CN107729594A - 一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置 - Google Patents

一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107729594A
CN107729594A CN201710739253.4A CN201710739253A CN107729594A CN 107729594 A CN107729594 A CN 107729594A CN 201710739253 A CN201710739253 A CN 201710739253A CN 107729594 A CN107729594 A CN 107729594A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gantry crane
shock resistance
doorframe
displacement
finite element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710739253.4A
Other languages
English (en)
Inventor
杨毅
胡发国
胡茂
刘杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Marine Machinery Plant Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Marine Machinery Plant Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Marine Machinery Plant Co Ltd filed Critical Wuhan Marine Machinery Plant Co Ltd
Priority to CN201710739253.4A priority Critical patent/CN107729594A/zh
Publication of CN107729594A publication Critical patent/CN107729594A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06—Power analysis or power optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置，属于地震工程领域。所述方法包括：根据岸桥结构的破坏等级确定岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标；建立岸桥结构的弹塑性有限元分析模型；选取岸桥结构的不确定性随机变量，抽取随机变量样本，设置有限元分析模型，获得对应的有限元分析模型样本；对所述有限元分析模型样本进行弹塑性静力推覆分析，获得岸桥结构的抗震能力曲线；根据岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取样本中不同破坏等级的抗震能力值；对抗震能力值进行概率统计，计算并输出考虑结构不确定性的所述岸桥结构的抗震能力。本发明在考虑结构不确定性的情况下对岸桥结构的抗震能力进行评估，为岸桥结构抗震设计和抗震加固提供了参考依据。

Description

一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置
技术领域
本发明涉及地震工程领域，特别涉及一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置。
背景技术
岸边集装箱起重机简称岸桥，是集装箱港口的重要装卸设备之一。同时，岸桥也是港口中最易遭受地震破坏的结构之一，一旦需要对遭受严重破坏的岸桥进行维修更换，其时间成本、经济成本将非常高，对港口的灾后恢复也会产生巨大不利影响。
在岸桥结构抗震研究方面，现有的文献报道中通常采用有限元时程分析法计算岸桥结构的地震响应，然后根据计算结果判定岸桥结构的抗震性能。显然，这种抗震性能仅仅反映岸桥结构在地震激励下的结构响应程度，而缺乏结构响应程度与结构破坏程度对应关系分析，即缺乏对岸桥结构抗震能力的分析研究。
结构抗震能力表示结构所具有的抵抗地震外载荷效应的一种属性。对结构的抗震能力进行分析，可为结构抗震设计、抗震性能分析提供有效的参照依据。结构在不同强度地震作用下表现出不同程度的破坏状态，这些破坏状态可划分为若干破坏等级，不同破坏等级的极限状态则对应着不同的能力水准。结构抗震能力可用多种指标来衡量，如结构的承载能力、耗能能力和变形能力等。建筑抗震设计规范中将结构破坏状态分为基本完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏4个等级，并以层间位移角(楼层层间最大位移与层高之比)作为结构抗震能力指标。
岸桥通常具有工作和非工作状态，两种状态下的结构形式、轮轨约束形式也不同。工作状态下，岸桥前大梁保持水平，大车车轮可在轨道上转动；非工作状态下，前大梁通常为仰起状态，并利用夹轨装置或锚定装置将大车车轮固定在轨道上。两种状态下的结构特征具有较大差异，在地震作用下的破坏形式也不尽相同，显然难以直接套用其它抗震设计规范进行岸桥结构抗震能力分析。同时，结构材料、尺寸、重量等参数具有不确定性，这些随机变量的分布特性对于岸桥结构的抗震能力也会产生影响。
发明内容
为了解决现有技术中难以直接套用其它抗震设计规范进行岸桥结构抗震能力分析、以及随机变量的分布特性对于岸桥结构的抗震能力也会产生影响的问题，本发明实施例提供了一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置。所述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种岸桥结构抗震能力分析方法，所述方法包括：
