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现阶段我国大力发展核能,但基底隔震技术在核电领域应用较少。本项目以采用基底隔震提高核电厂的抗震性能为总体目标,研究了考虑土-结构相互作用(SSI)效应时核电厂隔震结构、系统和部件(SSC)的地震响应及控制方法,为我国核电结构采用隔震技术和选址等提供技术及数据支撑,提升我国在核电厂抗震研究领域的自主创新能力,并有助于“按照全球最高安全要求新建核电项目”政策的实施。首先,以第三代核反应堆AP1000核电厂结构为原型建立了精细三维模型和多质点体系模型,两种模型在三向地震作用下SSC地震响应存在一定的差异。其次,对核电结构采用时域和频域分析的计算结果进行了对比,提出了适用于核电厂隔震结构非线性SSI 分析的频域和时域方法,并建立核电模型进行结构分析,发现SSI效应对上部结构水平楼层加速度反应谱有明显影响。改变土层剪切波速研究了土层特性对采用铅芯橡胶支座的核电厂隔震结构影响。然后,按1:40比例制作AP1000模型进行了考虑相互作用效应的核电厂隔震结构振动台试验,分别从单向与三向地震激励、土性地基与刚性地基、隔震与非隔震等角度对核电厂隔震结构的地震响应特性进行了分析,研究了水平与竖向响应的耦合效应、SSI效应对隔震结构地震响应的影响以及SSI效应对支座隔震效果的影响等。最后,对比分析了隔震支座滞回特性优化的方法。建立核电厂数值模型,通过改初始刚度、屈服刚度以及屈服力研究了变隔震体系的特征参数对核电厂结构、系统和部件(SSC)的地震响应的影响,得到了AP1000隔震结构的性能空间曲线用于指导隔震设计,以及提出了竖向响应的控制方法和隔震区与非隔震区连接管线的安全性控制策略。 2100433B
本项目以采用基底隔震提高核电厂的抗震性能为总体目标,研究考虑土-结构相互作用(SSI)效应时核电厂隔震结构、系统和部件(SSC)的地震响应及控制方法,内容有:比较核电厂隔震结构多质点体系模型与精细三维模型在反应SSC地震响应方面的不同,探索核电厂隔震结构分析模型的建立方法;建立适用于核电厂隔震结构非线性SSI分析的数值方法,研究SSI对核电厂SSC(包括设备和管线系统)地震响应的影响;进行土与核电厂隔震结构相互作用体系振动台模型试验,研究软土、中硬土和刚性地基上核电厂隔震结构的地震反应特性和隔震效果;研究隔震体系的特征参数与SSC地震响应之间的联系,寻求通过调整隔震体系的特征参数来控制SSC地震响应的方法,特别是控制竖向响应的方法。以上研究为核电能源安全提供重要的技术支撑,提升我国在核电厂抗震研究这一领域的自主创新能力,并有助于按照全球最高安全要求新建核电项目这一政策的实施。
核电站是怎样发电的呢?简而言之,它是以核反应堆来代替火电站的锅炉,以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量,来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机,推动汽轮发电机发电。一般说来,核电站...
结构大致一样,只不过核电厂的一回路系统有放射性,需要隔离,一路系统的热量传给二路系统把水加热成蒸汽冲击汽轮机做功,这样比火电厂多了一个过程,因此冲击汽轮机的蒸汽参数较低,汽轮机的转速比火电的低了一半。...
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考虑土-结构相互作用的核电站动力分析方法
考虑土-结构相互作用的核电站动力分析方法——考虑不同土-结构相互作用(SSI),对核电站安全壳结构进行动力响应分析的程序很多,它们采用的分析方法各不相同,如地下结构基础分析法程序 CLASSI、等效线性有限元程序 FLUSH、非线性有限元分析程序 DYNA3D。使用这...
考虑土-结构相互作用效应的三维桩基结构动力有限元分析
考虑土-结构相互作用效应的三维桩基结构动力有限元分析——结合简化阻抗法建立了三维相互作用结构的动力有限元分析模型,导出了考虑群桩刚体、惯性效应作用时的结构相互作用时程积分方程式,以近乎纯结构有限元的建模途径合理地反映出桩-土-上部结构在水平地震...
