新型導(dǎo)向柱存放架抗震性校核分析

江浩仁，黃成龍，鄧鵬輝，祝 飛，黃 帥，賈仲林

（福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

0 引言

導(dǎo)向柱存放架用于功率運(yùn)行期間存放反應(yīng)堆壓力容器3套787 kg 短導(dǎo)向柱，為便于導(dǎo)向柱進(jìn)出存放架，新增上下導(dǎo)向柱喇叭口，作為抗震設(shè)備，需進(jìn)行嚴(yán)格的抗震性分析。

對(duì)各工況載荷組合作用下導(dǎo)向柱存放架及導(dǎo)向柱進(jìn)行力學(xué)分析與應(yīng)力計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證改造設(shè)計(jì)后導(dǎo)向柱存放架是否滿足設(shè)計(jì)要求的應(yīng)力準(zhǔn)則。新型存放架總體設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 存放架結(jié)構(gòu)（從左至右依次為底部、側(cè)部）

1 導(dǎo)向柱結(jié)構(gòu)形式及主要材料

1.1 導(dǎo)向柱結(jié)構(gòu)形式

導(dǎo)向柱存放架包括標(biāo)高10.862 m 位置附近的底座和標(biāo)高14.862 m 附近的支架。底座的底部通過6 個(gè)M24 的螺栓固定在基礎(chǔ)地面上，支架的側(cè)面通過6 個(gè)M24 的螺栓固定在基礎(chǔ)墻面上。

1.2 主要材料

存放架固定螺栓采用GB/T 897—1988，規(guī)格M24×50，材料A2-70。螺栓有效面積353 mm2，抗拉強(qiáng)度700 MPa。根據(jù)RCCM（M3307 Z2 CN18.10），保守的取各工況下最高溫度80 ℃選取材料參數(shù)。

2 載荷

力學(xué)分析考慮的載荷包括自重和地震載荷，其中地震載荷考慮OBE 級(jí)地震和SSE 級(jí)地震。地震載荷保守的采用文獻(xiàn)[2]中給出的RX 廠房19.15 m 標(biāo)高內(nèi)部結(jié)構(gòu)樓層反應(yīng)譜。OBE 地震譜結(jié)構(gòu)阻尼比取2%。SSE 地震譜取結(jié)構(gòu)阻尼比取4%。

3 評(píng)定準(zhǔn)則

3.1 應(yīng)力準(zhǔn)則

存放架應(yīng)力限制條件見表1。表中：σe為最大一次應(yīng)力，即

3.2 螺栓評(píng)定限制

根據(jù)RCCM 規(guī)范ZVI2461.4，對(duì)于奧氏體鋼螺栓評(píng)定的應(yīng)力限制如表2 所示。表中：ft為計(jì)算拉伸應(yīng)力；fv為計(jì)算剪切應(yīng)力；Ftb為許用拉伸應(yīng)力；Fvb為許用剪切應(yīng)力；Su為螺栓材料抗拉強(qiáng)度。

3.3 焊縫評(píng)定

本結(jié)構(gòu)所有焊接部分均為全焊透，不需要單獨(dú)評(píng)定焊縫。

4 計(jì)算結(jié)果與評(píng)定

4.1 導(dǎo)向柱存放架的應(yīng)力評(píng)定

取整個(gè)導(dǎo)向柱存放架的最大主應(yīng)力作為計(jì)算應(yīng)力，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的應(yīng)力準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)定。應(yīng)力評(píng)定結(jié)果見表3。從表3 可以看出，導(dǎo)向柱存放架滿足強(qiáng)度要求。

4.2 螺栓評(píng)定

采用式（1）、式（2）計(jì)算地腳螺栓的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，拉剪組合按照式（3）評(píng)定。

表1 導(dǎo)向柱存放架應(yīng)力限制

表2 螺栓的應(yīng)力限值

表3 導(dǎo)向柱存放架應(yīng)力評(píng)定

根據(jù)GB/T 897—1988，規(guī)格M24×50 的地腳螺栓的有效面積a 為353 mm2，A2-70 材料的抗拉強(qiáng)度700 MPa。

保守的采用事故工況作用下的載荷，采用正常工況的評(píng)定限制進(jìn)行評(píng)定。計(jì)算得到的事故工況下12 個(gè)地腳螺栓位置的X，Y，Z 三個(gè)方向的螺栓反力FX，F(xiàn)Y，F(xiàn)Z，進(jìn)而計(jì)算獲得拉引力和剪應(yīng)力參數(shù)。

事故工況下底座螺栓最大拉引力5.19 MPa，底座螺栓最大剪應(yīng)力為4.88 MPa，支架螺栓最大拉應(yīng)力11.79 MPa，支架螺栓最大剪應(yīng)力8.16 MPa。對(duì)比螺栓許用拉應(yīng)力210 MPa，螺栓許用剪應(yīng)力87.5 MPa 可知，底座螺栓和支架螺栓滿足強(qiáng)度要求

5 結(jié)語

對(duì)導(dǎo)向柱存放架進(jìn)行抗震分析。分析結(jié)果表明，新型導(dǎo)向柱存放架滿足設(shè)計(jì)要求。