多點(diǎn)激勵抗震試驗支承架及其設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種支承架，具體涉及的是一種用于反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)激勵抗震試驗支承架。
【背景技術(shù)】
[0002]
為了精確模擬各個部件的地震激勵，反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)的抗震試驗普遍采用多點(diǎn)激勵實(shí)驗方法完成。該類型試驗通常在多點(diǎn)激勵豎井實(shí)驗裝置內(nèi)進(jìn)行，在控制方式上常采用位移控制，加載方向可為水平橫向或水平橫向和垂向聯(lián)合加載。
[0003]根據(jù)HAF J0053《核設(shè)備抗震鑒定試驗指南》，抗震試驗中試驗件的安裝方式應(yīng)與實(shí)際安裝條件相符，安裝支承點(diǎn)處的輸入載荷和加載方式應(yīng)模擬真實(shí)情況。在針對反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)的抗震試驗中，模擬支承架的設(shè)計是項目實(shí)施中的關(guān)鍵技術(shù)，也是保證抗震試驗有效性的必要前提。
[0004]對比各類型的驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)抗震試驗用模擬支承架的分析設(shè)計，試驗件在實(shí)際安裝狀態(tài)下的支撐點(diǎn)越多、支撐點(diǎn)間距離越小、試驗件自身的結(jié)構(gòu)剛度越大、外加如需準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)水平地震和垂向地震共同作用，則設(shè)計滿足試驗要求的模擬支承架的技術(shù)難度更大，需要解決的技術(shù)難點(diǎn)更多。
[0005]現(xiàn)階段，該類試驗均無法在試驗件的實(shí)際安裝狀態(tài)下進(jìn)行，為模擬整套驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)在實(shí)際安裝狀態(tài)下的支承、安裝情況，需設(shè)計一套專用的模擬支承結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]模擬支承架的設(shè)計要求主要包括以下三個方面:
第一，要能將反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)中的各零部件組合成完整的試驗件，并合理模擬試驗件中各分部件在實(shí)際安裝狀態(tài)下的支撐位置、固定方式等安裝條件。
[0007]第二，模擬試驗件中各分部件的實(shí)際受力邊界條件，實(shí)現(xiàn)在各支撐點(diǎn)處輸入地震運(yùn)動，且保障振動輸入點(diǎn)間的解耦。
[0008]第三，模擬支承架的橫向剛度不能過大，應(yīng)滿足現(xiàn)有激振器的性能要求；若試驗有水平橫向和垂向聯(lián)合加載的要求，則支承架的垂向剛度要足夠大，以便能實(shí)現(xiàn)采用垂向和橫向聯(lián)合加載方式模擬地震載荷；同時，支架自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均需滿足試驗要求。
[0009]本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)階段該類試驗均無法在試驗件的實(shí)際安裝狀態(tài)下進(jìn)行的問題，提供一種達(dá)到上述第一點(diǎn)設(shè)計要求的多點(diǎn)激勵抗震試驗支承架。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
多點(diǎn)激勵抗震試驗支承架，包括多個分別設(shè)置在試驗件支撐點(diǎn)位置處且其結(jié)構(gòu)與試驗件支撐點(diǎn)處實(shí)際安裝結(jié)構(gòu)一致的法蘭，設(shè)置在法蘭上的過渡塊，以及通過過渡塊設(shè)置在法蘭上的聯(lián)接板。本發(fā)明中為了便于描述，上述法蘭、過渡塊和聯(lián)接板一起組合后統(tǒng)稱為法蘭組件。
[0010]因本發(fā)明中的法蘭均位于試驗件支撐點(diǎn)位置處，且其結(jié)構(gòu)與試驗件支撐點(diǎn)處實(shí)際安裝結(jié)構(gòu)一致，因而實(shí)現(xiàn)了各個法蘭組件與試驗件的安裝方式與驅(qū)動線在堆內(nèi)的安裝方式一致，各個法蘭組件之間的相對距離與實(shí)堆中對應(yīng)各個支撐點(diǎn)間的相對距離一致，通過上述設(shè)置即保障了控制棒驅(qū)動線在本發(fā)明上的安裝方式與實(shí)堆安裝條件下一致。
[0011]因在各法蘭外邊緣焊聯(lián)有過渡塊以及聯(lián)接板，進(jìn)而方便法蘭組件與豎井試驗裝置中作動器、調(diào)節(jié)鉸桿以及側(cè)向支撐鉸桿的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)模擬支承架在豎井實(shí)驗裝置中的安裝。
