CN110569572A - 岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法，该方法针对岸边集装箱起重机抗震设计采用的传统静力法，会造成岸桥设计重量较大的高成本问题。岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法包括以下步骤：建立典型岸桥的有限元模型，确定岸桥所在场地的土地类型和设计地震分组；将反应谱法的轮压响应结果与传统的岸桥静力设计法的轮压响应结果对比，说明传统岸桥设计方法的局限性与不合理性；为能够有效指导实际岸桥设计工作，提出一种岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法。本发明能够准确计算岸桥地震响应参数，减小岸桥的设计重量，节约大量成本，并且该分析方法形式简单，也利于实际岸桥设计工程师的应用。

Description

岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法
技术领域
本发明属于岸边集装箱起重机设计领域，具体地是指一种岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法。
背景技术
岸边集装箱起重机(简称岸桥)，岸桥结构不断向高参数和大型化发展，而岸桥结构尺寸增大、重量增加，提高了岸桥的地震破坏概率，一旦在地震灾害中遭受严重的破坏，维修的经济成本和时间成本也会很大，因此在岸桥设计阶段能够合理地考虑地震载荷显得尤为重要。
现有起重机设计规范的地震计算方法采用静力法，这无法满足实际的工程应用要求，这是因为现有的设计方法虽然可以保证岸桥不会损坏，但按照现有地震工况设计的岸桥偏重，导致平时运行维护成本提高，惯性增大，码头建设成本大增。
基于上述情况，需要提出一种易于实际的工程应用的起重机设计方法。
发明内容
针对上述背景技术存在的不足，本发明提出一种岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法，能够准确计算岸桥地震响应，并且形式简单，易于实际的工程应用。
为实现上述目的，本发明所设计的岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法，其特殊之处在于，所述方法包括以下步骤：
S1建立典型岸桥的有限元模型，后续静力法和反应谱法下的地震响应计算方法均采用有限元分析法，并确定岸桥所在场地的土地类型和设计地震分组；
S2分别计算反应谱法的轮压响应结果与静力设计法的轮压响应结果并进行比较，当反应谱法下的岸桥海侧轮压响应相比静力法较小，反应谱法下的岸桥陆侧轮压响应相比静力法较大时前往步骤S3，否则通过静力设计法计算岸桥地震响应；
S3选取最危险的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应作为参数指标，计算该位置的静力法的位移响应；
S4分别计算所有场地土地类别和设计地震分组所对应的该位置设计反应谱法的位移响应值；
S5将反应谱响应值与静力响应值相比，形成岸桥抗震设计的折减系数取值表格；
S6计算折减峰值加速度，并以水平惯性力的形式施加到岸桥有限元模型中，计算相应的地震响应。
优选地，所述步骤S5的具体过程为：
S5-1选取最危险的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应作为参数指标；
S5-2选取7级基本抗震设防进行计算；
S5-3计算传统的静力法下的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应值为X0；
S5-4依次选取不同场地类别、不同设计地震分组，计算抗震设计反应谱下的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应值为Xi及折减系数Ki，i为大于0的自然数(i＝1～9)，Ki＝Xi/X0；
S5-5将计算出的折减系数Ki形成岸桥抗震设计的折减系数取值表格。
优选地，所述步骤S6的具体过程为：
S6-1根据岸桥所在地的抗震设防等级和抗震设防标准确定地面峰值加速度PGA；
S6-2根据岸桥所在地的场地类别和设计地震分组，从折减系数取值表格确定相应的折减系数Ki；
S6-3计算折减后的峰值加速度ai＝Ki·PGA；
S6-4直接将折减后的峰值加速度ai以水平惯性力的形式施加到岸桥有限元模型中，计算相应的地震响应。与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)能够准确计算岸桥的地震响应，相比传统的静力法设计，减少了岸桥的设计总重量，节约了大量的制造成本。
(2)分析方法形式简单，继承了传统的静力法设计的简洁性，易于实际的工程设计人员的应用和推广。
附图说明
图1为本发明的岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法的流程示意图。
图2为第一个实施例中的典型岸桥结构示意图及主要参数尺寸。
图3为第二个实施例中的典型岸桥结构示意图及主要参数尺寸。
图4为示例性实施例中岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法所采用的折减系数取值形式。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明提出的一种岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法，所述方法包括以下步骤：
S1建立典型岸桥的有限元模型，后续静力法和反应谱法下的地震响应计算方法均采用有限元分析法，并确定岸桥所在场地的土地类型和设计地震分组；