根据岸桥结构的破坏等级确定所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，所述岸桥结构的破坏等级包括基本完好、脱轨破坏、结构轻微破坏、结构严重破坏和整机倒塌，所述岸桥结构的抗震能力水准包括正常运行能力水准、修复运行能力水准、结构大修能力水准和防止倒塌能力水准，所述衡量指标包括每个抗震能力水准对应的岸桥最大门框位移角，所述岸桥最大门框位移角是岸桥门框结构的最大水平位移与门框高度的比值；
建立所述岸桥结构的弹塑性有限元分析模型；
选取所述岸桥结构的不确定性随机变量，抽取随机变量样本，对所述弹塑性有限元分析模型进行设置，获得对应的有限元分析模型样本；
对所述有限元分析模型样本进行弹塑性静力推覆分析，获得所述岸桥结构的抗震能力曲线，所述岸桥结构的抗震能力曲线的横坐标为门框位移角；
根据所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线中不同破坏等级的抗震能力值；
对各个所述有限元分析模型样本对应的抗震能力值进行概率统计，计算并输出考虑结构不确定性的所述岸桥结构的抗震能力。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述正常运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θNO，所述修复运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θRO、所述结构大修能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θMR，所述防止倒塌能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θCP；
所述θNO的极限状态为大车车轮轮压为零时，或门框构件变形至弹性极限状态；
其中，θDR为大车车轮轮压为零时对应的门框位移角，θY为门框构件变形至弹性极限状态的门框位移角；
所述θRO的极限状态为超过50％的门框构件发生屈服破坏，屈服构件未至强度极限；
所述θMR的极限状态为超过80％的门框构件发生屈服破坏，或有任一构件屈服至强度极限；
所述θCP的极限状态为任一门框构件屈服变形至其延性极限。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述建立所述岸桥结构的弹塑性有限元分析模型，包括：
建立所述岸桥结构中各个结构件的集中塑性铰杆系模型；将所述岸桥结构中非结构件以集中质量节点进行等效；采用轮轨铰接约束模拟所述岸桥结构中的轮轨接触。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述不确定性随机变量包括材料屈服强度、弹性模量和阻尼比。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述根据所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线中不同破坏等级的抗震能力值，包括：
根据所述岸桥结构的抗震能力水准对应的衡量指标，在每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线上标识出对应的能力水准点，所述能力水准点的门框位移角为所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力值。
第二方面，本发明实施例提供了一种岸桥结构抗震能力分析装置，所述装置包括：
确定模块，用于根据岸桥结构的破坏等级确定所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，所述岸桥结构的破坏等级包括基本完好、脱轨破坏、结构轻微破坏、结构严重破坏和整机倒塌，所述岸桥结构的抗震能力水准包括正常运行能力水准、修复运行能力水准、结构大修能力水准和防止倒塌能力水准，所述衡量指标包括每个抗震能力水准对应的岸桥最大门框位移角，所述岸桥最大门框位移角是岸桥门框结构的最大水平位移与门框高度的比值；
建模模块，用于建立所述岸桥结构的弹塑性有限元分析模型；
设置模块，用于选取所述岸桥结构的不确定性随机变量，抽取随机变量样本，对所述弹塑性有限元分析模型进行设置，获得对应的有限元分析模型样本；
分析模块，用于对所述有限元分析模型样本进行弹塑性静力推覆分析，获得所述岸桥结构的抗震能力曲线，所述岸桥结构的抗震能力曲线的横坐标为门框位移角；
提取模块，用于根据所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线中不同破坏等级的抗震能力值；
处理模块，用于对各个所述有限元分析模型样本对应的抗震能力值进行概率统计，计算并输出考虑结构不确定性的所述岸桥结构的抗震能力。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述正常运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θNO，所述修复运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θRO、所述结构大修能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θMR，所述防止倒塌能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θCP；
所述θNO的极限状态为大车车轮轮压为零时，或门框构件变形至弹性极限状态；
其中，θDR为大车车轮轮压为零时对应的门框位移角，θY为门框构件变形至弹性极限状态的门框位移角；
所述θRO的极限状态为超过50％的门框构件发生屈服破坏，屈服构件未至强度极限；
所述θMR的极限状态为超过80％的门框构件发生屈服破坏，或有任一构件屈服至强度极限；
