基于DSEM的核電廠結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用模型

尹訓(xùn)強(qiáng)，袁文志，王桂萱

(大連大學(xué)土木工程技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)中心，遼寧，大連 116622)

?

基于DSEM的核電廠結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用模型

尹訓(xùn)強(qiáng)*，袁文志，王桂萱

(大連大學(xué)土木工程技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)中心，遼寧，大連 116622)

核電廠結(jié)構(gòu)的抗震能力是保障安全的重要內(nèi)容，而考慮結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用(SSSI)的影響效應(yīng)是必要的且意義重大。本文以阻尼溶劑抽取法(DSEM)為理論基礎(chǔ)，考慮相鄰工程結(jié)構(gòu)與無(wú)限土體的動(dòng)力特性，利用位移協(xié)調(diào)與力平衡機(jī)制，建立了相鄰結(jié)構(gòu)-土體相互作用計(jì)算模型，給出了具體數(shù)值實(shí)現(xiàn)公式，并通過(guò)UPFs二次開(kāi)發(fā)功能在通用有限元程序ANSYS中實(shí)現(xiàn)該模型的嵌入。進(jìn)而，以國(guó)內(nèi)某核電工程為例，建立一系列SSSI系統(tǒng)的三維模型，并就不同的地基條件、埋置效應(yīng)對(duì)核電廠反應(yīng)堆 SSSI規(guī)律的影響進(jìn)行探討，結(jié)果可為類似核電廠址地基的抗震適應(yīng)性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒與參考。關(guān)鍵詞：核電廠；阻尼溶劑抽取法；結(jié)構(gòu)-地基-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用；反應(yīng)譜

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)能源的需求也隨之增加，為了響應(yīng)全球節(jié)能、環(huán)保、減排的要求，我國(guó)將大力發(fā)展清潔、高效的能源形式，其中核電由于其安全、清潔等原因在我國(guó)已得到了快速發(fā)展，是我國(guó)今后能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的主攻方向。

雖然核電是一種綠色的能源形式，但其安全性一直是限制其發(fā)展的重要因素。特別是2011年日本大地震中福島核電站事故留下的慘痛教訓(xùn)，因此，研究地震作用下核電廠房結(jié)構(gòu)的安全性和抗震適應(yīng)性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前國(guó)內(nèi)外在核電廠工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)、方法研究以及試驗(yàn)驗(yàn)證方面都進(jìn)行了眾多的研究工作，但大部分的理論成果集中在結(jié)構(gòu)-地基相互作用(Structure-Soil Interaction，簡(jiǎn)稱SSI)的問(wèn)題上[1-4]，而考慮結(jié)構(gòu)-地基-結(jié)構(gòu)相互作用(Structure-Soil-Structure Interaction,簡(jiǎn)稱SSSI)的研究較少。在實(shí)際核電工程項(xiàng)目中，核電廠房、輔助結(jié)構(gòu)等在同一場(chǎng)地，單個(gè)核島與地基的動(dòng)力相互作用在實(shí)際工程中并不存在，因此對(duì)核電等大型工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中研究SSSI是非常必要的[5-9]。與僅考慮SSI的核電廠房結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析相比，考慮SSSI效應(yīng)的核電廠房地震響應(yīng)分析結(jié)果具有更高的可靠性和工程實(shí)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者在分析SSSI時(shí)，對(duì)無(wú)限地基輻射效應(yīng)的模擬常用方法有邊界元法、集總參數(shù)法等[10-11]，其中，邊界元法在截取邊界處對(duì)單元進(jìn)行離散，減少自由度和計(jì)算量，但是對(duì)于復(fù)雜地基求解較困難；集總參數(shù)法是一種極簡(jiǎn)化的模型，較難反映實(shí)際工程中介質(zhì)的非均勻性、基礎(chǔ)形狀的復(fù)雜性及多個(gè)基礎(chǔ)之間的相互作用等因素。

為解決上述問(wèn)題，首先從模擬地基無(wú)限域輻射阻尼效應(yīng)的基本原理出發(fā)，將阻尼溶劑抽取法(Damping Solvent Extraction Method，簡(jiǎn)稱DSEM)[12-14]運(yùn)用到SSSI研究，進(jìn)而，結(jié)合某核電工程實(shí)際，基于DSEM建立一系列SSSI系統(tǒng)的三維時(shí)域分析模型，研究地基條件與埋置效應(yīng)等、對(duì)核電站反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用(SSSI)規(guī)律的影響。