[0012]其它反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)抗震試驗?zāi)M支承架的設(shè)計，可應(yīng)用上述本發(fā)明的典型結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)不同試驗件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及具體的試驗要求，對支承架中各法蘭的位置、結(jié)構(gòu)和數(shù)量進(jìn)行具體設(shè)計，進(jìn)而可確保各部件在支承架上的安裝方式與實(shí)際安裝狀態(tài)下一致。
[0013]進(jìn)一步，所述法蘭之間設(shè)置有用于將試驗件放置在其內(nèi)部的剛性筒體。通過剛性筒體的設(shè)置，有效保證支承架的垂向剛度足夠大，以便能實(shí)現(xiàn)采用垂向和橫向聯(lián)合加載方式模擬地震載荷。
[0014]為了達(dá)到所述模擬支承架的第二點(diǎn)設(shè)計要求，所述法蘭與剛性筒體之間，且位于法蘭同一側(cè)位置處均設(shè)置有彈簧板解耦機(jī)構(gòu)。
[0015]由于剛性筒體組件和法蘭組件具有較高的橫向剛度，當(dāng)施加各作動器的橫向運(yùn)動后，剛性筒體會阻礙其運(yùn)動，并且對相鄰作動器的運(yùn)動產(chǎn)生影響，導(dǎo)致作動器控制精度降低、出現(xiàn)作動器推力消耗等問題。針對上述問題，本發(fā)明中設(shè)計有彈簧板解耦機(jī)構(gòu)，通過彈簧板解耦機(jī)構(gòu)的設(shè)置保障了振動輸入點(diǎn)間的解耦，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)在各支撐點(diǎn)處輸入實(shí)際的地震運(yùn)動。
[0016]由于支撐點(diǎn)越多、支撐點(diǎn)間距離越小、試驗件自身的結(jié)構(gòu)剛度越大、外加如需準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)水平地震和垂向地震共同作用，設(shè)計滿足試驗要求的模擬支承架的技術(shù)難度更大，需要解決的技術(shù)難點(diǎn)更多。本發(fā)明通過該彈簧板解耦機(jī)構(gòu)依次將各段剛性筒體組件與各個法蘭組件聯(lián)接成整體，其不僅可以保障各振動輸入點(diǎn)間的解耦，根據(jù)本發(fā)明的振動特性、剛度和強(qiáng)度等情況，還可以實(shí)現(xiàn)采用垂向和橫向兩種加載方式模擬地震載荷。即，采用此種結(jié)構(gòu)形式的模擬支承架，有效解決了針對反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)多點(diǎn)水平橫向或多點(diǎn)水平橫向和一點(diǎn)垂向聯(lián)合加載的技術(shù)難題。
[0017]綜上可知，針對反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以雙向絕對位移激勵方式開展驅(qū)動線抗震試驗的目標(biāo)，全方位模擬真實(shí)的地震載荷。
[0018]更進(jìn)一步，為了有效達(dá)到解耦的效果，所述彈簧板解耦機(jī)構(gòu)包括上法蘭，下法蘭，一端與上法蘭連接、另一端與下法蘭連接的彈簧板，以及設(shè)置在上法蘭與下法蘭之間的柔性管。
[0019]本發(fā)明利用彈簧板長度和寬度方向剛度大、厚度方向剛度小的特性，使沿橫向振動方向的剛度小于側(cè)向和垂向的10%，且應(yīng)力不會使材料產(chǎn)生塑性變形，也不會導(dǎo)致失穩(wěn)，進(jìn)而起到解耦作用。
[0020]本發(fā)明的橫向剛度滿足現(xiàn)有激振器的性能要求；且通常反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線在實(shí)堆安裝工作狀態(tài)下，驅(qū)動線各部件均浸在水介質(zhì)中。本發(fā)明的目的是模擬試驗件的實(shí)際安裝狀態(tài)，故也應(yīng)該具備最基本的貯存水介質(zhì)的功能。該彈簧板解耦機(jī)構(gòu)中的柔性管確保了解耦裝置具備容納水介質(zhì)的功能，各段剛性筒體也具備盛水功能，因而能有效模擬各試驗件均浸在水介質(zhì)中的實(shí)際安裝狀態(tài)。
[0021]再進(jìn)一步，為了達(dá)到所述模擬支承架的第三點(diǎn)設(shè)計要求，所述彈簧板與上法蘭和下法蘭之間通過螺栓連接。本發(fā)明采用上述連接形式，其便于分別調(diào)整水平橫向和垂向剛度。即，本發(fā)明加工完成、總裝后，當(dāng)進(jìn)行安裝實(shí)測時，若調(diào)試效果不理想，載荷輸入不能滿足試驗要求，則可以更換不同厚度的彈簧板，從而較方便地調(diào)整結(jié)構(gòu)的水平向及垂向剛度。
[0022]作為一種優(yōu)選地設(shè)置方式，所述彈簧板解耦機(jī)構(gòu)中的彈簧板數(shù)量為四個，均勻分布在兩平行面上，且每個平行面中的兩個彈簧板也平行設(shè)置。
