超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保戰(zhàn)略的要求，我國(guó)三北地區(qū)正在醞釀建造一批1000MW超臨界空冷機(jī)組，與之相匹配的間接冷卻塔結(jié)構(gòu)一般高達(dá)200米以上、直徑達(dá)180米以上、進(jìn)風(fēng)口高度達(dá)30米以上。建設(shè)地點(diǎn)多位于南北地震帶中北段，地震危險(xiǎn)性高，場(chǎng)地條件復(fù)雜。其抗震設(shè)計(jì)必須面對(duì)高烈度、土-結(jié)構(gòu)相互作用以及行波效應(yīng)等難題。而目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)高烈度抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題的相關(guān)研究資料很少，可參考資料更是罕見(jiàn)。圍繞這一問(wèn)題，本文采用地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)與有限元

2、數(shù)值模擬分析相結(jié)合的手段，對(duì)超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)的地震破壞機(jī)理、土-結(jié)構(gòu)相互作用、行波效應(yīng)及其隔震可行性等問(wèn)題進(jìn)行了研究探討，主要完成了以下幾方面的工作：
　　1．采用欠人工質(zhì)量相似理論設(shè)計(jì)了原型高度為220米直徑為188米的超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)1:30縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。通過(guò)地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，獲得了考慮不同場(chǎng)地條件的不同烈度工況下超大型冷卻塔模型結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)、振動(dòng)特性及其破壞特征，研究揭示了超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)的地震作用破壞機(jī)理，發(fā)現(xiàn)超大型冷

3、卻塔結(jié)構(gòu)下部的X型支柱上下端部、筒壁最薄的塔筒喉部是其地震薄弱部位，為超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。通過(guò)模型結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模擬并與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，交互驗(yàn)證了有限元數(shù)值模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇浴?br>　　2．針對(duì)II、III類(lèi)場(chǎng)地條件下高大結(jié)構(gòu)實(shí)際存在的地基土-結(jié)構(gòu)相互作用效應(yīng)問(wèn)題，提出了對(duì)設(shè)計(jì)譜水平地震最大影響系數(shù)?max采用修正系數(shù)?s進(jìn)行調(diào)整的方法，以簡(jiǎn)化超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析過(guò)程。采用粘彈性阻尼單元模擬地基土邊

4、界，以某超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)原型為例進(jìn)行了地基土-結(jié)構(gòu)相互作用分析。通過(guò)對(duì)比分析是否考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用兩個(gè)模型的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性及地震反應(yīng)，給出了II、 III類(lèi)場(chǎng)地條件下考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)冷卻塔結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)規(guī)律。
　　3．綜合考慮行波效應(yīng)不利影響，提出了對(duì)設(shè)計(jì)譜水平地震最大影響系數(shù)?max采用修正系數(shù)?T調(diào)整的方法，以簡(jiǎn)化超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)抗震分析過(guò)程。仍以前述超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)為例，進(jìn)行了是否考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用效應(yīng)的超大型冷卻塔

5、結(jié)構(gòu)行波效應(yīng)對(duì)比分析，指出視波速?1000 m/s的I類(lèi)場(chǎng)地條件下超大型冷卻塔抗震分析可以不考慮行波效應(yīng)；視波速?350 m/s的II~III類(lèi)場(chǎng)地條件下，建議超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)中應(yīng)對(duì)超大型冷卻塔行波效應(yīng)給予足夠重視。
　　4．給出了超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)采用橡膠支座基礎(chǔ)隔震技術(shù)的設(shè)計(jì)分析方法。本文采用有限元分析方法，對(duì)比研究了是否考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用、是否考慮行波效應(yīng)等條件下超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)采用基礎(chǔ)隔震的減震效果。以8，9度抗震設(shè)防為例