1 基于DSEM的SSSI時(shí)域分析模型

(1)

(2)

由于結(jié)構(gòu)和地基接觸面上的位移連續(xù)和力平衡條件，存在如下的關(guān)系式：

(3)

(4)

圖1 基于DSEM的SSSI體系模型Fig.1 Model of SSSI based on DSEM

如圖1所示，基于DSEM的SSSI模型包括地基有限域和廣義結(jié)構(gòu)，廣義結(jié)構(gòu)是由相鄰上部結(jié)構(gòu)以及近場(chǎng)地基組成。在DSEM時(shí)域?qū)崿F(xiàn)的公式中可得結(jié)構(gòu)與真實(shí)無(wú)限地基之間的相互作用力如式(5)。

(5)

其中，

(6)

(7)

(8)

式中： “m”表示地基內(nèi)部節(jié)點(diǎn)、s1、s2表示上部結(jié)構(gòu)1或上部結(jié)構(gòu)2。

則將式(8)分解為：

(9a)

(9b)

(9c)

(10a)

(10b)

(10c)

(11a)

(11b)

把公式(9)-(11)代入到公式(5)，可求得無(wú)限地基受到的上部結(jié)構(gòu)施加給地基的相互作用力的解耦數(shù)值實(shí)現(xiàn)的時(shí)域動(dòng)力方程，化簡(jiǎn)如下：

(12)

2 基于DSEM的SSSI動(dòng)力分析模型在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)

動(dòng)力相互作用時(shí)域模型在ANSYS平臺(tái)的嵌

入，是基于DSEM結(jié)構(gòu)-地基-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用時(shí)域模型的推導(dǎo)，首先利用二次開(kāi)發(fā)工具UPFs接口子程序UserElem.f[15]建立相鄰結(jié)構(gòu)-地基交界面空間耦連單元，然后通過(guò)外部接口程序Uanbeg.f、User01.f、User02.f、User03.f以及APDL共同實(shí)現(xiàn)地基總體質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣以及剛度矩陣的組裝、結(jié)構(gòu)地基相互作用力的求解，并最終實(shí)現(xiàn)在ANSYS中嵌入基于阻尼溶劑抽取法的結(jié)構(gòu)-地基-結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)域模型。

交界面耦連單元如圖2所示，圖中①是由一個(gè)節(jié)點(diǎn)A’構(gòu)成耦聯(lián)單元、②是由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A’和B’構(gòu)成的耦聯(lián)單元、③是由四個(gè)節(jié)點(diǎn)A’、B’、C’、D’構(gòu)成耦聯(lián)單元。該接口首先形成常規(guī)實(shí)體等參單元的單元矩陣，其次，將結(jié)構(gòu)-地基交界面處地基一側(cè)的單元進(jìn)行編碼[16]，并抽離出地基對(duì)結(jié)構(gòu)一側(cè)單元的剛度貢獻(xiàn)，然后，得到耦聯(lián)單元的矩陣(質(zhì)量剛度、阻尼矩陣)，并將交界面耦聯(lián)單元的節(jié)點(diǎn)信息存儲(chǔ)在特定的文件里，再引入虛加人工高阻尼的影響，形成耦聯(lián)單元的最終單元矩陣。

圖2 交界面耦聯(lián)單元的示意圖Fig.2 Diagram of Interface-Coupling elements of structure-foundation interface

在結(jié)構(gòu)地基相互作用力求解的過(guò)程中，四個(gè)接口程序的主要功能為：?jiǎn)卧畔⒑偷卣鸩ǖ葦?shù)據(jù)的初始化、打開(kāi)或關(guān)閉臨時(shí)存儲(chǔ)文件、計(jì)算結(jié)構(gòu)-地基交界面相互作用力以及地基有限域內(nèi)部運(yùn)動(dòng)變量的更新等，另外，整個(gè)計(jì)算分析過(guò)程中使用的命令流通過(guò)采用APDL語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，如定義單元材料屬性、激活UPFs功能以及整體求解控制等。

基于DESM的SSSI時(shí)域模型在ANSYS中嵌入的求解過(guò)程如圖3所示。

圖3 基于DESM的SSSI時(shí)域模型的ANSYS實(shí)現(xiàn)流程Fig.3 Flow diagram of ANSYS implementation of DSEM for SSSI interaction time-domain model

