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.     

非比例阻尼线性体系地震反应计算的振型分解反应谱法

以非比例阻尼线性体系地震反应计算实数形式的一般解答为基础,推导得到了非比例阻尼线性体系水平地震作用计算的多种形式,建立了非比例阻尼线性体系地震反应计算振型分解反应谱法的基本过程与步骤。最后,以一个五层剪切型结构为例,通过与各种常用直接积分方法计算结果的比较,证实了本文非比例阻尼线性体系地震反应计算实数形式的一般解答的高精度与可靠性。通过对多种形式地震作用所得地震效应的比较,证实了非比例阻尼线性体系地震反应振型分解反应谱方法的可靠性及可行性。     

考虑土-结构相互作用和岩土参数不确定性的核电厂结构地震响应分析

针对核电厂结构,在考虑土-结构相互作用(SSI)的情况下进行随机地震反应分析,探讨地基岩土参数的不确定性对反应堆厂房楼层反应谱(FRS)的影响。运用ANSYS软件模块建立核电厂(NPP)结构有限元模型,通过设置边界弹簧单元和阻尼装置来考虑SSI效应;并且通过设置具有概率意义的弹簧刚度和阻尼系数,来模拟土特性参数的不确定性。随机响应分析与确定性分析的结果对比,揭示了岩性地基条件下SSI效应对核电厂FRS的影响以及地基岩土参数不确定性对FRS的影响程度。研究表明,在岩性地基条件下,亦不应忽略SSI效应;考虑SSI效应的随机分析模型同确定性模型相比,二者的分析结果较为接近,两方法都可用于NPP的FRS敏感性分析评估之中,并可进行相互比照。     

某核电厂应急指挥中心基础隔震研究

应急指挥中心是核电厂应为紧急核事故而专设的指挥中心,本文对某核电厂应急指挥中心进行基础隔震设计,分析了隔震效果;建立了各楼层的楼层反应谱,对比分析了隔震前后结构楼层反应谱与目标反应谱的关系。结果表明,隔震后结构明显降低了应急指挥中心的地震反应,同时,其楼层反应谱也大大降低,确保核电厂应急指挥中心在应急抢险中充分发挥其功能作用。     

结构-地基动力相互作用时域数值计算模型研究

完全在时域数值分析范畴内，本文对结构一地基动力相互作用系统运动方程进行了深入推导，给出了统一的基本表达形式，简化可获得目前应用的各类主要时域模型。其中，基于结构一地基交界面的位移协调条件及作用力与反作用力平衡方程，推导了动力相互作用分析子结构法模式的时域基本方程。从结构的一般动力平衡方程出发，推导了相互作用直接法模式的基本平衡方程，并基于有限元模型对两类模式间的等价性条件进行了理论验证。     

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。     

地下结构地震反应规范计算方法的对比分析

随着地下空间大规模开发利用,地震灾害对其造成的潜在威胁不容忽视。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》和《地下铁道建筑结构抗震设计规范(DG/TJ08-2064-2009)》建议的分析方法,选取惯性力法、反应位移法(国家规范法、上海规范法)、动力时程方法(线弹性方法、等效线性化方法)三类共5种计算方法,以典型两层双柱三跨地铁车站结构为分析对象进行地震反应的对比验算,对上述计算方法的适应性进行评价。分析结果表明,与动力时程方法相比较,惯性力法计算得到的侧墙剪力值偏大,中柱结果较为接近;对于反应位移法,国家规范方法和上海规范方法的计算模型略有不同,但两者计算结果基本相近,其中土体强制位移、集中地基弹簧、土体动剪切模量等参数取值对计算结果影响显著;对于动力时程方法,线弹性方法和等效线性化方法的结果较为接近,且变化趋势相同。     

结构-地基耦合振动下地震反应谱特性

随着结构震害统计资料的不断增加,许多结构在地震作用下的宏观破坏现象用现有的反应谱理论不能获得合理的解释。在地震中,结构-地基耦合振动十分明显。就此问题出发,利用集总参数法建立了结构-地基耦合振动模型,分析推导了该模型下的地震反应谱公式。通过实例计算得出了耦合体系在不同频率地震波作用下的反应谱曲线,得出了一些有意义的结论。研究结果表明,对于具有浅埋刚性基础的结构体系在考虑耦合后的地震响应值与现有反应谱理论计算值有明显差异,地震作用在较大结构周期跨度上得到折减,同时,耦合体系对特定频率的地震波有吸收作用,现有反应谱理论没有体现这一点有利作用。     

用于地下结构地震反应分析的改进反应加速度法

为考虑结构的存在对反应加速度法中地震输入荷载的影响,基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB 50909—2014）中的反应加速度法,提出将土-结构模型转换为自由场模型的等效方式进行地震反应分析。采用等效自由场进行地震输入荷载计算,近似地考虑了结构的存在对地震输入荷载的影响,以期提高反应加速度法的计算精度。使用有限元软件ABAQUS,采用改进前后反应加速度法对日本大开车站不同工况下的地震反应进行计算。研究结果表明,采用等效自由场计算的地震输入荷载有效提高了反应加速度法的计算精度。在验证等效方式有效性的基础上,分析等效模型宽度的选取对反应加速度法计算结果的影响,建议等效模型边界至结构侧边的距离取为1～3倍结构宽度。     

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....     

核电厂地震PSA方法研究探讨

首先回顾了地震概率安全评价(Seismic Probability Safety Assessment,SPSA)方法的发展历史及应用现状;然后基于SPSA的要素,研究了SPSA方法中需要解决的主要问题,重点是地震易损性分析,并根据SPSA的任务描述SPSA流程,主要探讨电厂走访和继电器评价的方法;最后结合我国概率安全评价(Probability Safety Assessment,PSA)的研究进展、SPSA的基础等实际状况,提出适合我国的SPSA实施路线的建议,以保障核电站地震情况下的安全.     

