考虑SSI效应的核反应堆及地表地震反应

以ABAQUS/Standard作为研究平台,将CPR1000型核反应堆结构简化为多质点集中质量模型,建立二维CPR1000型核岛反应堆结构与地基土相互作用模型,采用剪切变形梁单元模拟核反应堆结构,缩减积分平面单元模拟场地土,主要研究了SSI效应对于核反应堆结构及附近场地地表地震反应的影响,结果表明:SSI效应对核反应堆附近5~7倍基础半径范围场地地表的地震反应特性有显著影响,对地表峰加速度的影响超过15%,场地基本周期延长0.04 s以上;SSI效应使核反应堆安全壳结构及内部结构的基本周期由0.24 s、0.18 s依次增大为0.4 s、0.26 s,对核反应堆厂房结构节点的地震反应起着不利作用,使安全壳结构、内部结构的相对位移分别增大43%~76%和26%~59%,使两者的峰值加速度分别增大31%~65%和12%~75%。     

辽南核电站厂址区断层的评价问题

作者通过对核安全法规的学习和前人对辽南核电站厂址区断层的调查，并结合对断层实际踏勘，认为厂址区附近的东岗断层属于现行法规（ＨＡＦ０１０１）中规定的能动断层。但是，仅此一点并不能构成对推荐厂址的威胁，因为断层距厂址直线距离约４ｋｍ，断层的地表或近地表错动不会直接影响到核反应堆的安全。     

地震作用下核电站环行吊车动力响应特性的模拟分析

为评估地震作用下核电站环行吊车的动力响应特性,建立一个包含安全壳的简化核环吊有限元模型,数值模拟其在调幅的El Centro地震波作用下的受力特性,计算核环吊的固有频率特性,其中1阶固有频率为2.44 Hz。研究表明,在规范地震荷载作用下核环吊大梁的强度满足规范要求。在典型的三向Los Angeles地震动作用下,大车轮子与环轨之间始终处于受压状态,没有发生跳轨现象;小车轮子与大车主梁之间始终处于受压状态,也没有发生跳轨现象。与安全壳基础输入地震波的峰值相比,核环吊大梁跨中和吊车小梁跨中最大垂直加速度分别增加了107%和126%。     

考虑地基不均匀性核反应堆地震响应分析

核电站结构地震响应主要取决于地震动特性、地基土特性以及结构特性.本文以某核电站反应堆厂房结构为对象,研究了考虑土-结构相互作用的不均匀地基土对核反应堆地震响应的影响,包括核反应堆和地基的最大加速度、楼层最大相对位移以及楼层多阻尼反应谱.结构地震响应分析使用SUPERFLUSH/2D软件,地基模型由ANSYS建模;核反应...     

爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应研究现状

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,简称"FRP"）具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳和低导热系数等优点,现已广泛应用于土木工程各领域。针对FRP约束钢筋混凝土结构的抗爆性能,通过综述近年来国内外爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应的研究现状及进展,表明FRP材料的约束对钢筋混凝土结构的抗爆性能有显著的提高作用。此外,从相关理论研究、试验研究和数值模拟3个方面介绍了主要成果。针对现有成果,对爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应研究提出了需要进一步研究和解决的问题,可为后续研究提供一定的参考。     