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 隔震技术的研究现状
1.2.1 抗震与隔震的对比
1.2.2 隔震结构的基本原理
1.2.3 隔震结构国内外研究现状
1.3 土一结构相互作用的研究现状
1.3.1 土结构相互作用的基本概念
1.3.2 土一结构相互作用研究现状
1.4 土一隔震结构动力相互作用的研究方法
1.4.1 模型试验
1.4.2 数值分析法
1.4.3 简化计算方法
1.5 研究课题的提出及本书研究内容
1.5.1 研究课题的提出
1.5.2 本书主要内容
第2章 土一桩一隔震结构动力相互作用有限元分析方法
2.1 引言
2.2 土一桩一隔震结构动力相互作用的非线性问题
2.2.1 土体的非线性动力本构模型研究
2.2.2 钢筋混凝土的非线性动力本构模型
2.2.3 铅芯橡胶支座的非线性恢复力模型
2.2.4 土一桩动力相互作用的接触非线性
2.3 土一桩一隔震结构动力相互作用体系的人工边界
2.3.1 粘滞边界
2.3.2 有限元与无限元耦合法
2.4 土一桩一隔震结构动力相互作用体系的网格划分技术
2.5 动力平衡方程的积分方法及其稳定积分时间步长
2.5.1 基于隐式的动力平衡方程积分法
2.5.2 基于显式的动力平衡方程积分法
第3章 土一桩一隔震结构动力相互作用振动台模型试验技术
3.1 引言
3.2 模型体系相似比设计
3.3 隔震结构模型设计
3.3.1 上部结构设计
3.3.2 隔震支座设计
3.4 模型桩基础设计
3.5 模型箱和模型土的设计
3.5.1 模型箱设计
3.5.2 模型土的选取和制备
3.6 输入地震动的特性
3.7 试验过程设计
3.7.1 刚性地基上隔震结构体系振动台模型试验
3.7.2 不同土性地基上非隔震结构振动台模型试验
3.7.3 不同土性地基上隔震结构振动台模型试验
第4章 刚性地基上隔震结构动力反应的模型试验研究
4.1 引言
4.2 模型体系的动力学特性分析
4.2.1 模型隔震结构的自振频率
4.2.2 模型隔震结构的振型
4.3 模型隔震结构加速度反应及层间变形
4.4 隔震结构层间剪力反应
4.5 刚性地基上隔震结构体系的隔震效果分析
4.6 隔震层恢复力特性分析
4.7 隔震支座竖向力和位移特性分析
4.8 本章小结
第5章 一般土性地基上土一桩一隔震结构动力相互作用模型试验研究
5.1 引言
5.2 一般土性地基上模型试验体系的动力学特性
5.3 一般土性地基的动力反应分析
5.3.1 模型地基的边界效应验证
5.3.2 一般土性地基的动力放大效应
5.3.3 一般土性地基的滤波作用
5.4 一般土性地基上基础及隔震层的转动效应
5.5 一般土性地基上隔震结构的动力响应分析
5.5.1 隔震笫构楼层加速度放大倍数
5.5.2 隔震结构层间剪力反应
5.6 本章小结
第6章 软夹层地基土一桩一隔震结构动力相互作用模型试验研究
6.1 引言
6.2 软夹层地基的地震反应分析
6.3 隔震层的振动特性分析
6.4 隔震结构的振动特性分析
6.5 基础及隔震层的转动效应
6.6 本章小结
第7章 不同土性地基上隔震结构振动特性的对比分析
7.1 引言
7.2 不同地基条件下的试验概况
7.3 试验宏观现象分析
7.4 不同地基上隔震结构体系动力特性的对比分析
7.5 不同地基上隔震结构地震反应的对比分析
7.6 不同地基上隔震层隔震效率的对比分析
7.7 本章小结
第8章 土一桩一隔震结构动力相互作用的数值计算与模型试验对比分析
8.1 引言
8.2 土一桩一隔震结构动力非线性相互作用的有限元分析模型
8.2.1 模型材料本构模型及参数
8.2.2 土一桩一隔震结构三维有限元模型的建立
8.3 有限元模型的模态分析
8.4 模型试验体系地震反应的对比分析
8.4.1 刚性地基隔震结构模型试验与数值计算结果对比
8.4.2 软夹层地基上隔震结构模型试验与数值计算结果的对比
8.5 SSI效应对隔震结构动力反应的影响分析
8.6 软夹层地基结构地震反应的数值分析
8.7 本章小结
第9章 土一桩一隔震结构动力相互作用的简化计算方法
9.1 引言
9.2 土一桩一隔震结构动力相互作用体系动力特性的简化算法
9.3 基础隔震结构地震反应的简化算法
9.4 模型振动台试验工况
9.5 简化计算方法的验证
9.5.1 结构的动力特性的对比
9.5.2 隔震结构的地震反应
9.6 简化计算模型参数分析
9.7 本章小结
第10章 考虑SSI效应时土一桩一隔震结构动力相互作用动力的能量分析法
10.1 引言
10.2 能量分析的基本原理和平衡方程
10.3 基于试验的土一桩一隔震结构动力相互作用体系耗能分析
10.3.1 耗能分析计算参数
10.3.2 刚性地基上隔震结构体系的耗能分析
10.3.3 软夹层地基上土一桩一隔震结构动力相互作用体系的耗能分析
10.4 本章小结
参考文献 2100433B
本项目拟利用土与结构的动力相互作用机理,通过人工改变地基基础动力参数,达到有效隔震的目的。研究的主要内容针对多高层建筑的天然地基基础和桩基础,探索基底土和基础侧周土在地震作用下与结构的动力相互作用,通过设计恰当的人工地基和隔震桩机构,改变体系的动力参数,从而达到使上部结构大大减少减少地震影响的效果。本研究是在上一个基金资助项目地基-基础-上部结构动力相互作用研究的基础上进一步深入探讨土与结构相
《土-桩-隔震结构动力相互作用》是作者庄海洋、于旭经过多年潜心研究之后完成的专著。隔震技术是结构抗震领域中的一个热点。
作者通过《土-桩-隔震结构动力相互作用》向广大读者展示了在此领域的研究高度和深度。
《土-桩-隔震结构动力相互作用》共包括10章:第1章绪论,第2章土桩一隔震结构动力相互作用有限元分析方法,第3章土一桩一隔震结构动力相互作用振动台模型试验技术,第4章刚性地基上隔震结构动力反应的模型试验研究,第5章一般土性地基上土桩隔震结构动力相互作用模型试验研究,第6章软夹层地基土一桩一隔震结构动力相互作用模型试验研究,第7章不同土性地基上隔震结构振动特性的对比分析,第8章土一桩隔震结构动力相互作用的数值计算与模型试验对比分析,第9章土一桩一隔震结构动力相互作用的简化计算方法,第10章考虑SSI效应时土一桩一隔震结构动力相互作用动力的能量分析法。
《土-桩-隔震结构动力相互作用》具有相当的理论深度,适合广大建筑结构、岩土工程专业的师生阅读使用。