基于谱随机有限元的核电常规岛—地基共同作用及可靠度研究

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1、学校代码：10286分类号：TB114.3密级：公开UDC：624学号：150953基于谱随机有限元的核电常规岛-地基共同作用及可靠度研究研究生姓名：胡晚亭导师姓名：吕令毅教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年6月22日二级学科名称结构工程学位授予日期2018年9月答辩委员会主席史治宇评阅人S005143-1,S005143-2S005143-32018年6月22日硕士学位论文基于谱随机有限元的核电常规岛-地基共同作用及可靠度研究专业名称：土木工程研究生姓名：胡晚亭导师姓名：吕令毅RESEAR

2、CHONSOIL-STRUCTUREINTERACTIONANDRELIABILITYOFMAINBUILDINGINCONVENTIONALISLANDOFNUCLEARPOWERPLANTBASEDONSPECTRALSTOCHASTICFINITEELEMENTMETHODADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHUWan-tingSupervisedbyProf.LULing-yiSchoolofCiv

3、ilEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过。的研宄成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。１ｊｆ研宄生签名日期：Ｍ．＆：领錢／，东南大学学位论文使用授权声明（》东南大学、中国科学技术信息研究

4、所、国家图书馆、《中国学术期刊光盘版）电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档。本人电子文档的，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文一内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以。论文的公布公布、英文摘要等部分内容（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中（包括以电子信息形式刊登。）授权东南大学研宄生院办理。‘豸研宄生签名：：：导师签名日期摘要摘要论文题名：基于谱随机有限元的核电常规岛-地基共同作用及可靠

5、度研究硕士研究生：胡晚亭导师：吕令毅教授/博导学校：东南大学核电厂的抗震安全设计面临两大难题，一方面是结构-地基相互作用的复杂性，另一方面是工程中存在的不确定性。尽管现在的抗震设计已经开始考虑结构-地基共同作用，但随机分析理论仍处于起步阶段，远不如确定性分析理论成熟，使得随机分析和可靠度设计在工程中的应用较少。而采用确定性分析方法时，结构的设计偏于保守，经济性相对较差。核电厂作为具有重大安全和生产意义的设施，在设计时应给予更加精确的分析。为此，本文提出了一种基于谱随机有限元法的适用于核电常规岛主厂房结构的可靠度分析方法。主要研究工作和结论如

6、下：提出了考虑结构-地基共同作用和地基参数随机性的谱随机有限元法。从随机场的数学理论出发，建立了地基参数的平稳正态随机场及相关模型，采用Karhunen-Loève级数展开法离散随机场，离散误差随展开变量数目的增加而减小。对于相关长度较小随机场，应适当增加Karhunen-Loève展开项数。在随机场离散的基础上，基于Winkler弹性地基模型和Eular梁理论，构造了考虑地基随机性的Winkler弹性地基梁单元。结合随机响应的混沌多项式展开，建立了同时考虑结构-地基共同作用及地基参数随机性的谱随机有限元方程。基于结构-地基共同作用的谱随机

7、有限元法，在Matlab平台上开发了适用于结构-地基共同作用及可靠度分析的谱随机有限元程序SSI-SSFERUM。运用SSI-SSFERUM程序，首先，分析了竖向静力荷载作用下常规岛地基的位移随机响应。最大沉降均值和标准差均位于边柱处，且响应的变异系数大于输入参数的变异系数。其次，研究了地基随机场变异系数和相关长度对地基沉降可靠度的影响。地基沉降对限值的超越概率随地基随机场变异系数线性增加，随相关长度先增大后逐渐收敛。最后，通过与基于LatinHypercube抽样技术的蒙特卡洛模拟结果的对比，分析了谱随机有限元法的计算效率和计算误差。以核

8、电常规岛主厂房钢结构为分析对象，运用SSI-SSFERUM程序，分析了结构与地基相互作用对上部结构动力响应的影响。分析结果表明：SSI效应整体上增大了上部结构的位移响应，增幅在1