基于ANSYS的集装箱岸桥抗震分析与缩尺模型设计

摘要

大型港口集装箱码头岸边装卸桥是重要的码头作业设备。提高岸桥装备抵御地震灾害的能力，减少地震作用对超大型岸桥装备造成的破坏，是岸桥设计计算工作的重要部分。 本文运用有限元分析软件ANSYS对某大型集装箱岸桥的进行了抗震分析以及仿真建立振动台地震波试验所需要的缩尺模型。振动台模拟地震波试验是工程结构抗震检验的主要手段之一。缩尺模型的设计必需要保证模型的试验数据能反映实体结构的动力响应情况，包括谐响应和地震波响应。岸桥的主体金属构件为为杆粱结构，在确定原型与模型各物理量相似比时可考虑采用串联多自由度系统梁结构的处理方法。基于动力相似理论建立岸桥1/50缩尺模型，并依次采用仿真分析方法对岸桥原型和模型做谐响应分析和模拟地震波响应分析，检验缩尺模型设计的合理性。 本研究发现，静力状态下岸桥各部位的变形满足要求，岸桥应力最大点在大梁上，其中大梁电机房作用部分的应力值比较大，需要在设计过程中提高大梁强度。通过模态分析可以看出岸桥的低频模态主要表现为大梁的弯曲和门框的变形。岸桥在各种已知地震波作用下，变形及强度都满足要求，能保证此类地震波作用下的抗震性能。对原型和模型的动力响应仿真分析发现，缩尺模型能较精确地反应岸桥原型的自振特性以及动力响应特性（包括谐波响应和地震波响应）。通过对岸桥地震台模拟地震波试验缩尺模型的设计，掌握了大型杆梁钢结构振动台缩尺模型设计的关键方法。