爆炸荷载作用下方钢管混凝土柱的动力响应及破坏机理

方钢管混凝土柱是被广泛采用的组合构件之一。爆炸发生时产生的爆炸冲击波可能会对框架结构内部的方钢管混凝土柱造成严重破坏,然而目前对其动力响应及破坏机理的研究成果相对较少。本文采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对爆炸荷载作用下方钢管混凝土柱的动力响应和破坏机理进行了研究分析。建立了方钢管混凝土柱实体有限元模型,其中混凝土采用HJC模型,方钢管采用考虑应变率的塑性随动强化模型,爆炸荷载施加在柱子一侧表面。通过对方钢管混凝土柱的破坏过程的模拟,比较分析了其在不同＂比例距离＂下的动力响应和破坏形式,进而得出方钢管混凝土柱的破坏机理。在爆炸荷载作用下,方钢管对其核心混凝土有一定的约束作用,使其处于复杂应力状态之下,从而使混凝土强度得以提高,塑性和韧性同时得到改善;同时,由于混凝土的存在,延缓了方钢管柱底和柱顶过早地发生局部屈曲。随着＂比例距离＂的增大,柱中水平位移逐渐减小。结果表明,方钢管混凝土柱具有良好的延性、优越的抗爆性能,所提出的破坏机理可供结构抗爆设计的进一步研究参考。     

爆炸作用下钢筋混凝土框架柱的动力及损伤分析

为了研究钢筋混凝土框架柱在爆炸冲击波作用下的反应,本文使用有限元分析软件AUTO-DYN对一个典型的钢筋混凝土底层框架柱进行了爆炸分析.设定了1m、3m、5m三种比例距离,各比例距离分别设置10 kg、50 kg、100 kg三种量级的TNT炸药.分析得到了各爆炸工况下柱子的动力响应及损伤形态.研究表明:柱子在爆炸冲击波作用下的动力响应对于比例距离的改变十分敏感;当炸弹在地面爆炸时,柱子最终破坏的区域总是在柱底到柱高的三分之一处;随着比例距离的增大,柱子最终的破坏形态由剪切型转变为弯曲型.     

地下结构偶然性内爆炸效应研究

近年来频繁出现的恐怖爆炸和各种偶然性爆炸破坏建(构)筑物事件,愈益凸显出建筑物防爆炸灾害的重要性。发生在建筑物内的爆炸由于处于相对封闭的环境中,爆炸产生的冲击波流场和对建筑结构的破坏效应与发生在自由空气中的爆炸情况不同,内爆炸产生的工程破坏效应、爆炸冲击波在相对封闭空间内的传播特性和对结构的作用荷载规律以及对爆炸破坏     

高温下预应力混凝土安全壳承压性能研究

为了研究温度对预应力混凝土安全壳结构抗压能力的影响,建立考虑预应力钢束的安全壳结构有限元模型,计算分析了高温作用下安全壳结构的径向位移、应变、预应力以及结构开裂等参数随内压变化情况。结果表明:在相同内压作用下,温度越高安全壳结构的变形越大;当安全壳结构内部温度低于200℃时,安全壳承压能力基本不发生变化,即在此温度范围内温度对安全壳承压能力基本没有影响;当安全壳结构内部温度达到300℃时,安全壳的承压能力较常温情况时下降明显。     

不同轴压比钢筋混凝土圆柱桥墩地震易损性分析

以墩顶漂移率为指标运用ABAQUS有限元软件对钢筋混凝土桥墩进行地震易损性分析。对钢筋混凝土桥墩模型进行精细网格划分,运用循环往复Pushover方法模拟钢筋混凝土桥墩破坏界限值,以此界限值为标准对轴压比为0.20、0.22、0.24、0.26和0.30钢筋混凝土桥墩进行增量动力分析（IDA）。研究结果表明:结构的破坏超越概率,随着轴压比的增大而增大;考虑钢筋混凝土桥墩延性抗震性能,设计轴压比不宜超过0.30;轴压比为0.24~0.26时,钢筋混凝土桥墩破坏概率增加不大,宜为合理的轴压比。     

反复荷载下型钢混凝土柱受扭损伤试验研究

为研究型钢混凝土柱在反复荷载下的受扭损伤,完成了11根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土柱复合受扭试验。通过试验观察了构件的受力过程和破坏特征,研究两种不同型钢混凝土柱的裂缝开展与分布规律。基于能量守恒定律,考察了柱截面配钢形式、扭弯比、轴压比、混凝土强度等级、配箍率以及配钢率对累积损伤的影响。研究结果表明:型钢混凝土柱的损伤演变分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;配钢形式、扭弯比和配箍率是影响型钢混凝土柱损伤程度的重要因素;配型钢,降低扭弯比和提高配箍率对于损伤指标分别最大降低了22.1%、14.3%和14.0%;损伤指标受轴压比、配钢率和混凝土强度等级影响程度较小。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土板的抗爆性能数值分析

