压水堆核电厂大型钢板混凝土结构模块吊装失效分析

压水堆核电厂大型钢板混凝土构造模块吊装无效剖析纲要以CAP1400压水堆核电厂中的大型CA01构造模块为例，使用ANSYS有限元剖析软件，对其在吊点无效、加支撑的极端工况下的模块自己产生的影响进行研究，并通过弹性屈曲剖析来获取CA01模块吊装下的各阶屈曲模态，利用改良的一致缺点模态法来研究初始缺点对吊装的影响。为压水堆核电厂大型构造模块的吊装剖析方法供给了新的思路，填充了这一领域的空白。重点词：CAP1400，吊点无效，屈曲，模态序言【1】CAP1400核电厂在建筑过程中大批采纳模块化建筑技术。CA01模块是核岛厂房中最为重要的构造模块，其包含了换料水池、堆芯、蒸发器隔间和稳压器隔间，其表示如图1。图1CA01模块表示图在电厂建筑过程中，CA01模块采纳工厂预制子模块，现场拼装组合，最后整体吊装就位的施工方法。因为 CA01模块的吊装重量超出1000吨，所以有必需对CA01模块进行吊装无效剖析和弹性屈曲剖析，以对吊装过程进行较为详尽和深入的研究，此中吊装无效指的是吊装中的吊点无效。通过弹性屈曲剖析来获取 CA01模块吊装下的各阶屈曲模态，并利用改良的一致缺点模态法来研究初始缺点对吊装的影响。剖析模型介绍CA01模块吊装剖析模型见图 2。CA01模块采纳双侧钢板中间利用角钢槽钢桁架连结的构造形式，此中钢板和角钢采纳SHELL43单元模拟，槽钢采纳BEAM188单元进行模拟。整个剖析模型合计SHELL43 110067单

元个，BEAM188单48358个。CA01模块吊装共设置 8个吊点。元吊点部署见3。图萄A01 模块吊装剖析模型 图3CA01模块吊点部署图剖析包含了三个荷载工况，详细以下：荷载组合1：L0gz荷载组合2：1.0gz+0.1gx荷载组合3：1.0gz+0.1gy此中：gx，gy，gz分别为X，Y，Z方向上的加快度，取值为10m/s2。弹性屈曲剖析3.1特点值屈曲剖析特点值屈曲剖析用来展望一个理想线性构造的理论屈曲强度，能够获取构造的临界荷载和屈曲形状，而且为非线性屈曲剖析供给参照荷载值。采纳BlOck-LanczOs方法求得构造的前6阶特点值，控制方程为式中，为特点值，即往常意义上的荷载因子，为特点位移向量；为构造的弹性刚度矩阵，为参照初应力矩阵。鉴于上述理论，对构造在三种不一样荷载工况下进行特点值屈曲剖析，计算结果如图 4〜6。特点值汇总见表1。经过计算剖析能够发现，CA01模块吊装中，构造整体弹性屈曲主要发生在堆芯和东侧蒸汽发生器隔间。但是在荷载组合 2作用下，CA01模块吊装中，弹性屈曲仅发生在局部。表1特点值屈曲剖析结果特点值剖析(前6阶)BUCKLINGANALYSIS(TheFirstSixMOdes)荷载组合1LoadCombination∏.8691.9031.9542.0152.2102.527荷载组合2LoadCombination21.4631.7171.7801.9161.9312.072荷载组合3LoadCombination31.8712.0192.0462.0482.3692.558图4前六阶屈曲模态-荷载组合1图5前六阶屈曲模态-荷载组合2图6前六阶屈曲模态-荷载组合33.2考虑初始缺点的吊装剖析在三种荷载组合作用下，引入屈曲模态缺点散布来研究初始缺点对CA01模块吊装的影响。应用一致缺点模态法引入初始缺点的过程中存在着没有考虑缺点的随机散布问题，所以本节的计算考虑了多阶屈曲模态缺点散布的叠加。利用以下公式来确立构造缺点散布形式：式中：-构造的缺点散布形式结点位移向量矩阵，-结构的第n阶屈曲模态影响系数， -构造的第 n阶屈曲模态结点位移向量矩阵。