超大型自然通风冷却塔非线性抗震分析

摘要

自然通风冷却塔是火电厂和核电厂的重要组成部分，其安全性是关系到国家经济发展的重要问题。在冷却塔的设计中，要综合考虑许多因素，抗震设计是其中重要的一个方面。目前对于冷却塔抗震动力特性主要利用有限元数值模拟，然而长期以来，国内对于冷却塔的设计和研究通常采用线性模型进行分析，这与混凝土本身的特性还是有不小的差别，因此利用混凝土非线性本构模型并考虑钢筋的影响对自然通风冷却塔进行详细的动力分析是有重要意义的研究课题。
　　本文以某一冷却塔塔型为例，以通用有限元软件ABAQUS建立三维实体模型，进行线性与非线性时程分析，线性分析时选用常规的线弹性本构模型，非线性分析时选用混凝土损伤塑性模型。对线性与非线性动力响应的结果进行比较，在8度和9度地震作用下，两者VonMises应力值及加速度、位移值整体差别不大，仅支柱部分略有差别;在10度地震作用下，线性与非线性分析得到的结果在支柱及壳体下部区域内的响应值差别较大。通过详细的非线性动力响应分析，冷却塔结构支柱部分的应力值最大，壳体部分的应力随高度增加而减小，且壳体部分的应力比支柱部分的应力值小很多;壳体部分随着高度的增加，加速度、位移响应越敏感，数值越大，在大震级地震下的波动更明显。研究表明冷却塔支柱是结构抗震的薄弱部位，大震级下，冷却塔支柱及壳体下部结构进入非线性。
　　对冷却塔结构抗震薄弱部位进行详细的抗震分析，分别以不同跨间距和不同支柱对数的情形，对冷却塔结构的抗震性能进行详细分析。不同跨间距对人字柱冷却塔结构的抗震性能影响较大，增大跨间距对结构抗震不利，缩小跨间距对提高结构抗震性能有利。不同支柱对数对人字柱塔型结构的抗震性能有影响，在不考虑进风口风阻等其他因素下，增多支柱对数对提高结构抗震性能有利。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外冷却塔研究现状

1．3 有限元方法及其应用

1．4 本文主要工作

第2章 自然通风冷却塔概况及建模说明

2．1 冷却塔基本参数

2．2 材料非线性的本构关系模型

2．3 有限元模型建立

2．4 载荷说明

2．5 本章小结

第3章 冷却塔动力响应分析

3．1 模态分析

3．2 线性与非线性动力响应比较

3．2．1 加速度响应

3．2．2 位移响应

3．3 不同标高处的动力响应分析

3．3．1 加速度响应

3．3．2 位移响应

3．4 不同时刻的动力响应分析

3．4．1 加速度响应

3．4．2 位移响应

3．5 本章小结

第4章 支柱部位抗震分析

4．1 支柱不同跨间距的情形

4．2 支柱不同对数的情形

4．3 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

个人简历