超大型冷卻塔的地震反應(yīng)分析

徐榮彬

0 引言

超大型冷卻塔是核電廠中與核安全有關(guān)的重要物項(xiàng)，損壞后可能會直接或間接造成安全事故。隨著裝機(jī)容量的不斷增大，超大型冷卻塔的高度往往超過200 m，遠(yuǎn)大于GB/T 50102-2003工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范［1］中塔高165 m的限制。對于小型冷卻塔，地震作用效應(yīng)一般較小，可不予考慮;但是對于超大型冷卻塔，地震作用卻有可能成為控制荷載［2］。為保證結(jié)構(gòu)安全可靠，有必要對超大型冷卻塔進(jìn)行地震反應(yīng)分析。

超大型冷卻塔體量大，在進(jìn)行有限元分析時(shí)如果采用實(shí)體單元模擬，由于計(jì)算量太大可能導(dǎo)致無法正常運(yùn)算，而如果采用簡化方法進(jìn)行分析，則可能達(dá)不到所要求的精度。本文采用ABAQUS和ANSYS兩種軟件對某超大型冷卻塔進(jìn)行了有限元對比分析，然后采用ABAQUS軟件對其進(jìn)行了彈塑性時(shí)程分析，較好地平衡了精度和計(jì)算量兩方面的要求，獲得了比較準(zhǔn)確、合理的計(jì)算結(jié)果。

1 建模方法

本文研究的超大型冷卻塔為一座淋水面積為22 000 m2的逆流式自然通風(fēng)雙曲線冷卻塔，塔總高235 m，底面直徑182 m，塔殼頂部直徑為111．2 m，塔殼喉部高176．25 m，喉部直徑104．39 m，通風(fēng)筒殼體最小厚度為390 mm，最大厚度為2 000 mm，塔殼由60對人字形斜支柱支承，斜支柱直徑1 900 mm。

本文首先選用ANSYS和ABAQUS兩種軟件對該冷卻塔模型進(jìn)行模態(tài)分析和彈性時(shí)程分析，對比其分析結(jié)果。

建模時(shí)，ANSYS中塔筒采用Shell43模擬，該殼單元既具有彎曲能力，又具有膜力，可以承受平面內(nèi)荷載和法向荷載，并可考慮剪切變形的影響，且計(jì)算效率較高。ABAQUS中塔筒采用S4R(4節(jié)點(diǎn)四邊形有限薄膜應(yīng)變線性減縮積分殼單元)模擬，該單元性能穩(wěn)定，適用范圍廣，可用于多層復(fù)合材料的模擬，并可考慮剪切變形的影響，且計(jì)算效率較高。……