为研究高强钢绞线网-聚合物砂浆加固混凝土板的抗爆能力,用混凝土HJC动力本构模型,建立了混凝土板、炸药及考虑空气介质影响的流固耦合有限元计算模型。用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对在爆炸荷载作用下加固前、后混凝土板的破坏形态和抗爆性能进行了数值分析。研究结果表明：混凝土板用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固后,抗爆炸冲击能力明显提高。当小药量爆炸时,板顶、板底同时加固的效果明显优于板底单一加固;当药量较大时,板顶、板底同时加固的效果与板底单一加固相差不大。     

动荷载作用下边坡锚固系统合理设计探讨

爆破、地震或列车振动等动荷载作用下,边坡锚固系统易产生锚筋松弛、夹具损伤、注浆体拉裂及界面粘结失效等情况,影响其预应力赋存状态、加固效果和耐久性。基于动荷载作用类型和锚固系统动力响应特征分析,提出了动载下不同地层内的锚固段合理结构设计方案和锚筋抗拉安全系数及锁定荷栽的建议。动载下自由段（外锚固段）宜设计为全粘结型或增设多级反锚装置,形成岩土自锁锚固,以控制预应力损失和防止诸头或自由段破断造成突发性灾害;在水泥基灌浆体中掺入钢纤维或树脂纤维,可改善锚固体抗裂性能,提高其抗疲劳和抗冲击能力;建议优先采用防腐性能卓越的填充型环氧涂层钢绞线,以提高锚固体在动载破裂时的耐久性。     

钢筋混凝土箱型高墩双向拟静力试验研究

随着高墩大跨桥梁的广泛应用,其抗震问题也越来越突出。本文主要考虑轴压比、长细比的影响,进行了6个钢筋混凝土薄壁箱型高墩缩尺模型的双向拟静力试验,以及反复荷载作用下的非线性分析。研究表明：①钢筋混凝土薄壁箱型高墩柱在多维荷载共同作用下,主要发生典型的弯曲破坏,但剪切作用也不容忽视;②墩枉的破坏受到不同方向耦合作用的显著影响,尤其是抗弯刚度小的一侧受到的影响更大,较早就出现开裂,提前进入塑性发展阶段;③非线性有限元计算的滞回曲线、骨架曲线等与试验结果基本吻合;④建立了考虑轴压比、长细比影响的钢筋混凝土薄壁箱型高墩的双向荷载一位移恢复力模型,该模型基本能够反映钢筋混凝土薄壁箱型高墩的抗震性能,可供钢筋混凝土箱型高墩柱及高墩桥梁结构的抗震设计和动力计算参考。     

Modelling damage potential of high‐frequency ground motions

Damage to building structures due to underground blast‐induced ground motions is a primary concern in the corresponding determination of the safe inhabited building distance (IBD). Because of the high‐frequency nature of this category of ground motions and especially the presence of significant vertical component, the characteristics of structural response and damage differ from those under seismic type low‐frequency ground motions. This paper presents a numerical investigation aimed at evaluating reinforced concrete (RC) structure damage generated by underground blast‐induced ground excitation. In the numerical model, two damage indices are proposed to model reinforced concrete failure. A fracture indicator is defined to track the cracking status of concrete from micro‐ to macrolevel; the development of a plastic hinge due to reinforcement yielding is monitored by a plastic indicator; while the global damage of the entire structure is correlated to structural stiffness degradation represented by its natural frequency reduction. The proposed damage indices are calibrated by a shaking table test on a 1: 5‐scale frame model. They are then applied to analyse the structural damage to typical low‐ to high‐rise RC frames under blast‐induced ground motions. Results demonstrate a distinctive pattern of structural damage and it is shown that the conventional damage assessment methods adopted in seismic analysis are not applicable here. It is also found that the existing code regulation on allowable peak particle velocity of blast‐induced ground motions concerning major structural damage is very conservative for modern RC structures. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