3 核島廠房計(jì)算模型及參數(shù)

3.1 CPR1000核島廠房計(jì)算模型

以某CPR1000核電廠鋼筋混凝土反應(yīng)堆廠房作為研究對(duì)象，反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的集中質(zhì)量模型如圖4所示，簡(jiǎn)化后節(jié)點(diǎn)參數(shù)、梁?jiǎn)卧獏?shù)見(jiàn)參考文獻(xiàn)[17]。反應(yīng)堆廠房結(jié)構(gòu)主要由三大部分組成：筏板基礎(chǔ)、安全殼結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)共用一個(gè)半徑為19.8 m，平均厚度為5.8 m的筏基。筏板基礎(chǔ)的混凝土特性參數(shù)：剪切模量為14.7 GPa，密度為 2560 kg·m-3，泊松比為0.34。場(chǎng)地地震動(dòng)的水平向峰值加速度為1.8 m·s-2，豎直峰值加速度為1.2 m·s-2，總持時(shí)25 s，時(shí)間步長(zhǎng)0.01 s。

圖4 CPR1000反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的集中質(zhì)量模型Fig.4 The simplified mass model of CPR nuclear reactor

3.2 基于DSEM的SSSI有限元模型

SSSI體系中兩個(gè)核島的相對(duì)距離根據(jù)實(shí)際工程中的參數(shù)確定，且兩個(gè)核島以及筏板屬性相同，參照3.1節(jié)中所述。SSI有限元模型地基屬性、基礎(chǔ)形式以及上部結(jié)構(gòu)屬性等均與SSSI有限元模型參數(shù)完全相同，SSI體系和SSSI體系有限元模型如圖5、圖6所示。

圖5 SSI體系有限元計(jì)算模型Fig.5 Finite element calculating model of SSI

圖6 SSSI體系有限元計(jì)算模型Fig.6 Finite element calculating model of SSSI

核島區(qū)建筑物地基主要為中等風(fēng)化巖體，地基特性參數(shù)：剪切波速為1008 m·s-1，彈性模量為7.06 GPa，密度為2500 kg·m-3，泊松比為0.39。筏板為埋置基礎(chǔ)，埋深為10 m。該模型采用同等厚度均勻分布的水平土層，在水平方向各向四周邊擴(kuò)展一倍筏板的寬度，土體在深度方向取1.5倍筏板寬度。SSI有限元模型地基屬性、基礎(chǔ)型式以及上部結(jié)構(gòu)屬性等均與SSSI有限元模型參數(shù)完全相同，SSI體系和SSSI體系有限元模型如圖5、圖6所示。

3.3 不同影響參數(shù)的SSSI有限元模型

3.3.1 不同地基條件下SSSI有限元模型

地基土特性對(duì)SSI體系以及SSSI體系相互作用的影響，實(shí)質(zhì)上為土體剪切波速的影響。因此，選取Vs=400 m·s-1、800 m·s-1、1200 m·s-1、1600 m·s-1和2000 m·s-1五種不同剪切波速的土體，分別建立SSI體系有限元模型和SSSI體系有限元模型如圖7、圖8所示。

圖7 不同剪切波速下SSI體系有限元計(jì)算模型Fig.7 Finite element calculating model of SSI under different shear wave velocity

圖8 不同剪切波速下SSSI體系有限元計(jì)算模型Fig.8 Finite element calculating model of SSSI interaction under different shear wave velocity

為方便研究，不考慮埋置效應(yīng)且兩個(gè)核島以及筏板屬性相同，參照3.1節(jié)中所述。選取的不同地基條件下的土體特性參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 不同地基條件下的土體特征參數(shù)Table 1 Soil parameters under different foundation conditions

3.3.2 是否考慮埋置效應(yīng)的SSSI有限元模型

考慮埋置效應(yīng)的影響并就不同的埋置形式分別建立SSSI有限元模型如圖5、圖6所示、不埋置模型如圖7、圖8。其中，埋置與不埋置模型的地基參數(shù)相同，此處不再贅述。

4 考慮SSSI核反應(yīng)堆廠房的參數(shù)分析

4.1 考慮SSSI效應(yīng)不同參數(shù)對(duì)核反應(yīng)堆廠房結(jié)構(gòu)固有頻率的影響

4.1.1 不同地基條件的影響

圖9與圖10所示為不同剪切波速Vs=400 m·s-1、800 m·s-1、1200 m·s-1、1600 m·s-1和2000 m·s-1情況下，SSI體系和SSSI體系的前10階固有頻率。