经过图4能够发现，在荷载组合1作用下，第1和2阶屈曲模态能够反应CA01模块吊装过程下的屈曲形态，所以采纳以下缺点散布形式（缺点散布形式1）图7为荷载组合1作用下，无缺点状态和考虑初始缺点状况下的CA01模块吊装计算对照。经过对照能够看出，初始缺点的引入，吊装中CA01模块变形有所增大，特别是堆芯部位和东侧蒸汽发生器隔间，也就是引入初始缺点的位置。CA01模块整体变形增添幅度不大，仅为6.1%。a.完美构造b.缺点构造图7吊装剖析对照-荷载组合1（缺点散布形式 1）经过图5能够发现，在荷载组合 2作用下，第3和4阶屈曲模态发生在东侧蒸汽发生器隔间，第5和第6阶屈曲模态发生在堆芯。所以采纳以下缺点散布形式：（缺点散布形式2）（缺点散布形式 3）图8为荷载组合 2作用下，引入缺点散布形式 2后的吊装剖析对照。经过剖析能够发现，缺点散布形式 2对吊装影响较小。a.完美构造 b.缺点构造图8吊装剖析对照-荷载组合2（缺点散布形式2）图9为荷载组合2作用下，引入缺点散布形式3后的吊装剖析对照。经过剖析能够发现，缺点散布形式2对吊装影响较小。a.完美构造 b.缺点构造图9吊装剖析对照-荷载组合2（缺点散布形式3）经过图6能够发现，在荷载组合3作用下，前3阶屈曲模态均发生在堆芯，第4阶屈曲模态发生在东侧蒸汽发生器隔间，所以采纳以下缺点散布形式：（缺点散布形式4）图10为荷载组合3作用下，引入缺点散布形式4后的吊装剖析对照。经过剖析能够发现，缺点散布形式4对吊装影响较小。b.缺点构造a.完美构造图10吊装剖析对照-荷载组合3（缺点散布形式4）经过对三种荷载组合下不一样缺点散布的CA01模块吊装剖析能够发现，初始缺点对 CA01模块吊装影响较小，这主假如因为CA01模块由双层钢板及钢桁架构成，整体对初始缺点不敏感。吊点无效剖析在进行吊点无效剖析时，假设图3所示的8个吊点中，中间的四个吊点（吊点2、3、6、7）分别无效，研究其在第节的三种荷载组合下体现的无效形态，包含吊点反力以及整体变形特点。其剖析结果见表2。表2吊点无效模式下的最大变形最大变形（位移）5山）MaximumDeformation无吊点无效吊点2无效LiftingLug#2FailLiftingLug#3FailLiftingLug#6吊3无效Fail点吊点吊点6无效7无效LiftingLug#7Fail荷载组合1LoadCombination134.7934.93934.84834.82334.783荷载组合2LoadCombination299.42999.48599.308104.3199.615荷载组合3LoadCombination350.88451.1315150.81550.862表2中吊点无效的计算结果显示，中间四个吊点在各个荷载组合下无效后的最大变形比没有吊点无效状况下要略大。吊点无效对整体变形有必定的影响，可是影响有限，说明模块自己的刚度足够大，能够在中间单个吊点无效的极端状况下供给必定的抗变形能力。但在一个吊点失掉作用后，无效吊点邻近的吊点反力大大增添，应做进一步的吊点承载力剖析，或对邻近的吊点做相应的增强。以荷载组合1为例给出吊点无效和无吊点无效下模块的整体变形图，见图11。吊点无效前单吊点无效图11吊点无效整体变形图-荷载组合15结论本文以CAP1400压水堆核电厂中的大型CA01构造模块为例，使用ANSYS有限元剖析软件，对其在吊点无效、加支撑的极端工况下的模块自己产生的影响进行研究，并经过弹性屈曲剖析来获取CA01模块吊装下的各阶屈曲模态，利用改良的一致缺点模态法来研究初始缺点对吊装的影响。为压水堆核电厂大型构造模块的吊装剖析方法供给了新的思路，填充了这一领域的空白，为CAP1400压水堆核电厂的大型构造模块的吊装剖析和施工累积了经验。参照文件[1].孙汉虹(SunHanhong