所述θCP的极限状态为任一门框构件屈服变形至其延性极限。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述建模模块，用于建立所述岸桥结构中各个结构件的集中塑性铰杆系模型；将所述岸桥结构中非结构件以集中质量节点进行等效；采用轮轨铰接约束模拟所述岸桥结构中的轮轨接触。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述不确定性随机变量包括材料屈服强度、弹性模量和阻尼比。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述提取模块，用于根据所述岸桥结构的抗震能力水准对应的衡量指标，在每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线上标识出对应的能力水准点，所述能力水准点的门框位移角为所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力值。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例通过在岸桥结构地震破坏等级划分和能力水准定义的基础上，充分考虑了结构不确定性对抗震能力的影响，通过弹塑性有限元样本模型的推覆分析，统计得出岸桥结构抗震能力，确保了分析方法的正确性和分析结果的准确性。通过对工程实例的分析，表明该方法能够在考虑结构不确定性的情况下对岸桥结构的抗震能力进行评估，为岸桥结构抗震设计和抗震加固提供参考依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种岸桥结构抗震能力分析方法的流程图；
图2A是本发明实施例提供的工作状态下的岸桥结构示意图；
图2B是本发明实施例提供的工作状态下的岸桥结构示意图；
图3是本发明实施例提供的岸桥结构的破坏等级和抗震能力水准定义图；
图4是本发明实施例提供的岸桥结构临界跳脱轨简化计算示意图；
图5是本发明实施例提供的薄壁加劲箱型截面构件恢复力骨架曲线图；
图6是本发明实施例提供的工作状态下推覆过程中破坏状态发展示意图；
图7是本发明实施例提供的非工作状态下推覆过程中破坏状态发展示意图；
图8A是本发明实施例提供的工作状态下结构抗震能力曲线图；
图8B是本发明实施例提供的工作状态下结构抗震能力曲线图；
图9是本发明实施例提供的一种岸桥结构抗震能力分析装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种岸桥结构抗震能力分析方法的流程图，参见图1，所述方法包括：
步骤101：根据岸桥结构破坏形式，划分岸桥结构的破坏等级。
岸桥具有工作和非工作两种状态，两种状态下的结构形式、轮轨约束形式也不同。图2A是工作状态下的岸桥结构示意图，如图2A所示，工作状态下，岸桥前大梁100保持水平，大车车轮200可在轨道300上转动；图2B是工作状态下的岸桥结构示意图，如图2B所示，非工作状态下，前大梁100通常为仰起状态，并利用夹轨装置或锚定装置将大车车轮200固定在轨道300上。
在本发明实施例中，所述岸桥结构破坏形式为在地震作用下，岸桥结构在工作状态或非工作状态下发生的破坏形式，所述岸桥结构破坏形式包括大车脱轨、结构破坏和整机倒塌。其中，结构破环又可以按照程度分为结构轻微破坏、结构中等破坏、结构严重破坏。
相应地，所述岸桥结构的破坏等级包括基本完好、脱轨破坏、结构轻微破坏、结构中等破坏、结构严重破坏和整机倒塌。图3为岸桥结构的破坏等级和抗震能力水准定义图，参见图3，考虑到大车脱轨和结构轻微破坏的维修成本相当，将两者划分至同一破坏等级。
步骤102：根据所述岸桥结构的破坏等级确定岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标。
其中，所述岸桥结构的抗震能力水准包括正常运行(NO)能力水准、修复运行(RO)能力水准、结构大修(MR)能力水准和防止倒塌(CP)能力水准。
其中，当岸桥结构的破坏等级为基本完好时，对应的岸桥结构的抗震能力水准为正常运行能力水准；当岸桥结构的破坏等级为脱轨破坏、结构轻微破坏时，对应的岸桥结构的抗震能力水准为修复运行能力水准；当岸桥结构的破坏等级为结构中等破坏时，对应的岸桥结构的抗震能力水准为结构大修能力水准；当岸桥结构的破坏等级为结构严重破坏时，对应的岸桥结构的抗震能力水准为防止倒塌能力水准。
在本发明实施例中，衡量指标为能力水准的衡量指标，包括每个抗震能力水准的衡量数值，如正常运行(NO)的衡量指标值为1.13％。衡量指标具体可以采用岸桥最大门框位移角作为能力水准的衡量指标，所述岸桥最大门框位移角是岸桥门框结构的最大水平位移与门框高度的比值。其中，岸桥门框结构的最大水平位移为门框相对于地面的位移。衡量指标是指，
在本发明实施例中，所述正常运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θNO，所述修复运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θRO、所述结构大修能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θMR，所述防止倒塌能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θCP。
上述各个能力水准对应的岸桥最大门框位移角采用各个能力水准对应的极限状态的门框位移角来表示。具体地，所述θNO的极限状态为大车车轮轮压为零时(车轮脱轨)，或门框构件(梁、柱等)变形至弹性极限状态；所述θRO的极限状态为超过50％的门框构件发生屈服破坏，屈服构件未至强度极限；所述θMR的极限状态为超过80％的门框构件发生屈服破坏，或有任一构件屈服至强度极限；所述θCP的极限状态为任一门框构件屈服变形至其延性极限。
其中，θDR为大车车轮轮压为零时对应的门框位移角，θY为门框构件变形至弹性极限状态的门框位移角。
图4为岸桥结构临界跳脱轨(车轮脱轨)简化计算示意图，岸桥临界跳脱轨时对应的门框位移角θDR可通过单自由度框架简化模型进行计算，如图4所示；
通过计算可知，临界跳脱轨时对应的门框位移角：
式中Hm为岸桥重心高度，m为岸桥等效质量，h为门腿高度，l2为岸桥重心与海侧门腿距离，T为岸桥门框纵向摇摆模态对应周期，g为重力加速度；
图4中，l1为重心与陆侧门腿距离，陆侧、海侧车轮支座反力分别为R1和R2，在地震作用下岸桥质心的水平绝对加速度为a，车轮剪力为Vb，u为门框水平位移。
