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基于地基土等效线性的三维厂址反应分析

屈云光 徐征宇

屈云光, 徐征宇. 基于地基土等效线性的三维厂址反应分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(2): 112-116. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0112
引用本文: 屈云光, 徐征宇. 基于地基土等效线性的三维厂址反应分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(2): 112-116. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0112
Qu Yunguang, Xu Zhengyu. Three-dimensional Site Response Analysis Based on Equivalent-Linear Behavior of Foundation Soil[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(2): 112-116. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0112
Citation: Qu Yunguang, Xu Zhengyu. Three-dimensional Site Response Analysis Based on Equivalent-Linear Behavior of Foundation Soil[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(2): 112-116. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0112

基于地基土等效线性的三维厂址反应分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0112
详细信息
    作者简介:

    屈云光(1975—),男,高级工程师,现主要从事核电厂土建结构设计方面的研究,E-mail: quyunguang@cgnpc.com.cn

  • 中图分类号: TL334

Three-dimensional Site Response Analysis Based on Equivalent-Linear Behavior of Foundation Soil

  • 摘要: 随着核电厂选址条件的日趋复杂化,土-结构相互作用(SSI)成为核电厂抗震分析需要考虑的重要因素之一。目前经典的自由场厂址反应分析采用的是一维层状地基土的分析,比如SHAKE91、EERA和SASSI等,很难考虑土层的非均质层状因素。因此随着核电安全的监管要求越来越高,抗震的精细化分析成为趋势。本文采用有限元程序ABAQUS编写的UMAT材料子程序,实现了基于地基土材料的等效线性,开展均质层状土的三维自由场厂址反应分析。其计算分析结果与SHAKE91计算结果进行对比表明,在均质层状土条件下吻合较好。因此,本研究为求解复杂非均质地基条件的SSI分析提供了良好的工程适用性。

     

  • 图  1  Kelvin模型示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Kelvin Model

    图  2  广义Kelvin模型示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Generalized Kelvin Model

    图  3  基岩顶运动加速度时程

    Figure  3.  Acceleration Time History of Bedrock Top Movement    

    图  4  场地土单元的剪切应变结果图

    Figure  4.  Shear Strain Results of Site Soil Element

    图  5  场地土单元的最大剪切应变对比图

    ①—ABAQUS 1次结果;②—ABAQUS 2次结果;③—ABAQUS 3次结果;④—ABAQUS 4次结果;⑤—SHAKE91计算结果

    Figure  5.  Comparison Diagram of Maximum Shear Strain of Site Soil Element

    图  6  最大加速度沿深度分布图

    ①—ABAQUS计算结果;②—SHAKE91计算结果

    Figure  6.  Distribution of Maximum Acceleration Along Depth

    图  7  地面厂址反应的加速度时程曲线对比图

    Figure  7.  Comparison of Acceleration Time History Curves of Ground Site Response

    图  8  地面厂址反应的加速度反应谱曲线对比图

    Figure  8.  Comparison of Acceleration Response Spectrum Curves of Ground Site Response

    表  1  土层剖面参数

    Table  1.   Soil Profile Parameters

    土层序号土体材
    料类型
    层厚/
    ft
    重度/
    pcf
    剪切波速/
    (ft·s−1)
    纵波波速/
    (ft·s−1)
    表面 1 砂石 5.0 125.00 1000 1870
    2 砂石 5.0 125.00 900 1690
    3 砂石 10.0 125.00 900 1690
    4 砂石 10.0 125.00 950 1780
    5 粘土 10.0 125.00 1000 1870
    6 粘土 10.0 125.00 1000 1870
    7 粘土 10.0 125.00 1100 2060
    8 粘土 10.0 125.00 1100 2060
    9 砂石 10.0 130.00 1300 2450
    10 砂石 10.0 130.00 1300 2450
    11 砂石 10.0 130.00 1400 2620
    12 砂石 10.0 130.00 1400 2620
    13 砂石 10.0 130.00 1500 2800
    14 砂石 10.0 130.00 1500 2800
    15 砂石 10.0 130.00 1600 3000
    16 砂石 10.0 130.00 1800 3400
    基岩 17 140.00 4000 7500
      1 ft=30.48 cm;1 pcf=16 kg/m3;“—”—无数据,下同
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    表  2  粘土的刚度和阻尼材料属性

    Table  2.   Stiffness and Damping Material Properties of Clay

    剪应变/%G/Gmax阻尼比/%
    0.0001 1 0.24
    0.0003 1 0.42
    0.001 1 0.8
    0.003 0.981 1.4
    0.01 0.941 2.8
    0.03 0.847 5.1
    0.1 0.656 9.8
    0.3 0.438 15.5
    1 0.238 21
    3 0.144
    3.16 25
    10 0.11 28
    下载: 导出CSV

    表  3  砂土的刚度和阻尼材料属性

    Table  3.   Stiffness and Damping Material Properties of Sand

    剪切应变/%G/Gmax阻尼比/%
    0.0001 1 0.24
    0.0003 1 0.42
    0.001 0.99 0.8
    0.003 0.96 1.4
    0.01 0.85 2.8
    0.03 0.64 5.1
    0.1 0.37 9.8
    0.3 0.18 15.5
    1 0.08 21
    3 0.05 25
    10 0.035 28
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-02-09
  • 修回日期:  2021-07-12
  • 刊出日期:  2022-04-02

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