序列型地震下AP1000核岛结构动力响应与损伤演化分析

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目前国内外核岛结构的抗震性能研究大多采用单一地震进行输入,实际上主震之后往往伴随多次强余震,在经历主震后,核岛结构是否仍具有足够的性能抵抗强余震作用,多次地震作用下核岛结构的抗震性能状态如何,这些问题都有待进一步研究。本文以AP1000核岛结构为研究对象,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立了考虑设备闸门和人员闸门的AP1000核岛结构分析模型,并与国内外文献对比了模态分析结果,验证模型的准确性;分析了不同类型土的剪切波速对AP1000核岛结构地震响应的影响;采用重复法构造了七条主余震序列型地震动,分析了核岛结构在主震阶段和余震阶段的地震响应和损伤发展情况;采用随机法构造了三条余震条数为5的地震波,分析了核岛结构在主震阶段和各余震阶段的地震响应和损伤发展情况;对比分析了两种主余震构造方法在各个工况的余震时段屏蔽厂房顶点的塑性位移增量、各余震阶段屏蔽厂房的混凝土拉伸损伤云图、结构自振周期的变化情况。通过上述几个方面的研究得出了以下结论:1.在同样的地震动峰值加速度下,剪切波速大的地震波对AP1000核岛结构产生的加速度、位移等地震响应更大,对AP1000核岛结构进行地震分析时,选取剪切波速大于700m/s的地震波比较合适;2.AP1000核岛结构在重复法构造的主余震作用下,地震输入强度分别为0.3g、0.6g、0.9g时,屏蔽厂房和安全壳在主震时段的水平加速度和竖直加速度响应略大于余震时段的水平和竖直加速度响应,屏蔽厂房在部分工况下出现余震时段的位移峰值大于主震时段的位移峰值,余震造成了屏蔽厂房塑性损伤的加剧,各工况下安全壳在主震时段的位移响应略大于余震时段的位移响应,安全壳处于安全的弹性阶段;3.在3组随机法构造的主余震序列型地震动作用下,当输入加速度峰值在0.3g~1.2g范围内时,由于采用随机法构造的主余震存在某一余震反应谱峰值对应的周期比主震更加接近核岛结构的基本周期,屏蔽厂房和安全壳顶点的加速度峰值和位移在主震和余震阶段相差较大,余震强度小于主震强度时,部分工况的余震节点加速度响应和位移响应超过了主震,随着地震强度的加大,屏蔽厂房出现了不同程度的塑性位移变形,余震在主震完成后对屏蔽厂房形成了二次危害,加大了屏蔽厂房的塑性位移变形,安全壳未出现明显塑性位移,仍处于弹性阶段;4.屏蔽厂房顶点在主震时段和余震时段均出现了不同程度的塑性位移,余震时段相对于主震时段产生的竖向塑性位移远小于主震时段产生的塑性位移,小部分工况下余震时段相对于主震时段产生的水平向塑性位移超过了主震时段产生的塑性位移,余震对屏蔽厂房竖向破坏不大,水平向会出现较为明显的塑性位移,产生的累计损伤不容忽视。5.两种主余震作用下,核岛结构的第一阶自振频率均随着主震和各阶余震的发生而出现不同程度的减小,各工况主震时段结构第一阶自振频率的减幅均大于余震时段的减幅,随机法构造的主余震作用下结构在主震和前三阶余震的自振频率减幅较大,后两阶余震的自振频率减幅较小。
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