专利名称：一种核电站支架强度简化计算方法
技术领域：
本发明涉及一种根据已知条件核算支架强度的方法，具体涉及一种核电站支架强度简化计算方法。
背景技术：
核电工程中管道数量大、种类多，而且工作在各种复杂的工况下，作为管道支撑的支架同样需满足不同工况下强度和刚度的设计要求。核电支架相比常规电站支架又有自身特点，选用标准支架的比较少，多数设计为特殊支架，结构类型复杂，在布置和设计支架过程中，掌握管道支吊架强度计算知识是非常必要的。
目前，支架强度计算方法可采用计算机建模计算，其具体过程
(1)支架设计者向力学组提支架的力学计算资料，包括该支架的结构外形、选用的结构材料、支架功能、支架的受力条件等信息。
(2)力学计算组收到提资条件后，开始根据已知条件在计算机上建立支架模型，运行程序得到计算结果，最后提取结果。
(3)判断计算结果是否满足支架强度的要求，如果满足就可将计算结果直接返给设计者，不满足则需与支架设计者协商。强度不合格的支架需经设计者修改后，再经过步骤 (1)和O)的重复过程，直到得到满意的计算结果。
按该流程计算支架的强度，不仅工作量大，耗时耗力，同时还要受到工作地点、计算机应用程序的限制，在实际应用中只对特别复杂的支架结构才采用该计算方式。发明内容
本发明的目的在于针对现有电脑计算支架强度周期长的缺陷，提供一种核电站支架强度的简化计算方法，从而避免了不必要的重复建模计算过程，提高了计算效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一种核电站支架强度简化计算方法，包括如下步骤
(1)确定支架承受的载荷；
(2)确定支架所执行的功能；
(3)将支架的支撑结构拆分简化为如下简单结构标准类型的一种或几种，
类型1 一端固定，一端活动的一字型支架；
类型2 —端固定，一端活动的L型支架；
类型3 两端都固定的L型支架；
类型4 两端都固定的门型支架；
类型5 两端均固定的一字型支架；
(4)分别根据步骤(3)中的简单结构标准类型支架的计算公式，计算出简化后的支架结构连接处的力和力矩；
(5)计算简化后的支架结构上每个主要连接点处的最大截面应力；
(6)针对支架根部采用锚栓和基板固定的方式，计算锚栓强度；针对支架根部采用焊接固定的方式，计算焊缝应力强度；
(7)计算支架在每个约束方向上支撑点处产生位移条件下的结构刚度。
进一步，如上所述的核电站支架强度简化计算方法，步骤(3)中，对支撑结构进行拆分的具体方法是，当单槽钢与双扣槽钢或H型钢相接时，从相接点处拆开，对单槽钢而言，相接处为固定端，构件生根处为固定端；对于结构中强度一致的构件，拆分时视为一个整体件，与强度大的构件连接处为固定端，支架生根处为固定端。
本发明的有益效果如下通过本发明所提供的核电站支架强度简化计算方法，在边界范围内有限条件下将支架的支撑结构拆分简化为简单结构标准类型，在设计过程中就可以人工计算支架强度，减少了与其他专业的接口，避免了不必要的重复建模计算过程，提高了工作效率。


图1-1至图1-5为五种简单结构标准支架类型的结构示意图2-1至图2-8为八种简单支架拆分的示例图3-1至图3-6为类型1支架形式的力学分析示意图4-2至4-2为为类型2支架形式的力学分析示意图5为类型3支架形式的力学分析示意图6为类型4支架形式的力学分析示意图7为类型5支架形式的力学分析示意图8为具体实施例的支架结构示意图9-1至图9-2为具体实施例的支架中C点的力和力矩计算原理图10-1至图10-2为具体实施例的支架中0点的力和力矩计算原理图
图11为具体实施例的支架中焊接截面的应力校核计算参数示意图12为为具体实施例的支架结构刚度校核计算参数示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
本发明所提供的核电站支架强度简化计算方法，包括如下步骤
(1)确定支架承受的载荷；
(2)确定支架所执行的功能；所述的功能有GL (导向支架)、CB和PF功能(固定支架)、PL功能(滑动支架)、BT功能(限位支架)、PL+BT等组合功能；支架功能不影响支架的拆分，但对确定支架是否承受摩擦力起重要作用，从而在后续计算公式中要考虑摩擦力；
(3)将支架的支撑结构拆分简化为如下简单结构标准类型的一种或几种，
类型1 一端固定，一端活动的一字型支架；如图1-1所示；
类型2 —端固定，一端活动的L型支架；如图1-2所示；
类型3 两端都固定的L型支架；如图1-3所示；
类型4 两端都固定的门型支架；如图1-4所示；
类型5 两端均固定的一字型支架；如图1-5所示；