[0023]作為最優(yōu)地設(shè)置方式，所述上法蘭和下法蘭均為方形法蘭，該彈簧板則均勻分布在上法蘭和下法蘭的相對兩側(cè)面上。
[0024]本發(fā)明中所述剛性筒體包括筒本體、設(shè)置在筒本體兩端的圓法蘭、以及設(shè)置在筒本體上的手孔接管。本發(fā)明在靠近筒體下端的位置處設(shè)有兩個手孔接管，以便于相關(guān)測試導(dǎo)線的引出或位于其內(nèi)下方的螺栓聯(lián)接件的緊固操作。
[0025]因反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向組件、燃料組件和控制棒組件等結(jié)構(gòu)。作為運(yùn)用于反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線的支承架，該支承架從上至下的排列順序為堆頂法蘭、第一彈簧板解耦機(jī)構(gòu)、上部筒體、法蘭組件上、第二彈簧板解耦機(jī)構(gòu)、中筒體組件、法蘭組件下、第三彈簧板解耦機(jī)構(gòu)、支承板法蘭、第四彈簧板解耦機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向組件段筒體、堆芯上板法蘭、第五彈簧板解耦機(jī)構(gòu)、下部筒體、堆芯下板法蘭和底部支撐筒體。
[0026]本發(fā)明中共計有六個法蘭組件，各法蘭合理模擬了實(shí)堆中驅(qū)動線各部件與堆內(nèi)構(gòu)件發(fā)生關(guān)聯(lián)的情況，通過該六個法蘭可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動線各部件在支承架上的安裝方式與實(shí)堆中的安裝方式一致。
[0027]本發(fā)明中共計有五個筒體組件，結(jié)構(gòu)均為一段兩端帶圓法蘭的筒體；最下端的筒體結(jié)構(gòu)可以和底部垂向激振器的萬向連軸節(jié)相連，其還具備盛水功能，且便于充排水。
[0028]本發(fā)明中共設(shè)計有五個彈簧板解耦機(jī)構(gòu)，進(jìn)而使支承點(diǎn)處的輸入載荷和加載方式與驅(qū)動線各支撐點(diǎn)在實(shí)際安裝狀態(tài)下的情況一致。
[0029]利用該裝置，針對反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動線上六點(diǎn)水平橫向和一點(diǎn)垂向的聯(lián)合加載，實(shí)現(xiàn)了以雙向絕對位移、多點(diǎn)激勵方式開展抗震試驗的目標(biāo)，達(dá)到全方位模擬真實(shí)的地震載荷的目的。
[0030]作為一種優(yōu)選，所述法蘭、剛性筒體和彈簧板解耦機(jī)構(gòu)之間通過螺栓固定連接。
[0031]多點(diǎn)激勵抗震試驗支承架的設(shè)計方法，包括以下步驟:
(1)根據(jù)試驗件的具體情況，確定其在實(shí)際安裝狀態(tài)下支撐點(diǎn)的數(shù)量和位置；
(2)將試驗件上各支撐點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)設(shè)置成與試驗件支撐點(diǎn)處實(shí)際安裝結(jié)構(gòu)一致；
(3)根據(jù)各支撐點(diǎn)之間的距離設(shè)計剛性筒體，剛性筒體的內(nèi)部用于容納試驗件和試驗介質(zhì)；
(4)在法蘭與剛性筒體之間增加用于降低地震橫向激振方向剛度的彈簧板解耦機(jī)構(gòu)即可。
[0032]本發(fā)明通過上述設(shè)計方法，并結(jié)合《核設(shè)備抗震試驗指南》的相關(guān)要求即可制造出本發(fā)明的支承架，且該支承架能有效保證控制棒驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)在模擬支承架上的安裝方式與實(shí)際安裝條件下一致，模擬支承架上各支承點(diǎn)處的輸入載荷和加載方式與驅(qū)動線或其它同類型細(xì)長結(jié)構(gòu)各支撐點(diǎn)在實(shí)際安裝狀態(tài)下的情況一致。
[0033]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了各個法蘭組件與試驗件的安裝方式與驅(qū)動線在堆內(nèi)的安裝方式一致，以及各個法蘭組件之間的相對距離與實(shí)堆中對應(yīng)各個支撐點(diǎn)間的相對距離一致的目的；通過上述設(shè)置有效保障了控制棒驅(qū)動線在本發(fā)明上的安裝方式與實(shí)堆安裝條件下一致；
2、本發(fā)明通過剛性筒體的設(shè)置，有效保證支承架的垂向剛度足夠大，以便能實(shí)現(xiàn)采用垂向和橫向聯(lián)合加載方式模擬地震載荷；
3、本發(fā)明通過彈簧板解耦機(jī)構(gòu)的設(shè)置保障了振動輸入點(diǎn)間的解耦，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)在各支撐點(diǎn)處輸入實(shí)際的地震運(yùn)動；同時有效實(shí)現(xiàn)了以雙向絕對位移、多點(diǎn)激勵方式開展抗震試驗的目標(biāo)；