计算核电厂楼层反应谱的直接法及其对比分析

核电厂的楼层反应谱分析是核电厂房主结构和设备子系统抗震设计的主要依据.楼层谱计算方法可分为2种类型,一种是通过地震动反应谱输入直接得到楼层谱的计算方法,简称直接法;另一种是通过地震波输入的时程分析计算方法,简称时程法,文中主要研究前者.首先简要评述了几种具代表性的直接法,例如Biggs方法、Kaput方法、Singh方法等,并对它们的优缺点进行了分析.然后总结了我们的工程经验,并在Biggs和Kapur方法的基础上,提出一种修正模态法,既考虑了结构-地基动力相互作用的影响,又计算简便易行,也可获得比较满意的精确度.     

基于Simulink的桩-土-结构相互作用反应谱分析

在Simulink环境下对桩-土-结构相互作用系统进行了仿真计算分析,并利用反应谱理论研究了SSI效应对上部结构动力响应的影响.采用集中参数模型考虑桩-土对上部结构的影响,上部结构简化为单质点模型,给出了桩-土-结构系统的状态方程,根据模型状态方程在Simulink环境下建立系统的仿真模型,得到了不同场地条件下SSI效应对上部结构加速度谱与位移谱的影响规律.计算结果表明:位移谱基本保持着“刚性假定＜Ⅰ类场地＜Ⅱ类场地＜Ⅲ、Ⅳ类场地”的规律;加速度谱受场地影响的规律不太明显,但在场地较软、桩基刚度较大时,加速度比刚性假定下的要小,而在其他情况下,加速度则比刚性假定下的要大.     

某高温气冷堆核电厂结构地震反应分析

以某高温气冷堆核电厂结构为原型,利用有限元软件建立三维结构实体模型,开展了模态分析和弹性动力时程分析的数值计算,以探讨某高温气冷堆核电厂的结构特性和抗震性能,并重点分析了在三向地震动作用下高温气冷堆核电厂的加速度、位移反应时程和楼层反应谱.总体上看,高温气冷堆核电厂在两个水平向的刚度比较均匀,楼层反应接近,布局较为合理;在三向地震动作用下,顶层中心点的竖向楼层反应均明显大于两水平方向楼层反应,因此在高温气冷堆核电厂结构设计中,应关注竖向地震动对核电厂地震反应带来的不利影响.     

立式储罐动力反应谱分析

采用有限元方法对工程上常用的储罐进行了有限元分析。给出了相应的建模方法和有限元分析方法,结果与理论计算值进行了比较,证明该模型和采用的求解方法是可靠的。在此基础上进行了模态响应分析及动力反应谱分析,得出了储罐内力及变形值,与规范计算结果进行了比较。为今后储罐的工程设计提供了可靠的参考依据。     

基于强震记录的核电厂抗震标准反应谱研究

依据基岩场地上的汶川地震强震记录,分析了地震动地面峰值和核电站抗震标准反应谱的特性,证明了在推导和使用标准反应谱时所考虑的地面峰值加速度与地面峰值速度之比(PGA/PGV)受地面峰值加速度和震中距的影响,将对标准反应谱形状产生明显的影响.另外还发现了基岩场地的竖向峰值加速度可能要远比通常认为水平向峰值加速度的2/3大....     

多点输入下大跨结构反应谱分析方法研究进展

在大跨度结构的抗震研究领域,多点输入反应谱方法因其形式简洁、物理意义明确、应用方便等优点而获得了广泛重视和迅速发展,并已在一些重大工程项目的抗震分析中得到了应用。本文首先详细阐述了近年来国内外多点输入反应谱分析方法的研究现状;然后介绍了多点输入反应谱法的应用情况,包括基于该方法进行的大跨度结构地震反应分析和抗震可靠度分析;最后,提出了今后研究中一些需要进一步解决的问题。     

软土地基核电厂房动力响应振动台试验

为了分析软土地基－筏基础核电厂房结构地震反应规律和特征,利用地震模拟振动台开展了软土地基－筏基础－核电厂房动力相互作用问题的试验研究。分别进行了表面水平土体模型和表面凹陷土体模型的运动相互作用试验、地基土－筏基础－核电厂房振动台相互作用试验、核电厂房直接固定在振动台面上的刚性基底振动台试验。试验采用圆形叠层剪切模型箱,地基土模型为某工程场地的均匀粉质粘土,其剪切波速为213 m/s;核电厂房简化为3层框架剪力墙结构模型。试验输入波形为美国核电规范常用的RG1.60反应谱合成得到的人工地震动时程。振动台试验结果对比分析表明:土－结构体系中系统的振动周期和阻尼明显大于刚性基底下结构的振动周期和阻尼;相同地震作用下在土－结构动力相互作用体系中结构加速度明显小于刚性基底下的结构加速度反应;而位移明显大于刚性基底下结构的位移。本文的研究成果可为软土地基建立核岛厂房的适应研究提供参考。     

