卸船机钢结构晃动、承受振动会产生哪些破坏

桥式卸船机广泛使用在沿江、沿海港口码头上，其自身结构部件和整机海运中使用了较多的撑杆部件如：前拉杆、门框斜撑、后斜撑等。撑杆具有结构简单、加工难度低、加工效率高等特点。由于环境风速较大，且突发性的飓风较多，这些构件容易产生风振效应。撑管振动会对设备产生不利的作用，直接影响整机的安全。了解撑杆产生风振的原因，并将这些振动风险降低或消除，对卸船机设计者和使用者来说十分重要。

1 撑杆风振原理分析
1.1 撑杆风振原理
风流属于一种钝性流体，当遇到障碍物时，在障碍物的正面会产生正风压，侧面和背面会形成一定形式的风吸力(负风压)和旋涡。当气流沿撑杆截面方向吹动时(即垂直撑杆流动时)，气流在撑杆背面重新汇集，就会在撑杆截面背后形成反向的气流旋涡，此旋涡称为卡门旋涡(Karman-Vortex)。卡门旋涡一般情况下会沿截面中心线成对称分布，如图1和图2所示，旋涡的衰减处于稳定状态，不会对撑杆产生垂直横向力；若此旋涡的分布为不规则状态且衰减处于不稳定状态，就会对撑杆产生垂直横向力，这样撑杆就会产生风振，干扰撑杆自身固有振动。若风振频率与撑杆的自身固有频率一致时，就会引起撑杆结构的共振，对整机结构产生有害影响。

建筑工程设计管理中运用BIM完成相应的管理工作时，为提高工作效率，增强工程设计管理效果，需要考虑BIM应用过程中的相关问题[3]。具体包括：

图1 圆管截面撑杆卡门旋涡示图

图2 工字钢截面撑杆卡门旋涡示图

卸船机前拉杆一般为工字钢截面的方柱类撑杆(带变幅功能的卸船机)，其表面存在4个尖锐点，使得风流绕过的过程比较复杂，并且工字钢类拉杆还存在扭转作用，所以综合分析起来较为繁琐，但方柱绕流的分离点是固定不变的，如图2所示。而圆柱类撑杆表面光滑，绕流时参数比较稳定。卸船机的前拉杆属于变幅活动构件，两端都有活动铰轴联接，加之前大梁与后大梁也使用活动铰轴，前拉杆的风振效应对主结构的影响不像其他固定撑杆那样强烈。工字钢截面的撑杆结构受到的风载正压力较大，即正压力比风载横向力作用较明显，所以这里不再讨论工字钢截面撑杆的风振效应。