圖9 不同剪切波速下SSI體系前10階固有頻率Fig. 9 The former 10 natural frequencies under different shear wave velocity

圖10 不同剪切波速下SSSI體系前10階固有頻率Fig. 10 The former 10 natural frequencies of SSSI systemunder different shear wave velocity

由圖9-10可知，SSI體系、SSSI體系的固有頻率隨著土體剪切波速的增大而增大，則其周期必然隨著土體剪切波速的增大呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，也即土體材料越硬，其相互作用系統(tǒng)周期越小。由圖10可知，SSSI體系的固有頻率的變化規(guī)律和SSI體系相似，地基剪切波速的變化對(duì)SSSI體系和SSI體系的影響是相同的。

圖11 不同剪切波速下兩計(jì)算模型的前10階固有頻率差值Fig.11 The former 10 natural frequencies difference of two system modelunder different shear wave velocity

圖11為SSI體系固有頻率值與SSSI體系相應(yīng)階數(shù)的固有頻率差值，即SSI體系固有頻率值減去SSSI體系固有頻率值。對(duì)比不同剪切波速情況下，由差值的大小以及變化規(guī)律可知，相鄰結(jié)構(gòu)的存在改變了體系的固有頻率，并且使原位置處結(jié)構(gòu)(目標(biāo)結(jié)構(gòu))的固有頻率有所降低。相比于SSI體系，由圖10可知SSSI體系第一階和第二階固有頻率的值變化不大，幾乎沒(méi)有影響，但之后的固有頻率的差值變化明顯，尤其是在第五階到第八階范圍內(nèi)，固有頻率差值變化幅度很大。從整個(gè)變化趨勢(shì)上來(lái)看，隨著土體剪切波速增大，SSSI體系對(duì)中高階模態(tài)的固有頻率值影響作用越明顯。

4.1.2 埋置效應(yīng)的影響

圖12 不同埋置模型的前10階固有頻率Fig. 12 The former 10 natural frequencies under differenceembedded foundationsconditions

圖12顯示了不埋置和埋置模型情況下SSSI體系與SSI體系的前10階固有頻率對(duì)比結(jié)果。由圖13可知，兩種不同埋置形式下，相較于SSSI體系 SSI體系對(duì)結(jié)構(gòu)固有頻率的影響更明顯，SSI體系的前四階固有頻率相差很小，但之后隨著模態(tài)階數(shù)的增加固有頻率的差值較大，而在兩種不同基礎(chǔ)形式下SSSI體系的前十階固有頻率曲線幾乎重合，相差較小，說(shuō)明在兩種不同埋置形式下SSSI效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)固有頻率的影響基本相同。

綜合分析結(jié)果可知，相比于不埋置筏基體系，埋置筏基情況下，SSI體系與SSSI體系固有頻率差值更大，對(duì)結(jié)構(gòu)的固有頻率的影響更加明顯。

4.2 考慮SSSI效應(yīng)不同參數(shù)對(duì)樓層加速度反應(yīng)譜的影響

選取安全殼最高點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)8)處的5%阻尼比條件下加速度反應(yīng)譜進(jìn)行對(duì)比分析。節(jié)點(diǎn)8是該核島廠房的最高處節(jié)點(diǎn)，其地震響應(yīng)幅值相較于其他高度處的節(jié)點(diǎn)更大，因此，選取節(jié)點(diǎn)8 的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行參數(shù)影響分析，更加具有包絡(luò)性和代表性。

4.2.1 不同地基條件的影響

鑒于文章篇幅，圖13僅列出節(jié)點(diǎn)8在X方向Vs=400 m·s-1、1200 m·s-1、1600 m·s-1情況下的加速反應(yīng)譜。由圖可知，隨著土體剪切波速增大，SSI體系與SSSI體系中節(jié)點(diǎn)8的加速度反應(yīng)譜的差距越來(lái)越小，差距明顯的區(qū)域均出現(xiàn)在1～4Hz左右，當(dāng)剪切波速達(dá)到1600 m·s-1時(shí)，兩個(gè)體系中節(jié)點(diǎn)8的反應(yīng)譜曲線幾乎呈現(xiàn)重合的趨勢(shì)。

圖13 不同剪切波速下兩體系模型節(jié)點(diǎn)8的加速度反應(yīng)譜Fig.13 Acceleration response spectrum for node 8 of two system model under different shear wave velocity

