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，損壞后可能會直接或間接造成安全事故。隨著裝機容量的不斷增大，超大型冷卻塔的高度往往超過200 m，遠大于GB/T 50102-2003工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計規(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行地震反應(yīng)分析。

超大型冷卻塔體量大，在進行有限元分析時如果采用實體單元模擬，由于計算量太大可能導致無法正常運算，而如果采用簡化方法進行分析，則可能達不到所要求的精度。本文采用ABAQUS和ANSYS兩種軟件對某超大型冷卻塔進行了有限元對比分析，然后采用ABAQUS軟件對其進行了彈塑性時程分析，較好地平衡了精度和計算量兩方面的要求，獲得了比較準確、合理的計算結(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行模態(tài)分析和彈性時程分析，對比其分析結(jié)果。

建模時，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，且計算效率較高。ABAQUS中塔筒采用S4R(4節(jié)點四邊形有限薄膜應(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，可用于多層復合材料的模擬，并可考慮剪切變形的影響，且計算效率較高。……