步骤103：建立岸桥结构的弹塑性有限元分析模型。
在本发明实施例中，所述建立岸桥结构的弹塑性有限元分析模型，可以包括：
建立岸桥结构中各个结构件的集中塑性铰杆系模型(也称杆系有限元模型)；将岸桥结构中非结构件以集中质量节点进行等效；采用轮轨铰接约束模拟岸桥结构中的轮轨接触。上述建模通过有限元分析软件实现。
其中，结构件主要包括岸桥门架、大梁、拉杆等；非结构件主要包括吊具、机器房、滑轮、托架等。
其中，所述主要结构件的集中塑性铰杆系模型是针对薄壁加劲箱型截面的岸桥门架结构件，采用弹塑性恢复力骨架曲线模型模拟构件在地震作用下的弹塑性变形行为；所述轮轨铰接约束是在建立有限元模型时，通过释放轮轨之间绕轨道方向的旋转自由度，同时保持其它自由度为固定状态的节点约束设置。
在建立岸桥结构中各个结构件的集中塑性铰杆系模型时，需要根据各个结构件的恢复力骨架曲线拐点，设置集中塑性铰杆系模型的关键拐点值。所以需要先计算出每个结构件的恢复力骨架曲线。具体地，在确定了结构件的材料以及截面形状后，可根据结构件的材料以及截面形状计算出该结构件的恢复力骨架曲线，具体计算过程在此不做赘述。需要说明的是，计算时材料屈服强度、弹性模量和阻尼比等变量采用平均值(例如采用该结构件材料的均值)。
图5是本发明实施例提供的一种薄壁加劲箱型截面构件恢复力骨架曲线图，图5中各符号表示含义如下：横坐标表示构件的横向变形δ，纵坐标表示构件所受横向负载H。骨架曲线上的几个关键拐点分别为弹性极限点Y、强度极限点U、延性极限点L和残余强度R。恢复力骨架曲线的关键拐点表示构件所受负载和变形之间的关系，例如，弹性极限点Y表示构件变形至弹性极限，几个关键拐点值是集中塑性铰模型的建立依据。
步骤104：选取岸桥结构的不确定性随机变量，抽取随机变量样本，对所述弹塑性有限元分析模型进行设置，获得对应的有限元分析模型样本。
在本发明实施例中，所述不确定性随机变量包括材料屈服强度、弹性模量和阻尼比。
以钢材厚度为14～30mm的Q345钢材料为例，其不确定性随机变量可以按照下表的方式选取。
在本发明实施例中，所述抽取随机变量样本，对所述有限元分析模型进行设置，包括：
采用预设的随机变量抽样方法，对所选取的随机变量进行抽样，获得随机变量样本。
根据获得的随机变量样本，对岸桥结构弹塑性有限元分析模型进行设置，获得对应的有限元分析模型样本。
步骤103在建立岸桥结构的弹塑性有限元模型时，是以随机变量的均值作为集中塑性铰模型的设置依据。而步骤104则是以随机变量的抽样样本值，对集中塑性铰模型进行设置。
其中，预设的随机变量抽样方法可以为随机抽样法、分层抽样法或拉丁超立方抽样法。具体地，可以采用上述任意抽样方法，运用抽样工具软件(如MATLAB)，进行抽样，获得一定数量的随机变量的抽样样本值(如20个样本值)。
步骤105：对所述有限元分析模型样本进行弹塑性静力推覆分析，获得岸桥结构的抗震能力曲线，岸桥结构的抗震能力曲线的横坐标为门框位移角，纵坐标为大车车轮的水平剪力。
在本发明实施例中，所述对所述有限元分析模型样本进行弹塑性静力推覆分析，包括：
在岸桥门架顶部施加递增的集中水平载荷，直至有限元分析结束。
图6是本发明实施例提供的工作状态下推覆过程中破坏状态发展示意图，图7是本发明实施例提供的非工作状态下推覆过程中破坏状态发展示意图，图6和图7的推覆分析过程记录了岸桥结构破坏状态的发展顺序。根据图6和7中构件变形至屈服点、强度极限点和延性极限点的数量，可以确定P1-P6(或P1-P5)对应的抗震能力水准。
在本发明实施例中，获取岸桥结构的抗震能力曲线可以包括：以每个样本推覆分析结果的门框位移角θ为横坐标，大车车轮的水平剪力Vb为纵坐标，绘制出岸桥结构的抗震能力曲线，得到岸桥结构的抗震能力曲线，图8A是本发明实施例提供的工作状态下结构抗震能力曲线图，图8B是本发明实施例提供的工作状态下结构抗震能力曲线图。
步骤106：根据所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取每个所述有限元分析模型样本对应的岸桥结构的抗震能力曲线中不同破坏等级的抗震能力值。
具体地，根据岸桥结构的抗震能力水准对应的衡量指标，在每个所述有限元分析模型样本对应的岸桥结构的抗震能力曲线上标识出对应的能力水准点，所述能力水准点的门框位移角θ即为所述有限元分析模型样本对应的岸桥结构的抗震能力值。
根据抗震能力水准(NO,RO,MR,CP)定义，结合岸桥结构破坏状态发展图(图6、7)，从图8A、8B中找出对应抗震能力水准的衡量指标对应的点(例如图8A中的点P1对应图6中的破坏状态P1)，这些点在图8A、8B的横坐标即是抗震能力值。
步骤107：对各个所述有限元分析模型样本对应的抗震能力值进行概率统计，计算并输出考虑结构不确定性的所述岸桥结构的抗震能力。
按照步骤104-106计算所得的仅为某个样本的抗震能力值，采用不同样本重复步骤104-106，获得所有样本(如20个样本)的抗震能力值，并进行概率统计，获得具有概率统计意义的抗震能力值。
具体地，所述对抗震能力值进行概率统计，可以包括：
对获得的各个所述有限元分析模型样本对应的抗震能力值进行统计分析，得到岸桥结构抗震能力的分布特征。
假定具体实施例的四个能力水准均服从对数正态分布，进行显著水平为α＝0.05的Kolmogorov-Smirnov拟合优度检验，得到四个能力水准的渐进P值分别为0.9997、0.9994、0.9447和0.9556，均大于给定显著水平，则接受对数正态分布的假设。
在本发明实施例中，所述计算并输出考虑结构不确定性的所述岸桥结构的抗震能力，可以包括：
根据所述岸桥结构抗震能力的分布特征，计算出分布均值，以确定岸桥结构不确定性的岸桥结构抗震能力；输出岸桥结构不确定性的岸桥结构抗震能力。
下表为具体实施例在不同抗震能力水准下的考虑结构不确定性的抗震能力值，其中“(DR)”指该能力水准对应的破坏形式为脱轨破坏。
本发明实施例通过在岸桥结构地震破坏等级划分和能力水准定义的基础上，充分考虑了结构不确定性对抗震能力的影响，通过弹塑性有限元样本模型的推覆分析，统计得出岸桥结构抗震能力，确保了分析方法的正确性和分析结果的准确性。通过对工程实例的分析，表明该方法能够在考虑结构不确定性的情况下对岸桥结构的抗震能力进行评估，为岸桥结构抗震设计和抗震加固提供参考依据。