S2分别计算反应谱法的轮压响应结果与静力设计法的轮压响应结果并进行比较，当反应谱法下的岸桥海侧轮压响应相比静力法较小，反应谱法下的岸桥陆侧轮压响应相比静力法较大时前往步骤S3，否则通过静力设计法计算岸桥地震响应；
S3选取最危险的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应作为参数指标，计算该位置的静力法的位移响应；
S4分别计算所有场地土地类别和设计地震分组所对应的该连接位置设计反应谱法的位移响应值；
S5将反应谱响应值均与静力响应值相比，形成岸桥抗震设计的折减系数取值表格；
S5-1选取最危险的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应作为参数指标；
S5-2选取7级基本抗震设防进行计算；
S5-3计算传统的静力法下的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应值为X0；
S5-4依次选取不同场地类别、不同设计地震分组，计算抗震设计反应谱下的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应值为Xi及折减系数Ki，i为大于0的自然数(i＝1～9)，Ki＝Xi/X0；
S5-5将计算出的折减系数Ki形成岸桥抗震设计的折减系数取值表格。
S6计算折减峰值加速度，并以水平惯性力的形式施加到岸桥有限元模型中，计算相应的地震响应。
S6-1根据岸桥所在地的抗震设防等级和抗震设防标准确定地面峰值加速度PGA；
S6-2根据岸桥所在地的场地类别和设计地震分组，从折减系数取值表格确定相应的折减系数Ki；
S6-3计算折减后的峰值加速度ai＝Ki·PGA；
S6-4直接将折减后的加速度ai以水平惯性力的形式施加到岸桥有限元模型中，以垂直于大车轨道方向上的静力法形式进行计算，计算相应的地震响应。
实施例一：
以一典型岸桥为例子进行详细地阐述，如图2所示，展示了所采用的基本形式的岸桥结构，及重要尺寸参数情况。
建立图2所示岸桥的有限元模型，岸桥所在场地的场地类别确定为第一类、设计地震分组为第二组，设防烈度为7度基本。
此时地面峰值加速度PGA取0.1g，如图4所示，相应的折减系数K5取为0.63，因此折减后的峰值加速度a＝0.63×0.1g＝0.063g。
将折减后的峰值加速度a＝0.063g，以垂直于大车轨道方向上，仍然是静力法形式加载，计算岸桥地震响应。
实施例二：
以另一种结构形式的典型岸桥为例子进行详细地阐述，如图3所示，展示了所采用的基本形式的岸桥结构，及重要尺寸参数情况。
建立图3所示岸桥的有限元模型，岸桥所在场地的土地类别确定为第一类、设计地震分组为第二组，设防烈度为7度基本。
此时地面峰值加速度PGA取0.1g，如图4所示，相应的折减系数K5取为0.49，因此折减后的峰值加速度a＝0.49×0.1g＝0.049g。
将折减后的峰值加速度a＝0.049g，以垂直于大车轨道方向上，仍然是静力法形式加载，计算岸桥地震响应。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡任何背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1建立典型岸桥的有限元模型，后续静力法和反应谱法下的地震响应计算方法均采用有限元分析法，并确定岸桥所在场地的土地类型和设计地震分组；
S2分别计算反应谱法的轮压响应结果与静力设计法的轮压响应结果并进行比较，当反应谱法下的岸桥海侧轮压响应相比静力法较小，反应谱法下的岸桥陆侧轮压响应相比静力法较大时前往步骤S3，否则通过静力设计法计算岸桥地震响应；
S3选取最危险的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应作为参数指标，计算该位置的静力法的位移响应；
S4分别计算所有场地土地类别和设计地震分组所对应的该位置设计反应谱法的位移响应值；
S5将反应谱响应值与静力响应值相比，形成岸桥抗震设计的折减系数取值表格；
S6计算折减峰值加速度，并以水平惯性力的形式施加到岸桥有限元模型中，计算相应的地震响应。
2.根据权利要求1所述的岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法，其特征在于：所述步骤S5的具体过程为：
S5-1选取最危险的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应作为参数指标；
S5-2选取7级基本抗震设防进行计算；
S5-3计算传统的静力法下的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应值为X0；
S5-4依次选取不同场地类别、不同设计地震分组，计算抗震设计反应谱下的岸桥海侧立柱与门框联系横梁连接位置的位移响应值为Xi及折减系数Ki，i为大于0的自然数，Ki＝Xi/X0；
S5-5将计算出的折减系数Ki形成岸桥抗震设计的折减系数取值表格。
3.根据权利要求1所述的岸边集装箱起重机抗震设计简化分析方法，其特征在于：所述步骤S6的具体过程为：
S6-1根据岸桥所在地的抗震设防等级和抗震设防标准确定地面峰值加速度PGA；
S6-2根据岸桥所在地的场地类别和设计地震分组，从折减系数取值表格确定相应的折减系数Ki；
S6-3计算折减后的峰值加速度ai＝Ki·PGA；
S6-4直接将折减后的峰值加速度ai以水平惯性力的形式施加到岸桥有限元模型中，计算相应的地震响应。
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