集装箱起重机风灾分析与防范研究

【摘要】：岸边集装箱起重机(以下简称“岸桥”)迎风面积大,重心高,故在台风或突发性阵风发生时很容易遭受风力的袭击产生事故。事故的发生不仅直接影响码头正常的生产秩序,同时也给港口企业造成重大的经济损失,而且还可能造成严重的人员伤亡。因此有必要对港口起重机的防风抗台工作进行研究,以确保港口安全生产。 针对岸桥的风灾事故,传统的观点认为是实际风速超过设计风速而导致岸桥被风吹翻。但通过本文研究发现,55m/s的风力根本不可能使起重机原地倾覆;岸桥风灾事故中相当一部分是由于岸桥被风吹动遇阻突停而引起的。被风吹动并加速移动的起重机,当一侧门腿的大车缓冲器受到阻挡,另一侧门腿就可能被抬起。根据撞击前起重机积蓄能量的不同,可能出现两种情况: (1)如果能量足够大,一侧门腿抬起很高,重心转到大车基距以外,直接倾翻倒塌。 (2)如果起重机被风吹动后移动距离比较短,速度较小,积蓄的能量也较小,那么起重机一侧门腿被抬起的高度不至使起重机整机倾覆而又落下,使门腿受到地面的冲击力而丧失稳定性,导致起重机坍塌。 本文主要以上海洋山深水港的岸桥为例,针对上述的第二种情况,从岸桥门腿在冲击力作用下的失稳机理出发研究岸桥的风灾事故。另外还分析了岸桥结构件的风振机理及结构件在风力作用下产生疲劳破坏和焊缝开裂的原因。主要工作如下: 1.根据岸桥的金属结构设计图纸,建立整机的ANSYS模型及门腿的DYNA模型,并在此模型的基础上展开本文的各项研究。 2.对薄壁结构受冲屈曲载荷的求解进行了理论推导分析,并利用显式动力学(DYNA)软件对岸桥门腿进行冲击屈曲仿真分析,对门腿的冲击失效过程进行了比较详尽的分析。 3.在岸桥门腿失效分析的基础上,对现有岸桥的防台措施进行了研究。在仿真分析时考虑了岸桥可能遇到的最不利的风速,并结合目前岸桥的防风抗台特点,分别对岸桥前大梁放平和前大梁仰起两种状态进行分析,得到了岸桥在风载作用下各部件的响应;分析了目前岸桥抗风防台工作的不足之处及岸桥在不同风速作用下发生事故的临界移动距离,为岸桥管理工作者提供一定的参考。 4.利用ANSYS对岸桥常用规格的圆管进行模态分析,讨论圆管各参数对其固有频率的影响。从风的基本特性出发对岸桥后拉杆、水平撑杆及斜撑杆的