基于条件均值谱的核电厂安全壳输入地震动研究

摘要

1951年美国首次利用核能发电，核电技术的发展距今已有60多年的时间，目前全世界在运行的核电机组已超过了400组。作为一种可以替代煤、石油、天然气等传统燃料的清洁能源，核能更加环保、利用率更高、更经济。作为可以解决能源问题的有效途径之一，核电技术的发展受到了全世界人们的广泛关注。目前我国核电厂的建设工作正处在大力发展阶段，核电厂逐步向内陆甚至是地震区扩展，核电厂的抗震性能必须引起人们的重视。
　　有限元软件的快速发展让我们可以对结构进行大量的动力时程分析，我国的核电厂抗震设计规范中规定了要选取水平向和竖直向的地震动记录对核电厂结构进行动力时程分析。不同的地震动时程记录可能会对核电厂结构造成差别巨大的影响，如何选取合适的输入地震动来符合核电厂的设计要求是我们最关心的问题。为了解决这个问题，本文从概率地震危险性分析出发，以条件均值谱(CMS)为输入地震动目标谱，挑选出一系列适合核电厂安全壳的输入地震动，并给出了核电厂安全壳输入地震动目标谱的计算流程，主要工作如下：
　　1.介绍了概率地震危险性分析的概念和方法，基于一个假定断层的计算模型，考虑该场地上未来所有可能发生的地震事件得到了核电厂的近断层一致概率谱(UHS)。介绍了地震危险性分解的概念和方法，对每一次独立的地震事件进行分析，得到了每次地震事件对总危险性的贡献，确定在一定场地条件下的主导震源，即对危险性贡献最大的震源。只考虑一次地震事件，计算该地震下的一致概率谱和曲线形式的核电厂抗震设计谱，比较了两者的差别。
　　2.介绍了条件均值谱(CMS)的概念和计算方法，计算了不同场地条件下、不同条件周期 T下的条件均值谱，分析了计算参数对条件均值谱的影响。通过与一致概率谱、抗震设计谱的对比，确定了条件均值谱作为匹配输入地震动的目标谱。
　　3.针对不同条件周期T?下的CMS，进行调幅并选取了最匹配条件均值谱的地震动记录。用Abaqus建立了核电厂安全壳有限元模型，输入挑选的地震动记录进行动力时程分析，确定了条件周期只需要选取安全壳模型第一振型周期T?=0.35s。并对比了调幅PGA和挑选epsilon最接近epsilon(T?=0.35s)的地震动记录的方法，证明了条件均值谱作为输入地震动目标谱的合理性。通过本文的计算模型，说明了核电厂安全壳输入地震动目标谱的计算流程，同时给出了不同场地条件下、不同设计地震下的核电厂安全壳的输入地震动目标谱。

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第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 选取输入地震动的研究现状

1.3 选取输入地震动方法的总结

1.4 地震危险性分析的介绍

1.5 论文的主要研究内容及章节安排

第二章 基于地震危险性分析的核电厂抗震设计谱

2.1 引言

2.2 概率地震危险性分析（PSHA）的计算过程

2.3核电厂厂址的PSHA计算

2.4 地震危险性分解

2.5 核电厂抗震设计谱与一致概率谱

2.6 本章小结

第三章 核电厂安全壳输入地震动目标谱的确定

3.1 引言

3.2 条件均值谱的计算方法

3.3 计算参数对条件均值谱的影响

3.4 条件均值谱（CMS）与抗震设计谱的比较

3.5 条件均值谱匹配地震动记录的原则

3.6 本章小结

第四章 输入地震动下的核电厂安全壳动力时程分析

4.1 引言

4.2 核电厂安全壳有限元模型

4.3 地震动数据库的建立

4.4 核电厂安全壳动力时程分析结果

4.5 核电厂安全壳输入地震动的目标谱

4.6 本章小结

第五章 结 语

5.1 本文研究工作总结

5.2 尚需进一步研究的内容

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间参与的科研项目