大跨度门机随机地震响应研究

尹皓，程文明，李丰

（西南交通大学机械工程学院，四川成都610031）

来稿日期：2017-05-30

基金项目：国家自然科学基金（51175442）；四川省应用基础研究计划项目（2013JY0136）作者简介：尹皓，（1992-），男，四川人，硕士研究生，主要研究方向：结构设计；

程文明，（1963-），男，浙江人，博士研究生，博士生导师，教授，主要研究方向：机械设计及理论

1 引言

我国是地震频发国家，近年来地震频繁发生，抗震减灾工作不容忽视。随着起重机结构不断的向高、大和长的方向发展，起重机的结构也变得愈来愈复杂。地震对大跨度门机的影响也越明显，严重时可能会造成门机的损毁。

目前国内外地震响应分析常采用的方法为静力法分析和动力学分析，动力学分析包括了时程分析法、反应谱法和随机振动法。国内的设计标准对于门机在地震过程的计算以静力分析为主，其较难准确考虑门机地震时的动力学特性[1]。时程分析法能考虑地震动的空间效应，但地震响应结果与所选取的地面加速度时间曲线有很大关系且计算量很大，反应谱法分析地震动空间效应时的不足使响应结果与真实值相比有较大篇差[2]。地震通常被视为一种随机过程，随机振动法通过概率统计方法得到结构的振动响应结果，并且得到了广泛的运用。目前门机在随机地震响应分

析时采用一致激励方式[3]，但国内外工程界普通认为[4-5]，与只考虑一致激励对结构造成的影响相比，考虑地震动空间效应会使结构的分析结果更趋于真实，故应进行在空间效应下的门机地震响应分析。

以某大跨度门式起重机为例建立有限元模型，采用随机振动分析法，考虑地震动空间效应的影响，分别对行波效应、局部场地效应和相干效应作用下的地震响应规律进行分析，并最终得到大跨度门机在地震动空间效应下的响应规律，为相关设计规范提供理论依据。

2 多维多点随机响应理论

2.1 多维多点激励输入方法

在考虑大跨度空间结构地震分析时，通常会考虑地震三个方向的地震分量的联合作用，则地震激励运动方程可表示为以下形式[6]：

摘要：为更好反应地震对门机造成的影响，以大跨度门机为例建立有限元模型。采用多维多点的地震输入方式对大跨

度门机进行平稳随机地震分析，分别在行波效应、局部场地效应和相干效应作用下对门机的位移和应力响应规律进行分析比较。计算结果表明:与一致激励相比，行波效应和局部场地效应下的地震激励对门机的最大应力分别增大了8.38%和10.15%；完全不相干效应会使门机的最大应力减少5.58%;由此可得到结论，忽略地震动空间效应会使门机的分析结果有很大的偏差。

关键词：门机；随机地震分析；行波效应；局部场地效应；相干效应中图分类号：TH16；TH21

文献标识码：A

文章编号：1001-3997（2017）11-0075-04

Random Seismic Response Research of Long-Span Gantry Crane

YIN Hao ，CHENG Wen-ming ，LI Feng

（School of Mechanical ，Engineering Southwest Jiaotong University ，Sichuan Chengdu 610031，China ）

Ａbstract ：In order to better perfect the effect of seismic response for gantry crane ，The finite element model of large-span gantry crane was appliedin theanalysis ，The analysis of long-span gantry crane under the multi-dimensional andmulti-point effect of earthquake motion was investigated.The influence of the local site ，traveling wave and coherent on theseismic excitationwere respectively taken into account.The analysis results show that ：Compared to the uniform excitation ，the maximum stress of gantry crane increase 8.38%and 10.15%when considering the partial area effects and the wave passage effect ；The maximum stress of gantry crane reduce 5.58%when considering the coherent effect.Hence ，A conclusion can be made that ignoring the spatial variation of ground motion will lead to a great errorfor the analysis results of gantry crane.Key Words ：Gantry Crane ；Random Seismic Ａnalysis ；Wave Passage Effect ；Local Site Effect ；Coherent Effect

Machinery Design ＆Manufacture

机械设计与制造

第11期

2017年11月

万方数据