隔震立式储罐地震反应谱分析

基于反应谱理论,研究了的基底隔震储罐的地震响应问题.将储罐简化为三质点体系力学模型,罐内连续液体质量等效为对流质量、脉冲质量和刚性质量,并引入隔震刚度.与时程分析对比,验证反应谱法的适用性,分析隔震立式储罐的地震响应并研究主要参数对隔震储液罐地震响应的影响,主要考虑的参数有:(1)场地类别;(2)隔震周期;(3)高径比.结果表明:反应谱法计算隔震立式储罐地震响应是偏于安全的;随着场地类别和隔震周期的增大,基底剪力减震率逐渐降低,晃动波高变化不明显,隔震后,液动压力呈线性变化,液动压力随着场地类别和高径比的增大而增大,随着隔震周期的增大而减小;高径比存在一定的优化段,在优化段内,基底剪力减震率较大,隔震效果较好.     

随机地震模型及反应谱分析

本文以实际地震加速度的频谱特性和相位谱特性为依据，仿概率统计理论中的高斯概率密度函数，建立了随机地震加速度频数学模型。     

基于分解方法的脉冲型地震动非弹性反应谱分析

本文旨在分析脉冲型地震动中不同频率的地震动分量对于原始地震动幅值及其非弹性反应谱的影响.首先以近期12次大地震的53条典型脉冲型地震动为数据基础, 基于多尺度分解方法获取脉冲型地震动中的高频分量和低频分量.为与传统方法对比, 本文获取了能够表征地震动脉冲特性的卓越分量及滤除卓越分量的剩余分量.然后对比分析原始地震动和4种地震动分量的幅值特征和非弹性反应谱的特性, 以讨论地震动分量对原始地震动幅值参数及其非弹性反应谱的影响.最后结合简谐地震动模型和地震动分量的性质, 讨论脉冲型地震动非弹性反应谱诸多特征的产生原因.分析发现, 低频分量不仅是控制脉冲型地震动速度和位移幅值的主要因素, 其对原始地震动的加速度幅值也具有不可忽略的影响.低频分量也是导致脉冲型地震动非弹性位移比谱偏大以及强度折减系数谱偏小的直接原因, 从而造成结构在脉冲型地震动作用下需要具有更大的非弹性位移以及更高的强度需求.     

求解反应谱的小波方法及汶川地震反应谱分析

采用四阶基数B-样条小波模拟地震动加速度时程,进而建立一种求地震反应的通用方法,解的误差仅来自于对地震动加速度时程的模拟。并用小波分解,将地震波分解为不同周期成分之和,以各分量最大加速度值的大小来衡量其在原波中的比重,可以清楚看到距震中不同远近地震波的性态,并做定量分析和观察各分量卓越周期的变化。求地震波及各分量的反应谱,从各分量的标准加速度反应谱中,可以看到地震波不同周期分量对体系固有周期的影响,这是以往做不到的。将上述方法应用于汶川8.0级地震加速度记录,研究不同地震记录的性态。     

南京江心洲大桥主桥的地震反应谱分析

以南京江心洲大桥主桥为研究对象,采用大型有限元分析软件ANSYS建立了该独塔自锚式悬索桥的三维有限元模型,采用子空间迭代法对该桥模型进行了自振特性的分析,在其中考虑了几何非线性的影响。对该桥模型进行模态分析。在此基础上运用反应谱法计算了该桥的纵向、横向、竖向、纵向＋竖向以及横向＋竖向的地震响应,并针对其主要截面位置进行分析。结果表明,横向地震下的塔底应力比纵向、竖向输入下大,竖向地震作用下主梁地震应力要比横向、纵向地震作用下的大,塔顶位移在纵向＋竖向地震动输入时的位移值最大等。研究结果对同类桥型的工程抗震研究具有参考意义。     

设计改进对核电站厂房楼层反应谱的影响分析

某核电站厂房由于工艺需要进行了设计改进,为保障厂房内核安全相关设备的抗震安全性,需要进行楼层反应谱的评估。考虑不同的场地动力数值模型,在均质场地和分层场地条件下,对比分析了此设计改进厂房与参考电站厂房的自振频率、典型的楼层反应谱及加速度响应。分析结果表明:此设计改进使厂房结构较参考电站偏柔性;在水平X方向及竖直Z向,典型楼层的反应谱峰值偏大,水平Y方向的典型楼层反应谱峰值偏小,且变化幅值均在10%以内。     

