岸橋抗震設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，該方法包含：求得地震下岸橋處于彈性階段時(shí)的第一地震耗能需求和第一結(jié)構(gòu)耗能能力；比較第一地震耗能需求和第一結(jié)構(gòu)耗能能力的大小，若第一地震耗能需求小于第一結(jié)構(gòu)耗能能力，則岸橋抗震結(jié)構(gòu)滿足彈性狀態(tài)的抗震能力；求得地震下岸橋處于彈塑性階段時(shí)的第二地震耗能需求和第二結(jié)構(gòu)耗能能力；比較第二地震耗能需求和第二結(jié)構(gòu)耗能能力的大小，若第二地震耗能需求小于第二結(jié)構(gòu)耗能能力，則岸橋抗震結(jié)構(gòu)滿足彈塑性狀態(tài)的抗震能力。本發(fā)明運(yùn)用能量法進(jìn)行集裝箱起重機(jī)抗震設(shè)計(jì)，計(jì)算并比較岸橋處于彈性狀態(tài)和彈塑性狀態(tài)下的地震耗能需求和結(jié)構(gòu)耗能能力，以獲取岸橋抗震的設(shè)計(jì)參數(shù)，簡單實(shí)用。
【專利說明】岸橋抗震設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及抗震理論方法研究的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于能量法的岸橋抗震 設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 世界上主要港口絕大多數(shù)位于環(huán)太平洋地震帶，這些港口不僅是各國的主要貿(mào)易 進(jìn)出口基地，同時(shí)又是在緊急情況下各類物資裝卸、運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)用}。岸邊集裝箱起重機(jī) (簡稱岸橋）是目前世界上大型港口用于整箱貨物裝卸效率最高，應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備， 作為海洋運(yùn)輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，承擔(dān)著連接水陸運(yùn)輸?shù)募b箱裝卸作業(yè)的重任，而地震潛在地 威脅著碼頭的岸邊集裝箱起重機(jī)。迄今為止，建筑抗震設(shè)計(jì)理論的發(fā)展大致經(jīng)歷了靜力理 論、反應(yīng)譜理論、動(dòng)力理論、基于性能的設(shè)計(jì)理論等四個(gè)階段，國內(nèi)外橋梁、建筑結(jié)構(gòu)的抗震 研究理論已經(jīng)有了比較深入的研究和了解，各國相應(yīng)制定了橋梁和建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)規(guī) 范，使橋梁和建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)有跡可循。但是目前對(duì)于處于海岸沿線繁忙工作的集裝 箱起重機(jī)抗震理論的研究卻是極其微小的，不僅尚未形成規(guī)范化的抗震設(shè)計(jì)體系，甚至未 對(duì)抗震設(shè)計(jì)提出明確要求。例如在我國08年汶川地震后，橋梁、建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范都有相 應(yīng)改動(dòng)，但是《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》在抗震方面卻仍然沒有針對(duì)性改變。目前岸橋抗震設(shè)計(jì)缺 少實(shí)用簡單有效的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用能量法進(jìn)行集裝箱起重機(jī)抗震設(shè)計(jì)，簡 單實(shí)用。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)是，該方法包含：
[0005] 求得地震下岸橋處于彈性階段時(shí)的第一地震耗能需求和第一結(jié)構(gòu)耗能能力；
[0006] 比較第一地震耗能需求和第一結(jié)構(gòu)耗能能力的大小，若第一地震耗能需求小于第 一結(jié)構(gòu)耗能能力，則岸橋抗震結(jié)構(gòu)滿足彈性狀態(tài)的抗震能力；
[0007] 求得地震下岸橋處于彈塑性階段時(shí)的第二地震耗能需求和第二結(jié)構(gòu)耗能能力；
[0008] 比較第二地震耗能需求和第二結(jié)構(gòu)耗能能力的大小，若第二地震耗能需求小于第 二結(jié)構(gòu)耗能能力，則岸橋抗震結(jié)構(gòu)滿足彈塑性狀態(tài)的抗震能力。
[0009] 上述第一地震耗能需求以式（1)求得：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法包含： 求得地震下岸橋處于彈性階段時(shí)的第一地震耗能需求和第一結(jié)構(gòu)耗能能力； 比較第一地震耗能需求和第一結(jié)構(gòu)耗能能力的大小，若第一地震耗能需求小于第一結(jié) 構(gòu)耗能能力，則岸橋抗震結(jié)構(gòu)滿足彈性狀態(tài)的抗震能力； 求得地震下岸橋處于彈塑性階段時(shí)的第二地震耗能需求和第二結(jié)構(gòu)耗能能力； 比較第二地震耗能需求和第二結(jié)構(gòu)耗能能力的大小，若第二地震耗能需求小于第二結(jié) 構(gòu)耗能能力，則岸橋抗震結(jié)構(gòu)滿足彈塑性狀態(tài)的抗震能力。
2. 如權(quán)利要求1所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述第一地震耗能需求以式 (1)求得：
其中，Ed為岸橋處于彈性階段時(shí)地震耗能需求；M為岸橋結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量除以重力加速 度；Vd為岸橋處于彈性階段時(shí)地震作用于岸橋能量的速度換算值。
