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核電站安全殼的固有特性分析

文檔作者：王天運(yùn) ，張力軍，劉立勝文檔來源： 1總參工程兵科研三所2防化指揮工程學(xué)院3武漢理工大學(xué)理學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月13日
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2004年第4期 人防科研 總第24期
核電站安全殼的固有特性分析
王天運(yùn) ，張力軍 ，劉立勝
(1總參工程兵科研三所2防化指揮工程學(xué)院3武漢理工大學(xué)理學(xué)院)
摘要本文是核電站遭襲后果評估的一部分內(nèi)容，不考慮核電站安全殼內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和設(shè)備、管
道，僅對安全殼的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的固有特性進(jìn)行分析，從而得出安全殼振動模態(tài)的各階頻率。
關(guān)鍵詞安全殼固有特性頻率
1 安全殼結(jié)構(gòu)簡介和材料參數(shù)
安全殼是防止放射性裂變產(chǎn)物向環(huán)境釋放的最后一道屏障[。](如圖1)，是帶穹頂及環(huán)梁
和平底板的立式園筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑2．6m，筒體部分高35．1m，整個結(jié)構(gòu)(自底板的底面至穹
頂)總高為73m，筒體與穹頂?shù)谋诤窬鶠?m，內(nèi)壁均襯有鋼襯里。安全殼筒體及穹頂?shù)幕炷?
：七采用C40級，底板采用C30級，均按6o天強(qiáng)度為準(zhǔn)。混凝土的材料參數(shù)為：彈性模量E：
30Gpa；泊松比 ：0．167；質(zhì)量密度9：2500kg／m3。
2 安全殼的三維有限元模型
根據(jù)安全殼結(jié)構(gòu)尺寸，不考慮安全殼內(nèi)壁上錨固的設(shè)備以及扶壁、開口等因素的影響，
建立了三維有限元模型進(jìn)行安全殼自由振動時的模態(tài)分析。為簡化起見，假設(shè)混凝土為彈
性材料，底部基礎(chǔ)的影響被忽略不計(jì)，結(jié)構(gòu)的底部被全部固支(圖2)。
圖1 安全殼結(jié)構(gòu) 圖2 混凝土安全殼的有限元模型及約束形式
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· 24 · 人防科研 2004互
有限元分析單元采用三維實(shí)體八節(jié)點(diǎn)單元剖分，共劃分了10624個單元，42818個節(jié)點(diǎn)，
網(wǎng)格剖分結(jié)果見圖2。
3 計(jì)算結(jié)果
核電站安全殼固有特性的分析采用ANSYS有限元分析程序進(jìn)行，其三維振型見圖3，安
全殼底部完全固定時的固有頻率計(jì)算結(jié)果見表1。
’t _ ： ‘ 一I E 4 t ， 一
x—Y平面 x—Z平面
(a)第一振型
x—y平面
(b)第二振型
X-Z平面
x—Y平面 x—Z平面
(C)第三振型
田
◆
‘ 墉 ? ‘三一 T 疊!：： !!一 。
x—Y平面 x—Z平面
(d)第四振型
x—y平面 x—Z平面
(f)第六振型
x—y平面 x—Z平面
(g)第七振型
圖3 安全殼體的振型圖
(下接第28頁)
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·28 · 人防科研 2004點(diǎn)
程口部更為突出。因此，工程防水設(shè)計(jì)及施工應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)、因地
制宜、綜合治理”的原則綜合治理。本文對于地下工程防雨水及綠化用水提出了幾點(diǎn)意見，
供廣大設(shè)計(jì)施】：和科研工作者參考。
參考文獻(xiàn)
l 國家人民防空辦公室．地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108—2001)．中國計(jì)劃出版社．
2 國家人民防空辦公室．地下工程防水技術(shù)手冊．解放軍出版社．
3 偽裝教范．中國人民解放軍總參謀部工程兵部．
4 賈治勇，劉朝，劉國權(quán)．淺埋防護(hù)工程面臨的偵察威脅與偽裝隱身對策．防護(hù)工程第八次學(xué)術(shù)年會．
(上接第24頁)
4 結(jié)果分析
(1)核電站安全殼的固有頻率為3．57～11．15Hz，與試驗(yàn)值相差不大，利用三維有限元模
型計(jì)算出的結(jié)果很好地反映了核電站安全殼自由振動時的振型；
(2)由于假設(shè)安全殼底部被完全約束，安全殼的第一振型的偏移量隨距底部的距離的增
大而變大；第二、第三、第五和第七振型以安全殼簡體中部偏移為最大，而第四振型以環(huán)梁附
近的偏移為最大，第六振型以殼體頂部的振動偏移為主；
(3)在對安全殼劃分有限單元時沒有考慮底部具體的支撐形式以及安全殼簡體的半地
下室結(jié)構(gòu)，與具體情況有一定的差異。
參考文 獻(xiàn)
1 夏祖諷，王天真．秦山核電廠預(yù)應(yīng)力安全殼在內(nèi)壓和地震作用下的承載能力的安全性．第七屆全國反
應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)會議論文集．P412 415．
2 王天運(yùn)．核電站遭襲后安全殼動力響應(yīng)非線性分析．武漢理工大學(xué)博士論文，2003．
3 王天運(yùn)，任輝啟等．爆炸沖擊波作用下核電站安全殼動力分析模型．武漢理工大學(xué)學(xué)報，、 ．25，No．9，
2()()3．

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