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某核电厂汽轮发电机组弹簧隔振框架式基础模型研究

作 者: 李秋稷
导 师: 王伟
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 结构工程
关键词: 弹簧隔振基础 拟动力 自振特性 地震响应 数值模拟
分类号: TU375.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 2次
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内容摘要


当今我国正在大力建设核电站,随之大功率汽轮机的数量也在快速增长。单机功率更高的汽轮机组的研制是汽轮机发展的主流方向,然而功率越大的汽轮机组对其底部基础结构的隔振抗震要求就越高,于是近些年弹簧隔振技术在我国汽轮发电机基础方面得到了广泛的推广。目前,汽机基础主要采用混凝土框架的结构形式,基础的动力特性密切关系着汽轮机组的稳定运行,也关系着整个电厂的生产安全。如今随着大型有限元软件在工程结构中的应用逐步走向成熟,基本上可以完成许多复杂结构的数值模拟分析,通过先进的试验手段,可以弥补理论方面的假设以及不同技术人员的选用模型手段的差别而带来的误差,并且能够实现理论与试验的相互验证,来保证研究的可靠性。对于本文研究的这种规模超大的混凝土框架结构,进行现场试验是不太现实的,所以在试验条件允许的情况下,制作缩尺模型进行自振特性测试以及抗震性能试验显现出了较为明显的优越性。因此,本文以田湾核电站3、4号机组工程项目(2×1000MW)为研究背景,对其弹簧隔振基础的隔振与抗震性能进行了细致深入的试验与数值模拟研究,主要开展了以下工作:(1)按照原结构图纸进行1:8缩尺模型的设计与制作;(2)采用三向激振三向响应采集的瞬态激振法进行振动试验,得出基础的自振特性(固有频率、振型、阻尼比);(3)通过以上测试结果进行强迫响应的振动分析(振动线位移与速度),得到机组运行状态下的基础振动响应结果;通过对轴承座处进行原点激振、原点测试的方法,得到机组工作转速±25%范围(20Hz-30Hz)内的动刚度数值及其曲线;采用锤击法对每个柱头3个方向的隔振元件进行隔振效率的检验;(4)根据该工程的地震条件,对基础进行多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的模型试验,测试出基础的钢筋受力状况、基础的地震加速度与位移等响应结果、基础的抗震性能、裂缝的开展状况、层间位移角;(5)利用LS-DYNA显式有限元软件对基础的动力特性及拟动力试验进行数值模拟,并与试验结果进行对比分析,验证试验所得结论。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 汽轮机组框架式基础概述  9-10
  1.3 工程概况  10-11
  1.4 机组及基础结构简介  11-14
    1.4.1 机组简介  11
    1.4.2 凝汽器与基础结构的连接  11-12
    1.4.3 基础简介  12-14
  1.5 本文主要研究工作  14-15
第2章 汽轮机组弹簧隔振基础模型动力特性试验  15-38
  2.1 试验模型  15-18
    2.1.1 相似比推导  15
    2.1.2 试验模型设计  15-17
    2.1.3 试验模型制作  17-18
  2.2 动力特性试验研究方法  18-23
    2.2.1 试验方法  19-20
    2.2.2 试验仪器  20-21
    2.2.3 测点布置  21-22
    2.2.4 试验及分析  22-23
  2.3 基础模型自振特性  23-27
    2.3.1 自振频率及振型  23-26
    2.3.2 自振特性分析  26-27
  2.4 基础模型强迫振动响应  27-32
    2.4.1 基础动力分析标准  28-29
    2.4.2 扰力点振动线位移  29-31
    2.4.3 扰力点振动速度均方根值  31-32
  2.5 基础模型动刚度  32-33
  2.6 弹簧隔振元件传递率  33-36
  2.7 本章小结  36-38
第3章 弹簧隔振基础模型拟动力试验  38-63
  3.1 引言  38
  3.2 拟动力试验方法  38-46
    3.2.1 试验原理  38-39
    3.2.2 拟动力试验系统简介  39-41
    3.2.3 试验步骤  41
    3.2.4 地震波选取  41-44
    3.2.5 试验技术参数  44-45
    3.2.6 测试内容  45-46
  3.3 试验结果与分析  46-61
    3.3.1 位移、速度、加速度试验结果与分析  46-57
    3.3.2 钢筋应变  57
    3.3.3 滞回曲线  57-58
    3.3.4 裂缝的开展及分布  58-61
  3.4 本章小结  61-63
第4章 弹簧隔振基础模型数值模拟分析  63-75
  4.1 引言  63
  4.2 模型的建立  63-64
  4.3 数值模型模态分析  64-66
    4.3.1 自振周期计算结果与对比  64-65
    4.3.2 振型分析与对比  65-66
  4.4 数值模型地震反应分析  66-72
    4.4.1 加速度计算结果分析  66-68
    4.4.2 位移计算结果分析  68-69
    4.4.3 钢筋应变计算结果分析  69-72
  4.5 弹簧隔振基础与刚性基础比较研究  72-73
  4.6 本章小结  73-75
结论  75-76
参考文献  76-80
附录 1  80-90
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果  90-92
致谢  92

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构 > 框架
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