图9是本发明实施例提供的一种岸桥结构抗震能力分析装置的结构示意图，参见图9，该装置包括：
确定模块201，用于根据岸桥结构的破坏等级确定岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，所述岸桥结构的破坏等级包括基本完好、脱轨破坏、结构轻微破坏、结构严重破坏和整机倒塌，所述岸桥结构的抗震能力水准包括正常运行能力水准、修复运行能力水准、结构大修能力水准和防止倒塌能力水准，所述衡量指标包括每个抗震能力水准对应的岸桥最大门框位移角，所述岸桥最大门框位移角是岸桥门框结构的最大水平位移与门框高度的比值。
建模模块202，用于建立岸桥结构的弹塑性有限元分析模型。
设置模块203，用于选取岸桥结构的不确定性随机变量，抽取随机变量样本，对所述弹塑性有限元分析模型进行设置，获得对应的有限元分析模型样本。
分析模块204，用于对所述有限元分析模型样本进行弹塑性静力推覆分析，获得岸桥结构的抗震能力曲线，所述岸桥结构的抗震能力曲线的横坐标为门框位移角，纵坐标为大车车轮的水平剪力。
提取模块205，用于根据所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取每个所述有限元分析模型样本对应的岸桥结构的抗震能力曲线中不同破坏等级的抗震能力值。
处理模块206，用于对各个所述有限元分析模型样本对应的抗震能力值进行概率统计，计算并输出考虑结构不确定性的所述岸桥结构的抗震能力。
在本发明实施例中，所述正常运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θNO，所述修复运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θRO、所述结构大修能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θMR，所述防止倒塌能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θCP；
所述θNO的极限状态为大车车轮轮压为零时，或门框构件变形至弹性极限状态；
其中，θDR为大车车轮轮压为零时对应的门框位移角，θY为门框构件变形至弹性极限状态的门框位移角；
所述θRO的极限状态为超过50％的门框构件发生屈服破坏，屈服构件未至强度极限；
所述θMR的极限状态为超过80％的门框构件发生屈服破坏，或有任一构件屈服至强度极限；
所述θCP的极限状态为任一门框构件屈服变形至其延性极限。
在本发明实施例中，所述建模模块202，用于建立岸桥结构中各个结构件的集中塑性铰杆系模型；将岸桥结构中非结构件以集中质量节点进行等效；采用轮轨铰接约束模拟岸桥结构中的轮轨接触。
在本发明实施例中，所述不确定性随机变量包括材料屈服强度、弹性模量和阻尼比。
在本发明实施例中，所述提取模块205，用于根据岸桥结构的抗震能力水准对应的衡量指标，在每个所述有限元分析模型样本对应的岸桥结构的抗震能力曲线上标识出对应的能力水准点，所述能力水准点的门框位移角为所述有限元分析模型样本对应的岸桥结构的抗震能力值。
需要说明的是：上述实施例提供的岸桥结构抗震能力分析装置在岸桥结构抗震能力分析时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的岸桥结构抗震能力分析装置与岸桥结构抗震能力分析方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岸桥结构抗震能力分析方法，其特征在于，所述方法包括：
根据岸桥结构的破坏等级确定所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，所述岸桥结构的破坏等级包括基本完好、脱轨破坏、结构轻微破坏、结构严重破坏和整机倒塌，所述岸桥结构的抗震能力水准包括正常运行能力水准、修复运行能力水准、结构大修能力水准和防止倒塌能力水准，所述衡量指标包括每个抗震能力水准对应的岸桥最大门框位移角，所述岸桥最大门框位移角是岸桥门框结构的最大水平位移与门框高度的比值；
建立所述岸桥结构的弹塑性有限元分析模型；
选取所述岸桥结构的不确定性随机变量，抽取随机变量样本，对所述弹塑性有限元分析模型进行设置，获得对应的有限元分析模型样本；
对所述有限元分析模型样本进行弹塑性静力推覆分析，获得所述岸桥结构的抗震能力曲线，所述岸桥结构的抗震能力曲线的横坐标为门框位移角；
根据所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线中不同破坏等级的抗震能力值；
对各个所述有限元分析模型样本对应的抗震能力值进行概率统计，计算并输出考虑结构不确定性的所述岸桥结构的抗震能力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正常运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θNO，所述修复运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θRO、所述结构大修能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θMR，所述防止倒塌能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θCP；
所述θNO的极限状态为大车车轮轮压为零时，或门框构件变形至弹性极限状态；
其中，θDR为大车车轮轮压为零时对应的门框位移角，θY为门框构件变形至弹性极限状态的门框位移角；
所述θRO的极限状态为超过50％的门框构件发生屈服破坏，屈服构件未至强度极限；
所述θMR的极限状态为超过80％的门框构件发生屈服破坏，或有任一构件屈服至强度极限；
所述θCP的极限状态为任一门框构件屈服变形至其延性极限。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述建立所述岸桥结构的弹塑性有限元分析模型，包括：
