[发明专利]冷却塔倒塌模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及模拟试验装置，尤其是指一种冷却塔倒塌模拟试验装置。

背景技术

在核电工程的二次循环冷却系统中，需要设置冷却塔，作为循环水与冷却介质发生热交换，带走热量并温度降低的场所。由于核电单机容量大，循环水量也相应较大，因此冷却塔的几何体量也是相当巨大。根据现有的行业认知，1000MW级别核电站的冷却塔，塔高一般需要达到200m以上，零米直径180m以上。核电冷却塔一般采用双曲线型钢筋混凝土结构。超大型冷却塔结构主要分为基础、支柱、塔筒及塔内淋水构架4个结构组成部分。

核电工程关乎国计民生，因此核电站的安全级别很高。作为核电站内单体几何尺寸最大的建筑物之一，超大型冷却塔结构安全性对整个核电站的核安全有至关重要的影响。核电站超大型冷却塔倒塌不仅会对邻近建筑物产生直接的巨大物理冲击，造成邻近建筑倒塌，而且超大型冷却塔倒塌产生的地面振动尚会对核岛造成影响，危及核安全。因此，在超大型冷却塔结构设计中，不仅要求对冷却塔结构本身的强度、稳定性进行科学、详细的力学计算，尚需对超大型冷却塔在不可预知的外部偶然荷载作用下倒塌过程进行计算研究，作为评估核安全性的一则重要依据。

因为目前世界上已投运及在建的核电站主要是直流循环(一次循环)，所以针对二次循环的核电站超大型冷却塔的分析技术相对匮乏，尤其是针对超大型冷却塔倒塌过程的研究。目前世界上尚无针对核电超大型冷却塔倒塌的物理模型实验成果，此领域的研究尚属空白。我国现行的规范体系，也尚无针对超大型冷却塔倒塌量化分析的技术标准。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种冷却塔倒塌模拟试验装置，其能够模拟冷却塔倒塌的过程，得出冷却塔的倒塌规律，作为冷却塔设计及核电站安全评估的重要依据，提高冷却塔的安全性。

本发明的目的是这样实现的：

一种冷却塔倒塌模拟试验装置，其包括有冷却塔模型、数据采集装置、数据处理装置、多个支柱、台座及柱支撑装置，所述数据采集装置与所述数据处理装置连接，所述冷却塔模型底部一部分通过多个所述支柱支撑于所述台座上，所述冷却塔模型的另一部分通过所述柱支撑装置支撑，所述支撑装置的高度可调，所述数据采集装置设置于所述冷却塔模型倒塌方向的前方或/和垂直于所述冷却塔模型倒塌方向，其中，所述冷却塔模型及所述支柱均采用砂浆及钢筋浇筑形成，所述砂浆的抗压强度与冷却塔的实际抗压强度一致。

建立冷却塔模型，并将所述冷却塔底部一部分通过支柱支撑于所述台座上，而另一部分直接通过所述支撑装置支撑；在实验时，降低所述支撑装置的高度，所述支撑装置失去承载能力，所述冷却塔模型倒塌或倾覆；在所述冷却塔模型倒塌的过程中，所述数据采集装置根据需要采集数据。

在其中一个实施例中，其还包括有支撑板，所述支撑板位于所述柱支撑装置上。

在其中一个实施例中，所述数据采集装置包括有地振动数据采集装置，所述地振动数据采集装置包括有用于采集地面点处X、Y、Z三轴加速度的加速度传感器及加速度数据采集装置，所述加速度数据采集装置与所述数据处理装置连接。

通过所述加速度传感器将采集到的数据传输给所述数据采集装置进行处理，可得到地面点处X、Y、Z三轴的加速度时程曲线，根据测量结果的得出所述冷却塔模型倒塌后对核岛产生的影响，并且能够应用于爆破拆除中地面振动监测。

在其中一个实施例中，所述数据采集装置还包括位移数据采集装置，所述位移数据采集装置包括多个位移计及位移数据采集装置，所述位移数据采集装置与所述数据处理装置连接，多个所述位移计与所述位移数据采集装置连接，其中，多个所述位移计固定于所述台座上，其余所述位移计固定于所述冷却塔塔顶的同一水平面上。

测量所述支柱的位移计和下环梁处的位移参数的位移计设置在所述台座上，并且多个位移计之间相互错开，并优选将其中一个所述位移计垫高保证其相互之间具有一定的高差；而用于测量所述冷却塔顶端的多个位移计由于量程的问题，则优选可通过脚手架固定于与所述冷却塔模型塔顶的同一水平面上，且多个所述位移计位置错开，并具有一定的高差。

在其中一个实施例中，在靠近所述柱支撑装置处的多个支柱上设置震动感应片，所述震动感应片与所述位移数据采集装置连接。

当所述柱支撑装置的支撑失效，所述支撑板下落，所述冷却塔模型会绕剩余的支撑面积(即所述支柱部分)转动，靠近所述冷却塔模型中心的支柱在试验开始后受压作用明显，压应力最大最容易破坏，而在靠近所述柱支撑装置处(即所述冷却塔模型的中心轴线上)的多个支柱上设置震动感应片，便于测量所述支柱上的应变时程关系。