结构完整性试验的建议。

某核电站泵房边坡支护设计及监测分析

采用预应力锚索+腰梁的加固体系对某一级边坡进行支护,建立三维模型,先采用有限元强度折减法对开挖支护前、后的边坡进行分析,得到边坡支护前、后的安全系数,再对开挖完支护后稳定状态的边坡进行静力分析,得到边坡变形、锚索轴力的计算值。进行边坡变形与锚索轴力监测,分析了实测值与计算值的差异。结果表明:锚索+腰梁的支护体系能有效地控制边坡位移和整体稳定性,并且边坡位移变化、锚索轴力变化是有规律的,研究成果可为类似边坡工程的支护设计和施工提供参考。

预应力安全壳内压作用下的有限元研究

利用ABAQUS有限元软件,应用塑性损伤混凝土模型和考虑屈服后强度的多段线钢质材料模型,对闸门洞口、加腋区和扶壁等几何非线性因素和预应力筋、普通钢筋和钢衬里在不同区域的差异性进行了精细化建模,对预应力安全壳结构在超设计基准压力下的力学性能进行了数值研究,并给出了各项指标随压力增长的发展规律,以期为预应力安全壳结构内压作用下的承载能力确定、结构设计和安全评定提供一定的指导意义。

钢板-混凝土组合墙体结构平面外抗剪承载力试验分析

双层钢板-混凝土组合墙体结构的主要受力体系为外侧钢板和内部填充的混凝土,连接上下钢板的对穿型钢提供平面外抗剪承载力。针对钢板-混凝土组合墙体结构的平面外抗剪结构性能,设计了5个剪跨比均为1.5的梁式试件,进行两点简支的单点、双点单调加载试验,研究抗剪槽钢间距、抗剪钢材分布形式及轴拉力3个因素对构件抗剪承载力的影响。试验中量测并记录了构件的挠度、拉区钢板的应变及混凝土表面裂缝随荷载的发展情况,从而得到构件的极限抗剪承载力。试验结果表明,抗剪槽钢配钢率和分布形式直接影响了构件的抗剪承载力和破坏形态,而轴拉力没有明显削弱构件的平面外抗剪承载力。最后将试验实测抗剪承载力与3本规程、规范的计算值作了对比,给出了规程、规范对钢板-混凝土组合墙体结构抗剪承载力的低估程度。

抗飞射物撞击装甲防护效果试验研究

为探究两种防护装甲的防护能力,设计了4组四面简支板构件,其中1组进行静力加载试验、3组进行有防护装甲和无防护装甲的飞射物模型撞击试验。静力加载试验中量测并分析了构件的挠度,观测记录加载过程中的裂缝开展情况,最终得到构件的极限承载力。飞射物模型撞击试验中量测并分析了飞射物的加速度和构件破坏情况。通过分析对比,结果表明:剪切增稠液体装甲能明显吸收飞射物的动能、有效降低飞射物的峰值加速度,达到防护效果;波纹钢板-泡沫铝防护装甲对飞射物的峰值加速度降低基本无影响,但能够通过减小界面损坏和扩大撞击力作用面积降低板的破坏程度。

钢板-混凝土组合墙平面内受力性能研究

从单元和构件两个层次研究了钢板-混凝土(SC)组合墙的平面内受力行为。在单元层次上,基于已有SC组合墙单元平面主内力空间屈服面,推导了SC组合墙单元的压(拉)剪承载力计算模型;在构件层次上,利用ABAQUS有限元软件,研究了SC组合墙构件在平面内轴向力、剪力及弯矩复合作用下的受力性能,得到剪跨比、轴压比、钢板厚度及混凝土厚度等关键参数对其平面内受力性能的影响,并利用推导的压(拉)剪承载力计算模型对计算结果进行了分析。

核电站防波堤抗海啸漂浮物冲击数值模拟及分析

对海啸漂浮物冲击沿海防浪堤造成的结构安全问题,基于多物质ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法,利用带阻尼罚函数实现波浪、海啸漂浮物和防浪堤结构三者之间的耦合作用,建立三维数值冲击耦合模型,模拟了孤立波带动漂浮物冲击防浪堤结构的动态响应过程.首先通过物理模型试验验证所用数值方法的可靠性,在此基础上研究了防浪堤挡浪墙抗海上和陆上漂浮物的冲击能力,并且从漂浮物的质量、漂浮物距挡浪墙的距离等参数对冲击规律展开研究.结果表明,带漂浮物的海啸相比海啸波对结构更具破坏力;漂浮物质量和相对于防浪堤的初始位置对防浪堤的冲击响应有较大影响.