3. 如權(quán)利要求2所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述岸橋處于彈性階段時(shí)地 震作用于岸橋能量的速度換算值Vd由以下關(guān)系式獲得： 當(dāng)Td〈0. 16,則G=1(().64 + 67;,)·(：;、. 9 當(dāng) 0· 16 彡Td〈0. 64,則Ki=^：丨.6*(;、· 當(dāng) 0· 64 彡Td，則廠d= ^:1 ·〇24 · i 其中，Td為岸橋固有周期，Gs為場地影響系數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)耗能能力Wel為 岸橋處于彈性階段的損傷界線時(shí)的結(jié)構(gòu)耗能能力，第一結(jié)構(gòu)耗能能力Wel以式（2)求得： Wel =ΣWfi (2) 其中，Wfi為第i層岸橋主結(jié)構(gòu)的彈性變形能，以式（3)求得：
其中，Qfi為結(jié)構(gòu)第i層達(dá)到損傷界限時(shí)地震水平作用力；Sfi為第i層達(dá)到損傷界限時(shí) 岸橋的層間位移。
5. 如權(quán)利要求1所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述第二地震耗能需求以式 (5)求得：
其中，Es為岸橋處于彈塑性階段時(shí)地震耗能需求;M為岸橋結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量除以重力加速 度；vs為岸橋處于彈塑性階段時(shí)地震作用于岸橋能量的速度換算值。
6. 如權(quán)利要求5所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述岸橋處于彈塑性階段時(shí) 地震作用于岸橋能量的速度換算值Vs由以下關(guān)系式獲得： 當(dāng)Ts〈0. 16,則K=吾：(3.2 + 30O*G'v T 當(dāng) 0· 16 <Ts〈0. 64,則K 9 當(dāng) 0· 64 彡Ts，貝U匕=4 5·12 ·(;·ν ， 其中，Gs為場地影響系數(shù)；TS為岸橋結(jié)構(gòu)彈塑性階段的有效周期，由岸橋的固有周期Td 乘以折減系數(shù)k確定，即Ts =kTd。
7. 如權(quán)利要求6所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述岸橋?yàn)橛兄蔚匿摻Y(jié) 構(gòu)，k= 1. 4。
8. 如權(quán)利要求1所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)耗能能力We2為 岸橋主結(jié)構(gòu)達(dá)到最大允許位移時(shí)的彈塑性變形能，第二結(jié)構(gòu)耗能能力We2以式（6)求得： We2 =ΣWfi+ΣWfj (6) 當(dāng)?shù)趇層主結(jié)構(gòu)沒有超過彈性階段時(shí)，該層的彈性變形能Wfi按式（3)求得：
其中，Qfi為結(jié)構(gòu)第i層達(dá)到損傷界限時(shí)地震水平作用力；Sfi為第i層達(dá)到損傷界限時(shí) 岸橋的層間位移； 當(dāng)?shù)趈層主結(jié)構(gòu)超過彈性階段進(jìn)入彈塑性階段時(shí)，該層的彈塑性變形能W&.按式（7)計(jì) 算：
其中，Q"_為結(jié)構(gòu)第j層達(dá)到損傷界限時(shí)地震水平作用力；S為第j層達(dá)到損傷界限 時(shí)岸橋的層間位移；Qq為結(jié)構(gòu)第j層達(dá)到安全界限時(shí)地震水平作用力；S&.為第j層達(dá)到 安全界限時(shí)岸橋的層間位移。
9. 如權(quán)利要求3或6所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述場地影響系數(shù)Gs由 以下關(guān)系式獲得： 當(dāng)Td〈0.64jljGs= 1.5; T 當(dāng) 0· 64〈Td〈0. 864,則Gs =U77^7 ; U.64 當(dāng) 0· 864 彡Td，則Gs = 2. 025 ; 其中Td為岸橋的固有周期。
10. 如權(quán)利要求4或8所述的岸橋抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，求取第i層岸橋主結(jié)構(gòu) 的彈性變形能Wfi的方法包含： 建立岸橋的結(jié)構(gòu)模型； 在岸橋結(jié)構(gòu)的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)處施加地震作用力； 該地震作用力基于Ai分布，從小到大逐漸增加，直到岸橋結(jié)構(gòu)中任意部位達(dá)到彈性階 段地震作用下的允許應(yīng)力值時(shí)，停止增加； 提取岸橋?qū)娱g位移并按照式（3)求取岸橋結(jié)構(gòu)所能吸收的第i層岸橋主結(jié)構(gòu)的彈性變 形能Wfi ; 其中AiS地震層間剪力系數(shù)比，如式（4):
Vm; 其中'N為岸橋模型簡化層數(shù)叫為岸橋各個(gè)簡化質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量;M為岸橋的 總質(zhì)量；Td為岸橋的固有周期。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104239671SQ201410165025
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】滕媛媛, 董達(dá)善, 梅瀟, 李錦 , 黃婉娟, 俞翔棟 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)