綜合分析結(jié)果得到，隨著土體剪切波速的增大，SSSI體系的土體對(duì)結(jié)構(gòu)的隔震作用逐漸減弱，即土體越堅(jiān)硬，對(duì)相鄰核島動(dòng)力特性的改變也越不明顯,且當(dāng)土體的剪切波速大于等于1600 m·s-1，兩核島間的相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)譜的影響已很小。

4.2.2 埋置效應(yīng)的影響

由于基礎(chǔ)埋置不同，土體對(duì)結(jié)構(gòu)的約束作用也不相同，導(dǎo)致SSSI體系的動(dòng)力反應(yīng)也有差異。如圖14、圖15分別為埋置和不埋置情況下，SSI體系和SSSI體系模型中上部結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)8的加速度反應(yīng)譜X、Y、Z三個(gè)方向的對(duì)比結(jié)果。

由圖16、圖17可知，在兩種情況下，SSI體系和SSSI體系所取節(jié)點(diǎn)8的加速度反應(yīng)譜差值都很小。但是相比于不埋置基礎(chǔ)，埋置基礎(chǔ)條件下，兩種體系模型中節(jié)點(diǎn)8的反應(yīng)譜差值相對(duì)較大，尤其在低頻段0.7hz-1.0hz，SSSI模型對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)譜影響相對(duì)較大。這是因?yàn)檩d埋置條件下上部結(jié)構(gòu)的周圍約束增加，基礎(chǔ)對(duì)核電廠房結(jié)構(gòu)的約束能力有所加強(qiáng)，在一定程度上減弱了基礎(chǔ)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，減小了地震波動(dòng)傳遞到基礎(chǔ)的路徑，地震能量消耗減小，傳遞給上部結(jié)構(gòu)的加速度增大。

5 結(jié)論

根據(jù)某CPR核電工程實(shí)際項(xiàng)目，建立基于DSEM的SSI和SSSI有限元模型，進(jìn)行相鄰的核電站反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)在地基條件不同、核島相對(duì)距離不同、基礎(chǔ)形式不同參數(shù)的敏感性分析。得到地震荷載作用下關(guān)鍵影響因素對(duì)SSSI體系的影響規(guī)律。

(1)隨著土體剪切波速的增大，即土體材料越硬，SSI體系、SSSI體系的固有頻率越大，相比于SSI體系，SSSI體系對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的中高階模態(tài)的固有頻率值影響作用越明顯，但是隨剪切波速的增大,SSSI效應(yīng)對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜的影響卻越小，對(duì)相鄰核島動(dòng)力特性的改變也越不明顯，且當(dāng)剪切波速為1600 m·s-1，兩核島間的相互作用影響已很小。

圖14 埋置基礎(chǔ)條件下SSSI 與 SSI 模型節(jié)點(diǎn)8的加速度反應(yīng)譜Fig.14 Acceleration response spectrum for node 8 of two system modelunder embedded foundations conditions

圖15 不埋置基礎(chǔ)條件下SSSI 與 SSI節(jié)點(diǎn)8的加速度反應(yīng)譜Fig.15 Acceleration response spectrum for node 8 of two system modelunder unembedded foundations conditions

(2)相比于不考慮埋置基礎(chǔ)體系，埋置基礎(chǔ)情況下，SSI體系與SSSI體系固有頻率差值更大、對(duì)結(jié)構(gòu)的固有頻率的影響更加明顯；兩種不同的埋置形式下SSSI效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)譜的影響都很小，但在埋置基礎(chǔ)形式下，SSSI效應(yīng)對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)譜影響更大。

[1] 戚承志,錢(qián)七虎.核電站抗震研究綜述[J].地震工程與工程抗震,2000,20(3): 76-86.

[2] 李建波.結(jié)構(gòu)-地基動(dòng)力相互作用的時(shí)域數(shù)值方法研究[D].大連:大連理工大學(xué),2005.

[3] 林皋.土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用[R].第九屆世界地震工程會(huì)議動(dòng)態(tài)報(bào)告.中國(guó)大連,1989.

[4] 方志陸,浩亮王,龍世,土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用研究綜述[J].世界地震工程,2006,22(1):57-63.

[5] 潘旦光,高莉莉,靳國(guó)豪,等.結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力特性的模型實(shí)驗(yàn)[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2014,36(12):1720-1728.

