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核电作为一种新的清洁能源,成为了代替化石能源的重要选择,其能量的密度要远远的好于现今的太阳能和风能等。因此,当今及今后相当长的一段时期,核电都将是中国积极发展的能源形式之一。核电站抗震安全是非常重要的方面,必须保证核电站工程结构及其设备在考虑局部场地特征的地震动作用下满足结构的完整性和设备的运行可行性。在核电工程中,核岛地基的适应性分析与研究是限制核电厂厂址选择的首要环节,更进一步来说,核电站厂址地基的抗震适应性分析研究是核电站抗震设计的核心技术。目前,核电建设可供选择的岩性地址条件正在逐渐减少,因此有必要研究深厚覆盖层上核岛厂房的动力响应,为今后核电厂址选择及可行性论证提供参考。 论文在创建有限元计算模型时,综合考虑了核岛厂房与覆盖土层之间的相互作用、覆盖土层的非线性特性及地震波动输入方式。计算过程可简述为:(1)采用自由场模型,即覆盖土层模型,仅在模型底部施加粘弹性人工边界单元,侧边界采用剪切边界(考虑S波垂直入射时,侧边界竖向约束;考虑P垂直入射时,侧边界水平向约束),并在底边界处施加等效节点荷载实现地震波动垂直入射,继而得出自由场边界处的应力和运动量。(2)创建核岛厂房与深厚覆盖层的整体模型,模型边界均采用粘弹性人工边界单元,侧边界单元参数根据相同高度土层的模量来确定,通过上一步自由场计算得到的应力和运动量计算等效荷载来实现地震波动输入,从而计算深厚覆盖层上核岛厂房的动力响应。论文主要开展的工作有以下内容: 首先,采用上述方法计算了二维深厚覆盖土层自由场动力反应,通过等价线性模型模拟土体的非线性动力特征,与商用程序SHAKE2000计算结果对比,验证本文采用方法准确性,为三维模型自由场计算的合理性提供依据。 而后,创建核岛厂房与覆盖土层整体模型,覆盖土层截取区域考虑不同水平尺寸,同时采用不同类型的人工边界,比较上部结构楼层反应谱的变化规律、峰值出现的位置以及大小,探究边界尺寸对粘弹性人工边界模型的影响,从而提出了地基尺寸截取的合理范围。 最后,采用前文提出的边界尺寸合理范围模型,分别计算有、无覆盖土层时上部核岛厂房的动力响应,比较两种工况下的楼层反应谱。此外,研究了覆盖土层初始应力计算中考虑核岛厂房自重与否对核岛厂房动力响应的影响。