AP1000临时顶盖结构应力分析及其优化设计

发布时间：2020-11-20 17:23

　　 AP1000临时顶盖是核岛建筑结构中的重要防护结构,其在日常吊装使用时的便捷性对吊装施工的质量和工期有着较大的影响,该结构的力学性能决定了对安全壳内部的设备保护程度以及关乎核岛的安全。改进临时顶盖的结构,对降低可操作难度、提升安全防护性能、节约成本和缩短工期有着重要的意义。本文以应用于AP1000核电站工程建设为目的,以AP1000临时顶盖为研究对象,针对原有结构设计存在桁架高度过高、开口面积不足、抗风载能力不足等问题对顶盖结构设计进行改进,并采用有限元软件ANSYS对改进后的结构进行应力分析,最后再采用扩展后的满应力法完成对结构杆件的截面优化。主要研究内容如下:(1)对连接桁架构造、开口部件、腹板空间桁架结构和运行结构进行了改进,将顶部桁架高度由6220mm降低为3105mm以及开口面积由210.6m~2拓宽到423.8m~2;为了便于运输和拆装,将整体结构分成了5个子模块;根据顶盖自身结构特点对吊装的吊点布局进行研究,对比分析2种方案的优缺点后最终采用8个吊点的布局设计。(2)基于有限元软件ANSYS分别建立吊装、工作、非作业有限元模型,通过分析吊装工况下的力学特性验证其吊装方案的可行性;通过分析工作和非作业工况下顶盖应力大小、位移大小以及屈曲特征值,并对比分析5种工况下顶盖对筒体应力和应变的影响,从而验证结构设计的合理性和安全性。(3)将临时顶盖的所有组成杆件分成6组,采用拓展后的满应力法对杆件的截面积进行迭代计算,在满足应力、位移以及稳定性要求下完成对杆件截面优化选型,经过四次优化后,顶盖的总重由原来重86.1t降低为59.8t,其减少了31%的重量,从而进一步降低了其对下筒体的影响以及节约成本。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM623;TU318
【部分图文】：

上研究背景之下，中国核工业建设集团公司发起了“AP1000/应堆厂房临时顶盖结构设计优化及应用”项目研究，中国核工司承接了该课题研究工作，并与南华大学一起开展了对该课题化技术和开顶法吊装技术在 AP1000 核电技术中均是大量使模块化技术主要目的是为了保证施工的质量和缩短整体施工工模块放在特定环境下同时开展相应工作来达到目的。模块化技在厂房内进行大量的施工操作，避免了在外界施工受到环境的了工作效率和保证了质量。同样模块化技术也带来了现场无法在施工及运输的过程中其位移量的保障成为了难点。筒体内大在反应堆厂房环吊及穹顶就位前，利用厂房外的大吊车，将主后，越过安全壳筒体直接将设备、模块垂直吊装就位[7]。AP1子模块及相应的构造见图 1.1。

架改进构设计中有两层环形连接桁架（因为考虑从筒体 1架高顶盖。避免临时顶盖与内部已安装物项发生碰效果。究在反应堆厂房 CV3 环的环轨梁做基础，建造电部结构物项目进行成品保护。由于临时顶盖用于 3涉及与已安装物项的碰撞。经过分析，对连接桁架架，并根据实际情况对结构型式及高度进行修改设量降低高度，将临时顶盖顶部桁架钢结构重新建模的距离，减小弧形钢架的高度，同时减低顶盖立杆计拓宽了开口面积，顶部桁架高度为 6220mm（见，在拓宽开口面积的基础上，重新建模，将顶部桁，结构试图见图 2.3。其后期开口图见图 2.4。

图 2.3 二次修改视图 图 2.4 后期开口Figure 2.3 Secondary modification view Figure 2.4 Late opening（2）顶部天窗设计改进本文根据某设计要求 “天窗开启宽度应不小于 16m，且可开启区域不小于00m2”，根据此要求需要开启区域为 16x25m=400m2，而在徐大堡科研结构设中开启区域面积为 9x23.4m=210.6m2，原设计无法满足现有设计需求，此处需进行优化。经过对结构改进后，开口面积可达到 402.966+20.9 = 423.8 ㎡（见 2.6）。
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本文编号：2891747