AP1000结构模块墙体分层浇筑混凝土时的变形及抗震性能研究

发布时间：2020-06-09 20:48

【摘要】：随着能源需求的持续增长以及能源结构的调整需求,核能正受到越来越广泛的重视,对于核电工程相关热点问题的研究势在必行。我国第三代核电堆型AP1000结构模块墙体采用双钢板混凝土结构,对于此种结构的研究多集中在民用建筑的钢板混凝土组合剪力墙,对核电工程相关的研究仍处于初步阶段,尤其抗震设计缺少相应的设计规范,另外,结构模块自身支架系统设计时考虑的主要是模块的运输和吊装荷载,对浇筑混凝土时的侧压力考虑不足,导致目前模块变形成为关键问题,针对上述核电工程钢板混凝土结构的研究和应用中存在的问题,本文开展了以下研究工作。首先针对AP1000结构模块墙体用的自密实混凝土利用正交试验进行了配合比设计,对混凝土的抗压强度、劈拉强度及坍落扩展度进行测定,得到了力学和工作性能良好的自密实混凝土配合比。制作了墙体模块的典型单元试验模型,进行了混凝土分层浇筑试验,得到混凝土侧压力与浇筑高度的关系,并对墙体的变形及应变进行了分析,研究表明:在分层浇筑过程中,自密实混凝土侧压力沿高度方向呈线性变化,且自其底部向上,侧压力逐渐减小,最大侧压力出现在浇筑当前层的底部,为按液压公式P=?h计算的50%~80%,同时,先期凝结的混凝土侧压力降低。根据试验确定的侧压力分布规律,利用有限元软件ABAQUS对试验模型进行了数值模拟,模拟结果与试验结果拟合较好;建立两种实际墙体模型,对其进行了不同浇筑高度下分层浇筑工况的数值模拟,确定合理的单层浇筑高度为5m。根据模拟结果确定了槽钢应力和钢板变形为关键的控制条件,并推导出二者的计算公式,在此基础上,对结构模块墙体的关键设计参数进行扩参分析,结果表明:实际工程设计偏于保守,可小幅增大角钢和槽钢间距,以达到提高施工效率、节约成本的目的。论文的研究可为核电工程设计与施工提供参考。设计10种不同参数的结构模块墙体,利用有限元软件ABAQUS研究钢板厚度、角钢间距和槽钢间距对其抗震性能的影响,通过滞回曲线和骨架曲线等研究墙体承载力、刚度及耗能能力,在此基础上,对其刚度计算模型进行简化,提出初始刚度的计算公式,为核电相关的钢板混凝土结构抗震设计提供理论支撑,论文的研究成果对我国核电工程的发展具有重要的意义。
【图文】：

示意图,钢板混凝土,组合结构,示意图

a）外包钢板混凝土剪力墙（b）核电相关结构模块墙体图 1.1 钢板混凝土组合结构示意图电工程钢板混凝土结构研究现状核电工程钢板混凝土结构的研究最早开始于上个世纪八十年代可行性、成本等角度进行了研究[18,19]。90 年代，我国也进行研究。euchi[20]等人研究了栓钉间距对钢板屈曲的影响，，得到了钢板混凝土结构具有更好的延性和承载力的结论。aki[21-23]、Emori[24]、熊峰[25]和 Danay 等[26]等对钢板混凝土墙体研究，推导出正方形钢板混凝土墙体面内剪应力计算方程和剪Danay 把栓钉简化为剪切弹簧，利用力的平衡，推导出抗剪栓[27]

照片,抗压强度试验,试块,压力试验机

（a）YAW2000 压力试验机（b）试块压坏后照片图 2.1 抗压强度试验.2劈拉强度试验混凝土劈拉强度试验每组制作 3 个截面为 100mm 的立方体试块，试验 2.2 所示。）DNS300 压力试验机压试块照片（b）试块压坏后照片
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528;TU352.11

【相似文献】