建立所述岸桥结构中各个结构件的集中塑性铰杆系模型；将所述岸桥结构中非结构件以集中质量节点进行等效；采用轮轨铰接约束模拟所述岸桥结构中的轮轨接触。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述不确定性随机变量包括材料屈服强度、弹性模量和阻尼比。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线中不同破坏等级的抗震能力值，包括：
根据所述岸桥结构的抗震能力水准对应的衡量指标，在每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线上标识出对应的能力水准点，所述能力水准点的门框位移角为所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力值。
6.一种岸桥结构抗震能力分析装置，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于根据岸桥结构的破坏等级确定所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，所述岸桥结构的破坏等级包括基本完好、脱轨破坏、结构轻微破坏、结构严重破坏和整机倒塌，所述岸桥结构的抗震能力水准包括正常运行能力水准、修复运行能力水准、结构大修能力水准和防止倒塌能力水准，所述衡量指标包括每个抗震能力水准对应的岸桥最大门框位移角，所述岸桥最大门框位移角是岸桥门框结构的最大水平位移与门框高度的比值；
建模模块，用于建立所述岸桥结构的弹塑性有限元分析模型；
设置模块，用于选取所述岸桥结构的不确定性随机变量，抽取随机变量样本，对所述弹塑性有限元分析模型进行设置，获得对应的有限元分析模型样本；
分析模块，用于对所述有限元分析模型样本进行弹塑性静力推覆分析，获得所述岸桥结构的抗震能力曲线，所述岸桥结构的抗震能力曲线的横坐标为门框位移角；
提取模块，用于根据所述岸桥结构的抗震能力水准和衡量指标，提取每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线中不同破坏等级的抗震能力值；
处理模块，用于对各个所述有限元分析模型样本对应的抗震能力值进行概率统计，计算并输出考虑结构不确定性的所述岸桥结构的抗震能力。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述正常运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θNO，所述修复运行能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θRO、所述结构大修能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θMR，所述防止倒塌能力水准对应的岸桥最大门框位移角为θCP；
所述θNO的极限状态为大车车轮轮压为零时，或门框构件变形至弹性极限状态；
其中，θDR为大车车轮轮压为零时对应的门框位移角，θY为门框构件变形至弹性极限状态的门框位移角；
所述θRO的极限状态为超过50％的门框构件发生屈服破坏，屈服构件未至强度极限；
所述θMR的极限状态为超过80％的门框构件发生屈服破坏，或有任一构件屈服至强度极限；
所述θCP的极限状态为任一门框构件屈服变形至其延性极限。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述建模模块，用于建立所述岸桥结构中各个结构件的集中塑性铰杆系模型；将所述岸桥结构中非结构件以集中质量节点进行等效；采用轮轨铰接约束模拟所述岸桥结构中的轮轨接触。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述不确定性随机变量包括材料屈服强度、弹性模量和阻尼比。
10.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述提取模块，用于根据所述岸桥结构的抗震能力水准对应的衡量指标，在每个所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力曲线上标识出对应的能力水准点，所述能力水准点的门框位移角为所述有限元分析模型样本对应的所述岸桥结构的抗震能力值。
CN201710739253.4A 2017-08-25 2017-08-25 一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置 Pending CN107729594A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710739253.4A CN107729594A (zh) 2017-08-25 2017-08-25 一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710739253.4A CN107729594A (zh) 2017-08-25 2017-08-25 一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107729594A true CN107729594A (zh) 2018-02-23

Family

ID=61205137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710739253.4A Pending CN107729594A (zh) 2017-08-25 2017-08-25 一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107729594A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110569572A (zh) * 2019-08-22 2019-12-13 武汉理工大学 岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法
CN110996479A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 三一海洋重工有限公司 岸桥投光灯控制方法和岸桥投光灯控制系统