核电厂软岩地基地震反应研究

软岩作为核电地基的适宜性问题主要集中在软岩的地震稳定性分析方面,目前我国还没有成熟的计算方法。论文以某核电项目的现场波速试验和室内动力学试验为基础,获得软岩动力学指标,采用一维等效线性化分析方法对核电软岩场地进行了地震反应分析,得到了初步的地震反应结果。在此基础上,综合前人研究所取得的部分成果,对不同剪切波速区段(350 m/s~950 m/s)的软岩,进行了地震反应计算并进行了归纳,进一步验证了软岩对地震波传播的影响规律,并对地震输入界面进行了探讨,提出对重大工程,取剪切波速850 m/s作为地震输入界面。     

核电厂堆芯燃料组件地震反应分析

核电厂堆芯燃料组件在强震作用下难以避免地将产生摩擦、滑移和相互间的碰撞等非线性反应。关于燃料组件之间以及燃料组件与围板之间的碰境模拟对燃料给件地震反应的影响已有计算分析成果,但量,由于摩擦、滑移引起的燃料组件的非线性动力特性在燃料组件地震反应的现有计算模型中还未得到考虑。本文基于试验测定的燃料组件的非线性动力特性,提出了考虑上述因素的燃料组件地震反应分析方法。     

基于神经网络的结构地震反应仿真

提出了基于神经网络的结构地震反应仿真方法，探讨了仿真基本步骤中样本集的准备、目标函数的选取、网络拓扑结构的构建、隐层神经元数目的确定、训练方法的选择以及提高泛化精度的措施等若干实际问题，并通过算例分析验证了本方法的可行性。     

设备所在楼层对设备-结构相互作用的影响

为了研究设备所在楼层位置对设备-结构相互作用的影响,以某高层钢框架为例,将设备分别放置于结构顶层和底层设计了2种设备-结构体系模型,然后利用ANSYS有限元分析软件对整体模型进行地震响应时程分析。分析结果表明:在El Centro波、Taft波和人工波作用下,当设备频率与结构基频调谐时,设备-结构相互作用会令结构动力响应减小而设备动力响应显著增大;设备-结构相互作用的大小与设备所在楼层密切相关:顶层设备与结构间的相互作用比底层更加剧烈,这与位于不同楼层的设备间等效质量以及底端输入激励频谱的差异有关。     

基础隔震结构的能力谱分析方法

能力谱法是一种简单而有效的对结构性能进行评估的静力弹塑性方法。本文将该方法引入到基础隔震结构性能评估中，并充分考虑了基础隔震结构的特点，对应用中的力学模型、横向水平力分布形式、需求谱建立及评估指标等问题进行了分析。最后给出了一个实际算例，并用时程分析法进行检验，证明该方法有一定的可靠性。     

地震波归一化时-频反应谱分析方法

反应谱理论是抗震设计的重要理论之一,但因其包含诸多基本假定,在应用上存在一定局限性,主要表现在:①反应谱理论只能反应结构的最大弹性地震反应,不能反映结构在实际地震反应中可能出现的非弹性特性;②反应谱无法反映结构低周疲劳特性的影响,不能反映结构在实际地震动作用过程中结构性能随时间的变化,无法进行结构在罕遇地震作用下的倒塌分析;③计算经验表明,反应谱的计算主要决定于地震动加速度记录中最强烈的一段;反应谱理论没有考虑地震动持时特性,而持时对结构造成的累积破坏作用小容忽视.     

汶川地震动弹性和弹塑性反应谱分析

利用汶川地震获得的数字强震记录研究了汶川近场无速度脉冲、近场含速度脉冲和远场(盆地效应)地震动的弹性和弹塑性反应谱,后者包括等延性强度折减系数谱Rμ、等延性位移比谱Cu和等强度折减系数位移比谱CR.与相同场地条件PEER近场无速度脉冲、集集近场含速度脉冲地震动的谱进行了比较.汶川近场含速度脉冲地震动的弹性反应谱在0.2～0.8s周期内明显偏小,而它的弹塑性反应谱在短周期段(0.1 ～0.4 s)与汶川近场无速度脉冲地震动谱差别不大,但等延性强度折减系数谱Ru要大于集集地震含速度脉冲地震动的谱,而等延性位移比谱Cu和等强度折减系数位移比谱CR则小于集集地震动情况,此后随周期增长(至0.6 ～1.Os后)它们都逐渐过渡至与集集地震动的谱相当.汶川远场(盆地效应)地震动的弹性反应谱具有较宽并随周期缓慢增长的平台值和较长的特征周期,可达1.7s及以上.提出了远场(盆地效应)与近场地震动的弹性反应比谱和弹塑性位移比谱的概念.