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CEFR钢筋混凝土承压房间强度CAE分析

发布于:2024-08-01 21:03
CAE分析

      中国实验快堆(CEFR)钠工艺间内因钠泄漏引起钠火时,房间内压增大,可能影响事故房间的结构完整性,从而影响相应的安全重要物项的安全功能。该问题是核安全局关注的PSAR的遗留问题之一。本文根据工程要求,对具有代表性的309#及813#房间结构的强度进行计算分析。计算程序为有限元分析程序ANSYS。
      1) 309#是一回路放射性钠火的典型房间,是堆外钠系统众多管道的交叉处;813#是二回路非放射性钠火的典型房间,为二回路主泵装置间。两房间内管道及泵内钠泄漏发生钠火的概率较大。
      2)根据已有的事故分析结果,发生钠火内压增大后,两房间的气体压力较高。
      3)对于房间结构的考虑。将房间墙壁当作板处理,根据板壳力学,板的长宽比与发生在板中心处的最大挠度成正比。因此,选取房间长宽高中其中一个尺寸比另外两个大许多的,这种结构比较危险。309#为南北走向长型走廊,813#的立面墙高度值较大。
      混凝土结构设计规范为GB50010-2002。
      根据上述结构参数,墙体08035(813#)与墙体0319 (309#)的结构强度较低,因此,仅选取这两面墙进行强度分析。
      钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为3种:整体式、分离式和组合式模型。常用的为整体式和分离式。整体式有限元模型采用Solid65单元,它将钢筋弥散于整个单元中,将加筋混凝土视为连续均匀材料。分离式模型一般采用Solid65与Link8或Solid65与Pipe16的组合方式,Link 8与Pipe 16可用来模拟钢筋,Solid65模拟混凝土,钢筋和混凝土共用节点。整体式方法建模简单,分析效率高,能够得到准确的位移结果,但得到的应力值却不够准确。所以,选取分离式方法进行建模,能够得到准确的应力结果。
      采用分离式模型中的Solid65与Pipe16的组合单元。Solid65单元是ANSYS单元库中提供的用于模拟钢筋混凝土的单元。此单元最重要在于其对材料非线性的处理。其可模拟混凝土的开裂(3个正交方向)、压碎、塑性变形。
      钢筋单元的模拟采用ANSYS单元库中的Pipe16单元,Pipe16单元能承受拉应力、压应力以及Link8单元不能承受的弯曲及扭转,其实体模型可进行拉伸、压缩、塑性变形分析。
      边界条件的模拟有四边简支与四边固定两种,真实情况介于两者之间。
      选取四边简支模拟边界条件原因如下:
      1)国内同行专家的经验;
      2)四边简支处理边界条件更加保守。
      对813#房间08035墙举例分析,对四边简支与四边固定模拟边界条件的应力结果进行比较,施加载荷均为均布压力荷载0.018 MPa。四边简支最大拉应力为1.40 MPa;四边固定最大拉应力为0.49 Mpa。
      在事故工况下钠泄漏量为10%时,按最大相对内压施加均布荷载。施加载荷:309 #,813#房间最大相对内压分别为0.006,0.018 Mpa。
       对于一般要求不出现裂缝的构件,构件受拉混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度标准值,安全系数不应小于1.0,本文取1.0。
      混凝土的最大拉应力出现在墙外层的中心位置,由于快堆房间的墙壁较厚,房间内部温度的升高对发生在墙外层的最大拉应力无太大影响,可忽略温度的作用。
      按混凝土结构设计规范GB 50010-2002,发生钠火房间内压增大时,两房间的设计强度均满足要求。在小挠度及线弹性范围内,最大拉应力与所受压力呈线性关系,求得813#和309#房间能承受的最大内压分别为0.0258和0.0709 Mpa。


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