【摘要】：核電作為一種安全高效的能源,是中國(guó)當(dāng)前及以后主要發(fā)展的能源形式之一,保障核電工程結(jié)構(gòu)安全是保障核電安全的關(guān)鍵。安全殼是核電站中標(biāo)志性建筑,是防止放射性物質(zhì)泄漏的最后一道屏障,其安全重要性不言而喻。本文以國(guó)產(chǎn)先進(jìn)核電廠CPR1000的安全殼為研究對(duì)象,采用ANSYS軟件建立了安全殼有限元模型,著重分析了安全殼在內(nèi)壓作用和地震作用下的破壞機(jī)理,為核電站安全殼的設(shè)計(jì)和建造提供依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： (1)準(zhǔn)確合理模擬預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的相互作用是建立安全殼有限元模型的關(guān)鍵。本文著重探討了安全殼中預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間相互作用的模擬方法,即采用桿單元模擬預(yù)應(yīng)力筋和共用節(jié)點(diǎn)法來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土的相互作用。鋼筋內(nèi)力的計(jì)算結(jié)果表明,本文提出的方法能準(zhǔn)確合理地模擬預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的相互作用,為安全殼的非線性損傷分析奠定了基礎(chǔ)。 (2)在內(nèi)壓作用下,扶壁柱、設(shè)備孔周圍、環(huán)梁附近和筒體底部的位置是應(yīng)力較大的區(qū)域,尤其是設(shè)備孔周圍和基底部位應(yīng)予以重視。在0.4MPa設(shè)計(jì)事故內(nèi)壓作用下,安全殼沒(méi)有開裂,滿足核電廠安全殼的設(shè)計(jì)使用要求。隨著內(nèi)壓的增大,安全殼首先在設(shè)備孔上下側(cè)開裂,并逐步擴(kuò)展,然后設(shè)備孔左右兩側(cè)也出現(xiàn)了裂縫,在0.8MPa時(shí),孔口附近的混凝土開裂嚴(yán)重,但鋼襯里的最大應(yīng)力仍然小于材料的屈服極限,安全殼還可以起到它防輻射的功能。 (3)無(wú)論是剛性基礎(chǔ)模型還是粘彈性邊界的彈性地基模型的地震響應(yīng)分析,結(jié)果均表明CPR1000的安全殼在峰值加速度為0.3g(水平)+0.2g(豎向)(RG1.60譜人工波)的地震作用下沒(méi)有出現(xiàn)損傷開裂現(xiàn)象。但峰值加速度達(dá)到0.4g(水平)+0.27g(豎向)時(shí)安全殼出現(xiàn)了損傷開裂現(xiàn)象,損傷部位發(fā)生在基座附近。 (4)經(jīng)歷過(guò)強(qiáng)震0.5g(水平)+0.33g(豎向)的CPR1000安全殼,盡管在基座附近出現(xiàn)了少許的損傷,但還可以承擔(dān)0.4MPa的設(shè)計(jì)內(nèi)壓而不發(fā)生損傷擴(kuò)展現(xiàn)象,表明該安全殼具有相當(dāng)?shù)目拐鹉芰罢鸷蟪袎耗芰Α?br>【圖文】：

2.1 CPR1000安全殼組成CPR1000安全殼結(jié)構(gòu)由底板、筒體和穹頂組成，如圖2.1所示。安全殼內(nèi)徑37m,筒體部分高50.11m，，底板底面至穹頂?shù)目偢?6.68m，筒體的正常壁厚0.9m,穹頂?shù)恼：穸?.8m,在標(biāo)高22.9m方位角0°位置設(shè)有直徑為7.4m的設(shè)備孔。筒體外側(cè)設(shè)置了四個(gè)互成90°的扶壁柱。筒體部分設(shè)有兩層環(huán)向及一層豎向預(yù)應(yīng)力鋼束，豎向預(yù)應(yīng)力鋼束的上端錯(cuò)固在環(huán)梁的頂面，下端則錯(cuò)固在安全殼底板上。穹頂部分則布置了三層預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束錯(cuò)固在環(huán)梁上。預(yù)應(yīng)力鋼束采用1860級(jí)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，采用后張法施加預(yù)應(yīng)力。豎向預(yù)應(yīng)力鋼束橫截面積為5400 mm2,數(shù)量為144根；環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束橫截面積為2850mm2，數(shù)量為223根；穹頂預(yù)應(yīng)力鋼束與筒體的環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束相同

之差)如表2.3所示，最大相對(duì)偏差基本都在6%以內(nèi)。最大相對(duì)偏差11.4%發(fā)生在豎向預(yù)應(yīng)力筋單元上，主要發(fā)生在設(shè)備孔周圍(如圖2.5 (a)所示)，這是由于這里的預(yù)應(yīng)力筋彎曲比較厲害造成的。隨著內(nèi)壓的施加，預(yù)應(yīng)力筋單元的內(nèi)力逐步增加，表明預(yù)應(yīng)力筋對(duì)安全殼承受內(nèi)壓起到了很大的作用。計(jì)算結(jié)果表明本文采用的預(yù)應(yīng)力筋與混凝土相互作用的模擬方法是可行且合理的。-15 -
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM623.8;TU312.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2680205