[6] 姜忻良,嚴(yán)宗達(dá),李忠獻(xiàn).考慮地面差動(dòng)的相鄰結(jié)構(gòu)-地基-土相互作用[J].地震工程與工程振動(dòng),1997,17(2):67-73.[7] 王淮峰,樓夢(mèng)麟,陳希,等.建筑群結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用的影響參數(shù)研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,41(4):510-514.

[8] Xu J, Costantino C, Hofmayer C, et al. Seismic responseprediction of NUPEC’s field model tests of NPP structures with adjacent building effect[C]. Pressure Vessels and Piping Division (Publication) PVP, ASME, 2004, 486 (PART1):1-11.

[9] Yahyai M, Mirtaheri M, Mahoutian M, et al. Soil structure interaction between two adjacent buildings under earthquake load[J]. American Journal of Engineering and Applied Sciences,2008,1(2):121-125.

[10] Daniel B. Soil structure interaction: Theoretical and experimental results[C]. Pressure Vessels and PipingDivision (Publication) PVP, ASME, 2006, 488.0:1-6.

[11] 豆麗萍,潘旦光.SSSI作用下相鄰結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析[J].建筑結(jié)構(gòu),2013,43(S2): 411-413.

[12] 李建波, 陳健云, 林皋.求解非均勻無(wú)限地基相互作用力的有限元時(shí)域阻尼抽取法[J].巖土工程學(xué)報(bào),2004(02):263-267.

[13] 尹訓(xùn)強(qiáng)，李建波，林皋，等.基于ANSYS平臺(tái)的阻尼溶劑抽取法及其工程應(yīng)用[J].工程力學(xué),2013,30(3):98-105.

[14] Xunqiang Y, Jianbo L, Chenglin W, et al. ANSYS implementation of damping solvent stepwise extraction method for nonlinear seismic analysis of large 3-D structures[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2013, 44: 139-152.

[15] 朱伯芳.有限元法原理與應(yīng)用[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社, 1998.

[16] 李臣, 馬愛(ài)軍.提高模態(tài)參數(shù)識(shí)別精度的分量分析新算法[J].計(jì)算機(jī)仿真,2004,(2).44-46.

[17] 尹訓(xùn)強(qiáng).結(jié)構(gòu)-地基動(dòng)力相互作用計(jì)算模型的改進(jìn)及其工程應(yīng)用[D].大連:大連理工大學(xué),2013.

[18] Jiang Xinliang, Yan Zongda. Earthquake response analysis of building-foundation-building interaction system [J].Journal of Vibration Engineering, 1998; 11(1):31-37.

Parametric Studyon Structure-Soil-Structure Model of Nuclear Power Plant Based on Damping Solvent Extraction Method

YIN Xunqiang, YUAN Wenzhi,WANG Guixuan

(R&D Center of the Civil Engineering Dalian University, Dalian, Liaoning Province, 116622)

The seismic capacity of nuclear power plant is an important part of the guarantee of safety. It is necessary and significant to consider the effect of structure soil structure interaction (SSSI). Based on Damping Solvent Extraction Method (DSEM), considering the dynamic characteristics of adjacent structures and infinite soil and usingdisplacement coordination and force balance mechanism, in this paper, the calculation model of adjacent structure soil interaction is established.The concrete numerical realization formula is given, and the model is embedded in the general finite element program ANSYS based on User Programmable Features (UPFs). Then, taking an example of thedomestic nuclear power project, a series of 3D model of SSSI system is established.The influence principle of the nuclear power plant reactor withSSSI is discussed under different conditions that includeground condition and embedmenteffect. The results can provide reference for similar nuclear power plant foundation in aseismic adaptability analysis and optimum design.

nuclear power plant; solvent stepwise extraction method; Structure-Soil-Structure Interaction; response spectrum

2016- 09- 24

2017- 01- 27

遼寧省博士啟動(dòng)基金，項(xiàng)目編號(hào)：201601309;教育廳科研項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào)：L2013465; 大連大學(xué)優(yōu)秀青年博士專項(xiàng)基金,項(xiàng)目編號(hào)：2015YBL010

尹訓(xùn)強(qiáng)，博士，講師，現(xiàn)主要從事結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析研究工作

*通訊作者:尹訓(xùn)強(qiáng)，E-mail:lc-tm2008@163.com

TU43

A

1672- 5360(2017)01- 0086- 08