CN111523263A (zh) * 2020-03-30 2020-08-11 长江大学 一种地震载荷下岸桥跳轨模拟检测方法及装置
CN112733226A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 长江大学 一种岸桥阻尼系数计算方法、装置、设备及存储介质
CN114707204A (zh) * 2022-03-07 2022-07-05 天津大学 应用直接分析设计法进行多遇地震下结构弹性设计的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101074995A (zh) * 2007-05-17 2007-11-21 杨仕升 建筑物抗震能力的评估方法及其应用
JP2011088746A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Ihi Corp 走行クレーンの地震時衝突防止方法及び装置
CN102855219A (zh) * 2012-09-13 2013-01-02 同济大学 基于ann-mc-ud方法的公路桥梁地震易损性分析方法
CN102966196A (zh) * 2012-10-26 2013-03-13 青岛理工大学 工程结构超设防烈度地震的抗震安全评估方法
CN103161234A (zh) * 2011-12-15 2013-06-19 青岛理工大学 工程结构多级设防烈度下的性能化抗震设计方法
CN103911942A (zh) * 2014-04-14 2014-07-09 广西大学 一种钢管混凝土拱桥基于损伤破坏的抗震能力评估方法
CN104832587A (zh) * 2015-05-20 2015-08-12 武汉理工大学 集装箱起重机磁流变智能减震装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101074995A (zh) * 2007-05-17 2007-11-21 杨仕升 建筑物抗震能力的评估方法及其应用
JP2011088746A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Ihi Corp 走行クレーンの地震時衝突防止方法及び装置
CN103161234A (zh) * 2011-12-15 2013-06-19 青岛理工大学 工程结构多级设防烈度下的性能化抗震设计方法
CN102855219A (zh) * 2012-09-13 2013-01-02 同济大学 基于ann-mc-ud方法的公路桥梁地震易损性分析方法
CN102966196A (zh) * 2012-10-26 2013-03-13 青岛理工大学 工程结构超设防烈度地震的抗震安全评估方法
CN103911942A (zh) * 2014-04-14 2014-07-09 广西大学 一种钢管混凝土拱桥基于损伤破坏的抗震能力评估方法
CN104832587A (zh) * 2015-05-20 2015-08-12 武汉理工大学 集装箱起重机磁流变智能减震装置

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.OKTAY AZELOGLU,ET AL.: "Gantry Crane Structure Seismic Control by the use of Fuzzy PID Controller", 《GAZI UNIVERSITY JOURNAL OF SCIENCE》 *
KOSBAB B D: "Seismic peformance evaluation of port container cranes allowed to uplift", 《GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY》 *
余崇: "矮寨大桥基于性能的地震易损性分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
孟宪宏 著: "《多重灾害下城市既有老旧建筑易损性分析》", 31 December 2016 *
应怀樵 主编: "《现代振动与噪声技术》", 31 January 2000 *
彭俊生 等著: "《结构概念分析与SAP 2000应用》", 31 October 2005 *
杨毅 等: "基于性能的集装箱起重机结构地震易损性分析", 《振动与冲击》 *
王再荣: "梁式立交桥地震破坏等级划分及抗震性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110569572A (zh) * 2019-08-22 2019-12-13 武汉理工大学 岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法
CN110996479A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 三一海洋重工有限公司 岸桥投光灯控制方法和岸桥投光灯控制系统
CN110996479B (zh) * 2019-12-31 2022-04-15 三一海洋重工有限公司 岸桥投光灯控制方法和岸桥投光灯控制系统
CN111523263A (zh) * 2020-03-30 2020-08-11 长江大学 一种地震载荷下岸桥跳轨模拟检测方法及装置
CN112733226A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 长江大学 一种岸桥阻尼系数计算方法、装置、设备及存储介质
CN114707204A (zh) * 2022-03-07 2022-07-05 天津大学 应用直接分析设计法进行多遇地震下结构弹性设计的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107729594A (zh) 一种岸桥结构抗震能力分析方法和装置
