中文摘要：

大型港口起重机械工作于码头前沿或近岸海域，其结构整体外形大，兼具大跨度与大高度的特点，且与一般土木结构或输电塔结构相比局部杆件长细比更大，有着明显特殊性。港机的大型化发展态势使得结构基频已降低至风载荷的卓越频段，由风场紊流成分引起的结构风振已经不容忽视。本项目在脉动风速现场监测、风洞模型试验和计算机数值模拟的基础上，深入研究大型港口起重机械的紊流风载荷特性（统计特性、谱特性、空间相关性）及其数值模拟方法（至少同时考虑跨度和高度两个方向的空间相关性），研究此类机械结构考虑风振效应的基于分层思想的抗风设计方法，建立结构风振理论简化模型，结合现场关键部件性态监测对模型进行修正优化，研究讨论紊流风载荷对结构承载能力、动力可靠性、整体稳定性及轮压的影响。研究结果既可以应用于大型港口起重机械的研究与设计，又可以对相关国家规范未加规定的内容提供有益参考，为提高我国此类机械的研发水平发挥积极作用。

结论摘要：

世界经济的迅猛发展与全球化态势使得集装箱海上运输成为一种非常重要的货物运输形式，而集装箱运输船吨位的逐步攀升使得与之配套工作的集装箱码头装卸机械设备的体形亦随之攀升，其结构高大、轻柔，动态特征明显。有别于一般海岸地貌，集装箱码头的码头前沿往往是一系列集装箱岸边起重机在集群工作，停靠于码头的集装箱船迎风面积大，而码头后方的大量集装箱堆垛高低不齐、面积庞大，以上种种因素都极大复杂化了集装箱码头的局部风环境，使得其局部风场呈现出重要的紊流特征，风对码头起重机械设备的紊流效应不容忽视。项目研究过程中，以大型岸边集装箱桥式起重机为基本研究对象（简称桥吊、岸桥），主要从紊流风载荷数值模拟方法、结构动力学建模、局部风环境CFD模拟、紊流风对结构承载能力的影响分析、紊流风对结构承载能力影响的现场实测、结构的轻量化与抗风设计等方面对紊流风载荷对大型港口起重机械的影响进行了系统研究。项目研究过程中，首先通过谐波叠加原理，根据理论风速谱模拟脉动风速的时间历程，并进一步根据相关规范转化为风载荷的时间历程。建立了实腹式主梁与桁架式主梁两大类岸边集装箱起重机的结构有限元分析模型，将模拟的风载荷时间历程施加于有限元模型，从而预测了结构特征位置上的响应时间历程以及响应谱。以上海洋山深水港某集装箱码头为工程实例，基于CFD技术模拟了集装箱运输船及码头后方集装箱堆垛对集装箱码头局部风环境的影响。结合上述三部分内容研究详细系统分析了紊流风对大型港口起重机械的承载能力的影响，并进一步分别在厦门港、上海外高桥和上海洋山港进行了其承载能力的现场实测与实时监测。探讨了大型港口起重机械的抗风设计方法及其以抗风为目标的轻量化设计方法。