Influence of the shape on aerodynamic characteristics of girder bridges

Abstract

Влияние формы на аэродинамические характеристики балочных мостов К.ф.-м.н., доцент Ю.А. Гостеев; к.т.н., доцент А.Д. Обуховский; д.т.н., заведующий кафедрой С.Д. Саленко, Новосибирский государственный технический университет Аннотация. Для достоверных расчетов ветровых нагрузок и предотвращения аэроупругих колебаний пролетных строений необходимы исследования аэродинамических характеристик как конкретных проектируемых мостов, так и типовых сечений пролетных строений. Анализ информации по проблеме показал, что вопрос о влиянии формы поперечного сечения на аэродинамические характеристики мостового сооружения нуждается в дополнительных исследованиях.Объектом исследования являлись типовые поперечные сечения пролетных строений балочных мостов. Программа исследований включала продувки в аэродинамической трубе и численные расчеты обтекания свыше 30 типовых конфигураций в ламинарном и турбулентном ветровых потоках.В результате разработана база аэродинамических данных для оценки ветровых нагрузок и воздействий (дивергенции, флаттера, вихревого возбуждения колебаний, галопирования) на пролетные строения балочных мостов, уточняющая известные нормы учетом формы поперечного сечения строения.Ключевые слова: пролетные строения мостов; аэродинамические характеристики; дивергенция, флаттер; вихревое возбуждение колебаний; галопирование; физическое и математическое моделирование; аэродинамическая труба ВведениеСтроительство современных мостов с длинными пролетами требует особого внимания к ветровым нагрузкам и аэроупругим колебаниям пролетных строений.К настоящему времени известно немало случаев неблагоприятного воздействия ветровых нагрузок на мостовые конструкции. К примеру, в декабре 2006 г. произошло обрушение строящегося моста через реку Западная Двина на юго-западном обходе Витебска. Во время надвижки под действием ветра развились колебания, которые привели к полному разрушению конструкции. В мае 2010 г. в Волгограде произошел инцидент с мостом через Волгу: при скорости ветра около 16 м/с возникли волнообразные колебания пролетов моста, размах которых достигал почти одного метра 1 .Несмотря на большое количество исследований, механизм возбуждения аэpоупpугих колебаний плохообтекаемых тел, какими являются металлические мостовые констpукции, весьма сложен и все еще недостаточно изучен. Многообpазие фоpм возбуждаемых колебаний мостовых строений порождается наличием разных фоpм попеpечных сечений пролетов и структур течения в их окрестности.Для достоверных расчетов ветровых нагрузок и предотвращения аэроупругих колебаний пролетных строений необходимы исследования аэродинамических характеристик (АДХ) как конкретных проектируемых мостов, так и типовых сечений пролетных строений.Настоящая статья посвящена влиянию формы поперечного сечения на АДХ поперечных сечений пролетных строений мостов с коробчатыми балками. Обзор литературыКак показывает обзор литературных источников (например, [1-12] Постановка задачиАнализ информации по проблеме показал, что вопрос о влиянии формы поперечного сечения на АДХ мостового сооружения (коэффициен...

Analysis of long-span bridge fluctuations for finding its optimal safe operation

“…The first frequency proved to be 0.38 Hz. The experimental frequency fexp = 0.42 Hz was determined using information of prof. Salenko about the bridge oscillations [15]. The difference between the computation and experiment was 10%.…”

“…The frequency of the induced aerodynamic force impacting the Volgogradsky Bridge span structure during its transversal overflowing by the air flow will depend on the wind velocity and will be determined by the ratio n = 0.13V/h. The proper oscillation frequency of the Volgogradsky Bridge in the first oscillation form is f= 0.42 Hz [15]. When the vortex shedding frequency coincides with the proper oscillation frequency of the bridge, conditions emerge for the wind resonance to occur.…”

“…In his hydrodynamic tunnel Werlé studied the vortex systems arising during the overflowing of the Concord supersonic passenger airliner. The applicability of using the Strouhal numbers obtained on models applicable to determination of the vortex shedding from different real life objects overflowed by wind (including bridge structures) is noted in work of Isaev et al (2015) [15,33].…”

“…A number of articles are devoted to the Volgogradsky Bridge oscillations that take into account the foreign experience in the study of this problem. We mention several, which we believe are particularly interesting [13][14][15][16]. So, the articles express an opinion that the intense oscillations of the Volgogradsky Bridge are actually self-excited oscillations brought about by aeroelestic processes.…”

Increasing the Wind Turbine Power Using Aerodynamics Shape of the Building

“…It is known for example that the shape of the building affects thermal insulation properties (due to convex qualities of building) [18]. Furthermore, it affects the speed and direction of wind that ventilate building or construction [19].The project proposal to strengthen the wind flow by streamlining facades is considered in this article.…”