混杂纤维混凝土核废料永久贮库抗震研究

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核废料安全处置是核能可持续发展的全球性瓶颈问题。目前,世界上还没有任何一个国家拥有绝对安全的核废料贮存技术。近年来由于地震而引起的核泄漏事故时有发生。作为核废料处置场中的重要组成部分—核废料永久贮库,其抗震性能优劣对于服役安全性至关重要。我国现有的两个中、低水平放射性核废料永久贮库均采用普通混凝土材料,而普通混凝土有抗拉强度低、脆性大易开裂、阻尼系数较小等缺点,国际上一致公认,在混凝土中掺加纤维有助于克服混凝土材料的先天缺陷,纤维混凝土具备良好的阻裂增韧特性。虽然纤维混凝土材料在工程中的应用愈加广泛,但其抗震性能的研究还处于起步阶段,因此,研究混杂纤维混凝土贮库结构的抗震性能是十分必要的。在混凝土基材中混掺玄武岩纤维和杜拉纤维作为核废料永久贮库材料,根据普通混凝土和混杂纤维混凝土的抗压强度确定材料的弹性模量和剪切模量,为分析贮库模态和动力响应提供参数;以广东北龙处置场核废料永久贮库为研究对象,基于悬臂剪切梁模型探讨核废料永久贮库的自振特性,应用ABAQUS有限元软件对普通混凝土和混杂纤维混凝土核废料永久贮库进行模态分析,确定贮库结构的自振频率以及振型,给出外墙厚度与振型及频率之间的关系;采用动力有限元时程分析方法研究核废料永久贮库在地震荷载作用下的动力响应,得到普通混凝土和混杂纤维混凝土核废料永久贮库在水平及竖向地震动作用下结点位移和应力;以核废料永久贮结点位移为控制参数建立功能函数并求得可靠指标。文中对于两种材料永久贮库抗震性能的对比研究,为确保低、中水平放射性核废料永久贮库安全服役提供理论支持,为纤维混凝土结构的抗震设计及工程应用奠定理论基础。
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