核电厂钢板混凝土墙平面外受力性能研究

发布时间：2017-11-06 00:23

  本文关键词：核电厂钢板混凝土墙平面外受力性能研究

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【摘要】：核电作为一种清洁能源越来越受到世界各国的重视,但中国核电发电量占总发电量的比例却仍然远远低于国际平均水平。为加快我国核电事业的发展步伐并保证核电工程项目的安全运营,我国引进了美国西屋公司设计的AP1000压水堆核电项目,并在其基础上研发了CAP1400压水堆核电项目。为提高结构受力性能和施工模块化程度,AP1000和CAP1400核电项目的核安全相关结构模块大量地采用了钢板混凝土结构。钢板混凝土结构由双侧或单侧表面钢板和内部混凝土构成。与普通钢筋混凝土结构不同的是,两层表面钢板之间的混凝土中没有配置钢筋;钢板与混凝土之间由焊接于钢板内表面的栓钉拉结;两层表面钢板之间由连接件拉结,起到抗剪的作用。作为一种组合结构,钢板混凝土结构不仅具有较高的承载能力、较好的延性以及卓越的抗震性能,而且抗冲击性能好,抵御爆炸和冲击能力强。此外,钢板混凝土结构的施工特点还可以实现施工安装模块化,适应现代化施工的需求,大大提高结构施工效率,缩短建造工期。但是目前在建筑结构中特别是核电厂房结构中钢板混凝土墙仅被少量应用,这些工程应用大部分都没有专用的规范标准,往往是以具体的工程经验和通行做法为依据。国内外也并未深入开展在这一领域的相关研究工作。基于此本文针对这一问题完成的主要工作包括:1.为明确剪跨比对钢板混凝土墙平面外受力性能的影响规律,完成了4个钢板混凝土墙试件的平面外受力性能试验,分析平面外荷载作用下构件的承载力、变形、破坏模式及钢板屈曲特性等力学性能,探讨了不同试件之间力学性能和试验现象出现区别的原因。2.通过整理和分析试验数据,对各试件的应变分布情况和极限承载力进行了综合比较,得到了试件极限承载力与试件剪跨比之间变化关系,并与现有国内外规范进行对比,结果表明:平面外承载力随剪跨比的增大而减小,现有的规范公式不能很好地解释本文的试验结果,本文通过线性拟合提出了一种建议方法来计算极限承载力。3.通过参照已有的经典试验结果,本文采用ABAQUS软件建立了精细化的有限元模型,在模型中考虑了材料和几何非线性、钢板与混凝土之间的接触问题,并与试验进行了对比。结果表明,有限元数值计算结果能良好地符合试验结果,本文建立的有限元模型可以用来模拟钢板混凝土墙的平面外受力性能。4.利用本文建立的有限元模型,对影响钢板混凝土墙面外受力性能的主要参数进行了分析,包括栓钉间距、钢板厚度。结合试验和有限元分析结果,指出了钢板混凝土墙面外受力性能随参数变化的原因,并提出了在一定情况下不同破坏形态之间转化的参数临界值。结果表明:可以通过对栓钉间距与钢板厚度的控制来使得钢板屈服,从而保证无抗剪加强件的钢板混凝土墙在平面外可以达到弯剪破坏形式。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9

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