超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)地震反應分析及試驗研究.pdf

1、近年來，隨著國家環(huán)保戰(zhàn)略的要求，我國三北地區(qū)正在醞釀建造一批1000MW超臨界空冷機組，與之相匹配的間接冷卻塔結(jié)構(gòu)一般高達200米以上、直徑達180米以上、進風口高度達30米以上。建設(shè)地點多位于南北地震帶中北段，地震危險性高，場地條件復雜。其抗震設(shè)計必須面對高烈度、土-結(jié)構(gòu)相互作用以及行波效應等難題。而目前國內(nèi)外關(guān)于超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)高烈度抗震設(shè)計問題的相關(guān)研究資料很少，可參考資料更是罕見。圍繞這一問題，本文采用地震模擬振動臺試驗與有限元

2、數(shù)值模擬分析相結(jié)合的手段，對超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)的地震破壞機理、土-結(jié)構(gòu)相互作用、行波效應及其隔震可行性等問題進行了研究探討，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縮尺試驗模型。通過地震模擬振動臺試驗，獲得了考慮不同場地條件的不同烈度工況下超大型冷卻塔模型結(jié)構(gòu)的動力響應、振動特性及其破壞特征，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)計提供了依據(jù)。通過模型結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模擬并與試驗結(jié)果的對比分析，交互驗證了有限元數(shù)值模型與試驗模型的合理性。
　　2．針對II、III類場地條件下高大結(jié)構(gòu)實際存在的地基土-結(jié)構(gòu)相互作用效應問題，提出了對設(shè)計譜水平地震最大影響系數(shù)?max采用修正系數(shù)?s進行調(diào)整的方法，以簡化超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析過程。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)原型為例進行了地基土-結(jié)構(gòu)相互作用分析。通過對比分析是否考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用兩個模型的結(jié)構(gòu)動力特性及地震反應，給出了II、 III類場地條件下考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用時冷卻塔結(jié)構(gòu)的動力反應規(guī)律。
　　3．綜合考慮行波效應不利影響，提出了對設(shè)計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，以簡化超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)抗震分析過程。仍以前述超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)為例，進行了是否考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用效應的超大型冷卻塔

5、結(jié)構(gòu)行波效應對比分析，指出視波速?1000 m/s的I類場地條件下超大型冷卻塔抗震分析可以不考慮行波效應；視波速?350 m/s的II~III類場地條件下，建議超大型冷卻塔結(jié)構(gòu)中應對超大型冷卻塔行波效應給予足夠重視。
　　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)計分析方法。本文采用有限元分析方法，對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