Mojtahedi et al. Developing a robust SHM method for offshore jacket platform using model updating and fuzzy logic system
Uriz et al. Seismic performance assessment of concentrically braced steel frames
Tran et al. Fragility assessment for electric cabinet in nuclear power plant using response surface methodology
Massimino et al. Physical modelling of shaking table tests on dynamic soil–foundation interaction and numerical and analytical simulation
Malekizadeh et al. Vertical component effects of earthquake and soil-structure interaction on steel gabled frames
Nestovito et al. Implementation of smart-passive dampers combined with double concave friction pendulum devices to retrofit an existing highway viaduct exploiting the seismic early warning information
CN109446617A (zh) 基于能量平衡的钢筋混凝土梁桥地震倒塌判定方法
Phares et al. An experimental validation of a statistical-based damage detection approach.
Gomez Performance of circular reinforced concrete bridge piers subjected to vehicular collisions
Moyo et al. Bridge live loading assessment and load carrying capacity estimation using health monitoring system and dynamic testing
Pucinotti et al. Multi-Span Steel–Concrete Bridges With Anti-seismic Devices: A Case Study
Wang et al. Seismic vulnerability analysis of cable-stayed bridge during rotation construction
de Quevedo Iñarritu et al. Effects of pre-existing damage on fragility of URM and RC frame buildings
Less et al. Computational earthquake engineering of bridges
Adali et al. Collapse Assessment of Concentrically Braced Frame Designed to Turkish Building Earthquake Code 2018 by Using Incremental Dynamic Analysis
Yan [Retracted] Load Test Analysis of a Long‐Span Prestressed Nano‐Concrete Highway Bridge
Zhao et al. Study on safety level of RC beam bridges under earthquake
Guo et al. Structural Nonlinear Damage Identification Using the Residual Deviation Distance Conversion Index of the Time-Domain Model
Jaroszewski et al. Experimental analysis of the behaviour of different types of joints in the steel structure model subjected to earthquake loading
Xu et al. Simplified ground motion pulses in the near-fault region
Manos et al. Model bridge pier-foundation-soil interaction implementing in-situ/shear stack testing and numerical simulation
Elnashai et al. Hybrid analytical-experimental simulation in earthquake response assessment
Anastasopoulos et al. Seismic Resilience of Existing Infrastructure: Mitigation Schemes for Soil–Structure Systems Subjected to Shaking and Faulting, and Crisis Management System
Dhulipala et al. SSI modeling for collapse simulations of a four story steel moment frame building

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180223