A simplified multisupport response spectrum method

A simplified multisupport response spectrum method is presented.The structural response is a sum of two components of a structure with a first natural period less than 2 s.The first component is the pseudostatic response caused by the inconsistent motions of the structural supports,and the second is the structural dynamic response to ground motion accelerations.This method is formally consistent with the classical response spectrum method,and the effects of multisupport excitation are considered for any modal response spectrum or modal superposition.If the seismic inputs at each support are the same,the support displacements caused by the pseudostatic response become rigid body displacements.The response spectrum in the case of multisupport excitations then reduces to that for uniform excitations.In other words,this multisupport response spectrum method is a modification and extension of the existing response spectrum method under uniform excitation.Moreover,most of the coherency coefficients in this formulation are simplified by approximating the ground motion excitation as white noise.The results indicate that this simplification can reduce the calculation time while maintaining accuracy.Furthermore,the internal forces obtained by the multisupport response spectrum method are compared with those produced by the traditional response spectrum method in two case studies of existing long-span structures.Because the effects of inconsistent support displacements are not considered in the traditional response spectrum method,the values of internal forces near the supports are underestimated.These regions are important potential failure points and deserve special attention in the seismic design of reticulated structures.     

核电厂取水隧洞抗震分析

运用动力时程反应分析方法,针对百万千瓦级核电厂,利用FLAC3D对其取水隧洞进行了抗震分析.针对场地的岩质特征,对不同围岩下隧洞的内力分布开展具体研究分析,绘制衬砌内力包络图.计算得出的规律可为隧洞抗震分析提供依据.     

核电站抗震研究综述

核电站抗震性一直是核电站设计的主要问题之一。随着此问题各方面研究的深入和研究手段的进步,核电站的抗震计算理论也在不断发展,本文试图根据已有的资料,在核电站抗震问题的一些主要方面（地震输入参数的确定,抗震计算理论,结构与地基的相互作用,支加速度谱及反应谱的确定,建筑物及设备的抗震计算,地基,基础及地下建筑的抗震计算等）研究状况作一些综述,并在此基础上展望一下需要解决的问题。     

楼板谱研究述评

介绍了楼板谱方法的发展与研究现状。详细阐述了主附结构系统的相互作用、调谐、非经典阻尼、多点支撑等动力特性问题,分别介绍了传统楼板谱与新型楼板谱以及多维地震动下楼板谱的研究方法,给出了有待进一步研究的课题。     

Research on the attribution evaluating methods of dynamic effects of various parameter uncertainties on the in-structure floor response spectra of nuclear power plant

Consideration of the dynamic effects of the site and structural parameter uncertainty is required by the standards for nuclear power plants (NPPs) in most countries. The anti-seismic standards provide two basic methods to analyze parameter uncertainty. Directly manually dealing with the calculated floor response spectra (FRS) values of deterministic approaches is the first method. The second method is to perform probability statistical analysis of the FRS results on the basis of the Monte Carlo method. The two methods can only reflect the overall effects of the uncertain parameters, and the results cannot be screened for a certain parameter’s influence and contribution. In this study, based on the dynamic analyses of the floor response spectra of NPPs, a comprehensive index of the assessed impact for various uncertain parameters is presented and recommended, including the correlation coefficient, the regression slope coefficient and Tornado swing. To compensate for the lack of guidance in the NPP seismic standards, the proposed method can effectively be used to evaluate the contributions of various parameters from the aspects of sensitivity, acuity and statistical swing correlations. Finally, examples are provided to verify the set of indicators from systematic and intuitive perspectives, such as the uncertainty of the impact of the structure parameters and the contribution to the FRS of NPPs. The index is sensitive to different types of parameters, which provides a new technique for evaluating the anti-seismic parameters required for NPPs.     

Local seismic network for monitoring of a potential nuclear power plant area

This study presents a plan for seismic monitoring of a region around a potential nuclear power plant. Seismic monitoring is needed to evaluate seismic risk. The International Atomic Energy Agency has set guidelines on seismic hazard evaluation and monitoring of such areas. According to these guidelines, we have made a plan for a local network of seismic stations to collect data for seismic source characterization and seismotectonic interpretations, as well as to monitor seismic activity and natural hazards. The detection and location capability of the network were simulated using different station configurations by computing spatial azimuthal coverages and detection threshold magnitudes. Background noise conditions around Pyhäjoki were analyzed by comparing data from different stations. The annual number of microearthquakes that should be detected with a dense local network centered around Pyhäjoki was estimated. The network should be dense enough to fulfill the requirements of azimuthal coverage better than 180° and automatic event location capability down to ML?～?0 within a distance of 25 km from the site. A network of 10 stations should be enough to reach these goals. With this setup, the detection threshold magnitudes are estimated to be ML?=??0.1 and ML?=?0.1 within a radius of 25 and 50 km from Pyhäjoki, respectively. The annual number of earthquakes detected by the network is estimated to be 2 (ML?≥?～ ?0.1) within 25 km radius and 5 (ML?≥?～?0.1 to ～0.1) within 50 km radius. The location accuracy within 25 km radius is estimated to be 1–2 and 4 km for horizontal coordinates and depth, respectively. Thus, the network is dense enough to map out capable faults with horizontal accuracy of 1–2 km within 25 km radius of the site. The estimation is based on the location accuracies of five existing networks in northern Europe. Local factors, such as seismic noise sources, geology and infrastructure might limit the station configuration and detection and location capability of the network.     

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。