(4)分别根据步骤(3)中的简单结构标准类型支架的计算公式，计算出简化后的支架结构连接处的力和力矩；
(5)计算简化后的支架结构上每个主要连接点处的最大截面应力；
(6)针对支架根部采用锚栓和基板固定的方式，计算锚栓强度；针对支架根部采用焊接固定的方式，计算焊缝应力强度；
(7)计算支架在每个约束方向上支撑点处产生位移条件下的结构刚度。
对于需进行强度核算的支架，拆分之前首先了解支架的整体结构形式，以及相邻构件之间的强度变化，如双扣槽钢或H型钢的强度就远大于单槽钢。因此上面步骤(3)中对支撑结构进行拆分的具体方法原则是
(a)当单槽钢与双扣槽钢或H型钢相接时，从相接点处拆开，对单槽钢而言，相接处为固定端，构件生根处为固定端，举例如下
如图2-1所示，拆分的方式为，AB 类型5 ；OA 类型1。
如图2-2所示，拆分的方式为，AB 类型5 ；OA 类型1。
(b)对于结构中强度一致的构件，拆分时视为一个整体件，与强度大的构件连接处为固定端，支架生根处为固定端，举例如下
如图2-3所示，拆分的方式为，ABP 类型3 ；OA 类型1。
如图2-4所示，拆分的方式为，OABP 类型4。
如图2-5所示，拆分的方式为，AB⑶类型4 ；OP 类型5。
如图2-6所示，拆分的方式为，ABC 类型2 ；OC 类型1 ；OD 类型1 ；
其中，C点处承受最大载荷。
如图2-7所示，拆分的方式为，ABC 类型3 ；ADO 类型2 ；CO 类型1。
如图2-8所示，拆分的方式为，AB 类型2 ；OBC 类型1 ；
其中，B点处承受最大载荷。
下面结合实例和附图分别介绍一下五种支架类型的强度计算方法。
类型1- 一端固定，一端活动的一字型支架
如图3-1、3_2所示，图中0点为焊接于基板上型钢截面的重心位置，A点位于型钢表面且距0点长度为L的位置。H为A点距0点的高差，J为0点与A点在U方向上的距1 O
A点处的载荷采用如下标识进行定义(三个方向的力和力矩):
F/M/
FVAMVA
FffAMwA
采用如下通用公式来计算连接点0处的载荷
Fu0 = F/ Mu0 = MuA+FvA. H+Fwa. L
Fv0 = F/ Mv0 = Mva+Fva. H (+Fwa. J)
Fff0 = FffA Mff0 = Mwa+Fva. L (+Fva. J)
类型1. 1
如图3-3所示，A点处载荷可从管道力学计算报告书中获得
权利要求
1.一种核电站支架强度简化计算方法，包括如下步骤(1)确定支架承受的载荷；(2)确定支架所执行的功能；(3)将支架的支撑结构拆分简化为简单结构标准类型的一种或几种；(4)分别根据步骤(3)中的简单结构标准类型支架的计算公式，计算出简化后的支架结构连接处的力和力矩；(5)计算简化后的支架结构上每个主要连接点处的最大截面应力；(6)针对支架根部采用锚栓和基板固定的方式，计算锚栓强度；针对支架根部采用焊接固定的方式，计算焊缝应力强度；(7)计算支架在每个约束方向上支撑点处产生位移条件下的结构刚度。
2.如权利要求1所述的核电站支架强度简化计算方法，其特征在于步骤(3)中所述的简单结构标准类型包括类型1 一端固定，一端活动的一字型支架；类型2 —端固定，一端活动的L型支架；类型3:两端都固定的L型支架；类型4 两端都固定的门型支架；类型5 两端均固定的一字型支架。
3.如权利要求2所述的核电站支架强度简化计算方法，其特征在于步骤(3)中，对支撑结构进行拆分的具体方法是，当单槽钢与双扣槽钢或H型钢相接时，从相接点处拆开，对单槽钢而言，相接处为固定端，构件生根处为固定端；对于结构中强度一致的构件，拆分时视为一个整体件，与强度大的构件连接处为固定端，支架生根处为固定端。
全文摘要
本发明涉及一种核电站支架强度简化计算方法，该方法将复杂支架拆分为简单结构标准支架类型，然后将传统计算公式合理应用到简化的标准支架类型上，分别核算各拆分结构连接点的结构强度，最后核算根部强度，从而得到整个支架强度是否满足要求的结果。本发明实现了在设计过程中人工计算支架强度，减少了与其他专业的接口，避免了不必要的重复建模计算过程，提高了计算工作效率。
文档编号G01M13/00GK102519715SQ20111037999
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者于勇, 刘加志, 刘虎, 刘金光, 吴曦, 张同喜, 彭春华, 李昭清, 李晓霞, 李海冰, 王付军, 王宏杰, 董旭, 褚松良, 许克凤, 赵振晖, 齐增辉 申请人:中国核电工程有限公司