核岛钢板混凝土安全壳施工精度分析与控制

作     者：赵岩 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马新伟

授予年度：2020年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：CAP1400 安全壳 吊装 混凝土施工 有限元分析 吊点优化 

摘      要：在当前我国能源需求不断增长,而传统的常规能源储量逐渐减少,且环境污染问题日益严重的背景下,核能作为一种高效的新型清洁能源,具有明显优势,发展核能已势在必行。CAP1400核电是我国具有自主知识产权的新型三代核电技术,其安全壳结构施工精度要求高,在结构吊装和混凝土浇筑过程需要严格控制结构变形。本文主要对CAP1400堆型核岛外层安全壳结构（简称SC结构）的吊装及混凝土浇筑施工精度及控制采用有限元模拟分析的方法进行研究,并对施工方案的制定提供理论依据。本文结合SC结构的设计特点,在对比分析了分块吊装方案与整体吊装方案的基础上,选择以整圈模块整体吊装的方案,对结构的标准层与非标准层分别研究,针对吊索吊装与桁架吊装两种不同吊装方式,拟定了几种可能采取的不同吊点数量的吊装方案,采用ABAQUS有限元软件作为分析工具,分别建立有限元模型并明确相关模型参数。首先对SC结构标准层整圈模块在分别采用吊索直接吊装和吊架吊装工况时,在设置不同吊点数量的情况下,对模块结构的变形特点进行量化分析,同时对结构应力及吊索索力进行校核。再以同样的思路对非标准层（18层及19层）模块结构在采用吊索吊装工况下,对结构变形及受力进行模拟分析。通过吊点数量及位置的优化对比分析结果,在保证施工精度的前提下提出了经济合理的吊点数量和吊点布置形式。最终标准层结构选择了吊架吊装的方案,非标准层结构选择了吊索吊装的方案。同样使用有限元软件对SC结构标准层与非标准层在混凝土侧压力作用下的变形和内力变化进行了模拟分析,分析时认为混凝土侧压力随高度遵循流体的静压力分布规律,不考虑混凝土侧压力的减小段及稳压段,分析结果显示,模块最大变形位置与混凝土侧压力的合力作用位置大致相同,为制定合理的自密实混凝土浇筑方案提供了技术支持。依据有限元数值分析的研究结果,分别制定了施工中相应的SC结构吊装实施方案及自密实混凝土浇筑方案,经现场测试,模块整体吊装及混凝土浇筑施工过程中,施工精度均能满足标准要求,施工偏差符合预期值,说明了本文理论分析的正确性和有效性。