装船机地震响应分析方法及应用

摘要

伴随国际航运业的蓬勃发展，港口的重要性日益提高。装船机作为现代化散货物料码头的关键设备，具有工作频率高，工作负载大的特点。由于现代化移动式装船机普遍具有重心较高，结构复杂，侧向刚度分布不均的缺点，使其在发生自然灾害，特别是遭遇强震灾害时整机结构会产生大幅度晃动，造成臂架、立柱转盘等结构发生塑性变形甚至断裂，严重时可导致整机坍塌，造成重大灾害事故。对于港口装卸设备，特别是大型装船机的地震研究方面，国内外还主要停留在静力学分析研究阶段，很少有涉及动力学的相关研究，因此开展装船机在地震环境下的动态特性研究具有一定的理论意义和工程价值。 论文以1500t/h移动式装船机为研究对象，运用不同的抗震分析方法研究了装船机地震激励下的响应特性，主要内容如下： （1）建立装船机的有限元模型，根据装船机作业场地制定地震载荷组合，运用静力学分别对装船机在7度和8度地震载荷作用下进行应力、位移计算，对不同地震工况下的装船机提取腿压来分析其稳定性，并对计算结果进行对比分析，找出其结构薄弱部位，为反应谱分析和时程分析提供参考。 （2）根据装船机臂架回转角度的不同，对装船机进行三种工况下的模态分析，为反应谱分析提供所需的模态频率；根据模态分析结果，进行地震反应谱分析，得到其地震反应谱响应。与静力学理论相比，反应谱理论由于考虑了场地条件、结构阻尼等因素，是一种更为精确的理论。 （3）在时程分析理论以及阻尼理论的基础上，按照7度地震等级条件下对选取的El-Centro地震波、Taft地震波以及人工模拟地震波进行峰值加速度、滤波等处理，将处理好的地震波以地震时程的方式直接加载到装船机上，实现对其进行线弹性时程分析。 （4）在介绍港口设备减隔震措施的原理以及隔震装置种类的基础上，选取适合移动式装船机的隔震方案，建立带有隔震装置的装船机有限元模型并对其进行反应谱分析和时程分析，分析表明：增加隔震装置后，装船机各关键位置的地震响应参数均有所降低，证明隔震装置的有效性。

目录

声明

第一章绪论

1.1 地震概论

1.2抗震理论的发展

1.3国内外港口设备抗震分析及应用情况

1.4论文研究的主要内容

第二章装船机地震响应静力学分析

2.1概述

2.2装船机的构成、工作参数及其工作原理

2.3有限元模型的简化与构建

2.4载荷及载荷组合的制定

2.5地震作用下装船机静力学分析

2.6本章小结

第三章装船机地震反应谱分析

3.1概述

3.2模态分析

3.3反应谱分析理论基础

3.4基于振型分解反应谱法的振型组合

3.5装船机地震反应谱计算

3.6本章小结

第四章 装船机地震响应时程分析

4.1概述

4.2时程分析计算原理

4.3地震波的选取

4.4时程分析中的阻尼

4.5时程分析的方法及步骤

4.6时程分析结果

4.7本章小结

第五章结构减隔震技术研究

5.1减隔震技术介绍

5.2常用减隔震装置

5.3减隔震系统的设计

5.4装船机减隔震效果分析

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2全文展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果