爆炸波在地铁车站中的传播规律研究

应用LS-DYNA软件建立了北京比较典型的2层地铁车站有限元模型,通过数值模拟方法分析地铁车站发生内部爆炸时,爆炸波在地铁车站内部的传播规律。研究表明：①在0.3m/kg~（1/3）〈Z〈1.6m/kg~（1/3）范围内,车站内部超压峰值可用Henrych经验公式估算;②爆炸波在地铁车站的封闭空间不断出现反射、绕射现象,使得结构构件遭受多次冲击作用;③楼梯口起到了一定的泄爆作用。本文研究结果可供地铁车站的抗爆设计与安全分析参考。     

局部锈蚀矩形RC墩重度震损后加固试验研究

为探究局部锈蚀矩形截面钢筋混凝土（RC）桥墩重度震损加固后的抗震性能,本文对拟静力破坏后的6个矩形截面RC桥墩试件进行扩大截面加固。通过加载试验,对加固桥墩试件从破坏形态、滞回特性、水平承载力、位移延性、侧向刚度以及耗能等方面进行了系统分析。结果表明:相比于普通箍筋,横向施加预应力的改进扩大截面加固方式对破坏后桥墩试件的抗震性能修复成效更佳;在同等位移幅值下,锈蚀率不断增大,桥墩试件抗震性能呈现逐渐降低的趋势;钢筋锈蚀位置上移,加固后桥墩试件的抗震性能提升;轴压比加大,加固后桥墩试件承载力和侧向刚度增大,但延性降低。     

Simulation of structural response under high‐frequency ground excitation

The structural response to high‐frequency ground motions is complicated due to the involvement of local‐mode vibration. At present such a characteristic is not well recognized and this can cause confusion over the analytical and experimental modelling of the corresponding response and damage. The fact that most existing regulatory guides for limits on allowable construction vibrations are necessarily simplified for administrative reasons calls upon the derivation of more sophisticated approaches for special cases. This requires accumulation of pertinent experimental evidence. This paper attempts to provide some insights into the local‐mode dynamic response characteristics, with emphasis on appropriate modelling techniques and experimental measurements. A preliminary testing program is reported, in which efforts were made to reproduce high‐frequency response with a reduced scale reinforced concrete model with shaking table facilities. The results demonstrate the dependence of the response amplitudes with the excitation frequency. On a ppv‐basis, the current test results indicate that a substantial increase of the allowable ppv value from those specified by various standards may be considered for structural damage to reinforced concrete building structures. More analytical and experimental data are needed for further evaluation of the local‐mode effects and to quantify their impact on the structural damage process. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

Seismic analyses of a RCC building under mainshock–aftershock seismic sequences

A large mainshock may trigger numerous aftershocks within a short period, and nuclear power plant (NPP) structures have the probability to be exposed to mainshock–aftershock seismic sequences. However, the researchers focused on seismic analyses of reinforced concrete containment (RCC) buildings under only mainshocks. The aim of this paper is to thoroughly investigate the dynamic responses of a RCC building under mainshock–aftershock seismic sequences. For that purpose, 10 as-recorded mainshock–aftershock seismic sequences with two horizontal components are considered in this study, and a typical three-dimensional RCC model subjected to the selected as-recorded seismic sequences is established. Peak ground accelerations (PGAs) of mainshocks equal to 0.3 g (safe shutdown earthquake load-SSE load) are considered in this paper. The results indicate that aftershocks have a significant effect on the responses of the RCC in terms of maximum top accelerations, maximum top displacements and accumulated damage. Furthermore, in order to preserve the RCC from large damage under repeated earthquakes, local damage and global damage indices are suggested as limitations under only mainshocks.