[發(fā)明專利]核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310464264.8
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103559383B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊勛;金先龍;王歡歡;樓云峰;王小慶;張偉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)蘇北研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06F17/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

1.一種核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，建立防波堤和海床地基的三維有限元模型，其中：防波堤有限元模型包括堆石模型，填土模型，土工織料模型，鎮(zhèn)腳模型，空心塊模型以及擋浪墻模型；海床地基模型為層狀土模型；防波堤堆石、填土以及土工織料采用共節(jié)點連接方式，并與護(hù)面結(jié)構(gòu)采用動態(tài)接觸連接；防波堤堆石底部與海床地基表面采用固連接觸連接；海床地基土層間均采用共節(jié)點連接；模型邊界設(shè)置粘彈性人工邊界條件；

步驟二，通過向步驟一得到的防波堤系統(tǒng)三維有限元模型中導(dǎo)入土體及防波堤結(jié)構(gòu)的初始應(yīng)力進(jìn)行初始工況仿真，得到防波堤系統(tǒng)的初始應(yīng)力狀態(tài)；

步驟三，向步驟二中初始狀態(tài)的防波堤系統(tǒng)三維有限元模型中添加外部仿真條件后，應(yīng)用顯式非線性有限元方法在超級計算機(jī)平臺上進(jìn)行求解，得到防波堤的地震響應(yīng)；

步驟四，利用步驟三得到的防波堤系統(tǒng)動態(tài)地震響應(yīng)對防波堤抗震性能做出評定；防波堤系統(tǒng)最大沉降小于設(shè)計允許值則認(rèn)為防波堤系統(tǒng)抗震性能良好，否則對防波堤結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)并重新模擬直至其滿足抗震要求。

2.如權(quán)利要求1所述的核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，所述步驟二采用基于接觸負(fù)載均衡的并行計算方法，具體包括以下步驟：

步驟二十一，對整體有限元模型加載重力，為避免加載過程中的沖擊，重力按照一定斜率從零緩慢增大到最終值；設(shè)置適當(dāng)?shù)娜肿枘幔⒃谕夂?cè)防波堤及海床表面施加附加質(zhì)量及靜水壓力，使應(yīng)力在一定時間后達(dá)到平衡狀態(tài)；

步驟二十二，將平衡狀態(tài)下的土體應(yīng)力場導(dǎo)出，作為初始地應(yīng)力加載；同時仍對整體模型施加重力載荷進(jìn)行地應(yīng)力平衡；

步驟二十三，將步驟二十二的平衡狀態(tài)下土體及堆石體應(yīng)力場導(dǎo)出，作為初始應(yīng)力加載；同時對整體模型加載重力直至平衡；

步驟二十四，將步驟二十三的平衡狀態(tài)下整體模型所有單元的應(yīng)力導(dǎo)出，作為后續(xù)地震分析的初始應(yīng)力場。

3.如權(quán)利要求2所述的核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，所述防波堤有限元模型為按照幾何結(jié)構(gòu)建立的三維有限元模型；海床地基模型為防波堤周圍海床表面至地下200m范圍內(nèi)的三維有限元模型；空心塊模型為標(biāo)準(zhǔn)空心塊的簡化體。

4.如權(quán)利要求3所述的核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，所述三維有限元模型材料本構(gòu)為基于Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則的彈塑性本構(gòu)。

5.如權(quán)利要求2所述的核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，所述全局阻尼是指Rayleigh阻尼，其表達(dá)式為：

C=αM+βK

其中M為質(zhì)量矩陣；K為剛度矩陣；根據(jù)振型正交條件，α=ξω,β=ξ/ω，其中ξ為結(jié)構(gòu)的阻尼比，ω為結(jié)構(gòu)的固有頻率。

6.如權(quán)利要求2所述的核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，所述附加質(zhì)量指采用Westergaard公式計算得到的動水壓力影響，其計算公式為：

MEi=α9078ρH0yiAi]]>

其中ρ為海水的密度；H₀為堤前水深；y_i為計算點處單元形心到水面的水深；α堤面與水平面的夾角；A_i為單元控制面積。

7.如權(quán)利要求1所述的核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，所述外部仿真條件是指輸入地震波激勵，包括一致性地震激勵和非一致性地震激勵。

8.如權(quán)利要求7所述的核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，所述一致性地震激勵是指在底部所有節(jié)點施加相同的地震時程激勵。

9.如權(quán)利要求7所述的核電站防波堤抗強(qiáng)震性能預(yù)測與評價方法，其特征在于，所述非一致性地震激勵是指：底部節(jié)點在地震波傳播方向上存在相位差，相位差大小與節(jié)點間距和地震波速有關(guān)，非一致激勵仿真工況包括不同地震波速。