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《大连理工大学》 2016年
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深厚覆盖层条件下核电厂地震响应数值模型研究与应用

宋建希  
【摘要】:日前,我国的雾霾污染日益严重并受到广泛关注,加快“核电能源发展”战略被重新提上日程。随着能源需求不断增长,以核电为代表的清洁能源日益占有重要地位。但随着岩基等优质场地日益稀缺,在深厚覆盖层条件下建核电厂的适宜性论证工作迫在眉睫。本文以某180米深的核电非岩性覆盖层场地和上层反应堆厂房为研究对象,考虑土体在动力荷载下的非线性效应。基于等价线性法和一维剪切波传播理论编制了等价线性法频域C++程序,并以通用软件ANSYS为平台进行二次开发,实现了等价线性法的时域计算模型,分别将自编的时频域程序与工程上广泛应用的SHAKE91程序进行了地基自由场结果对比,验证了所开发程序的合理性。最后,对比岩性地基与深厚覆盖层场地下的核电厂房楼层反应谱,讨论了深厚覆盖层对核电上部结构地震响应的影响。具体主要包括以下几个方面:(1)介绍了邓肯-张(Duncan-Chang)这一工程中常用的地基静力模型,简要阐述了邓肯—张E-v模型和E-B模型的区别和联系,以邓肯—张E-v模型为理论基础,在ANSYS平台上实现了该模型的计算程序,且考虑了地基上部结构分步逐级加载的实际情况。针对某一核电厂的深厚覆盖层地基进行了静力计算,得到了该地基模型静力场的位移和应力结果。(2)对间接考虑土体动力非线性的等价线性法理论进行了介绍。总结了该方法的优点和不足以及发展现状,对等价线性法的基本迭代理论进行了详细介绍。介绍了一维剪切波传播理论,将该理论与等价线性法相结合,基于C++平台编制了等价线性法频域计算程序,并对层状地基自由场动力分析的影响因素进行了研究,最后与国内外广泛应用的SHAKE91程序进行了算例对比,验证了所开发C++程序的准确性,同时为等价线性法时域程序的实现提供了参考。(3)结合等价线性法和时域下的逐步积分动力计算理论,基于ANSYS软件的二次开发实现了时域下的等价线性法计算。建立场地土体的三维有限元模型,根据不同地震波的输入模式,确定模型底面及侧面边界的约束情况。网格尺寸根据地基材料特性选定,使地震波的主频成份得以通过。在时域方法的实现过程中对时域计算模型的建立、模型边界的处理、地震动的等效输入以及阻尼的计算方法进行了详细的讨论和介绍。(4)对比基岩条件下和深厚覆盖层条件下核电结构关键点处的楼层加速度反应谱,简要分析了深厚覆盖层对上部结构地震动响应的影响。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU311.3

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【参考文献】
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