Aký je dizajn vetra - odporu veľkého oceľového mosta?

Aký je dizajn vetra - odporu veľkého oceľového mosta?

Ako dodávateľ veľkých oceľových mostov som mal tú česť ponoriť sa hlboko do zložitého sveta mostného inžinierstva, najmä pokiaľ ide o dizajn odporu. V tomto blogu sa s vami podelím o aký veterný dizajn veľkého oceľového boxu znamená, jeho dôležitosť a kľúčové prvky.

Dôležitosť vetra - dizajn odporu

Vietor je prírodná sila, ktorá môže mať významný vplyv na štrukturálnu integritu a bezpečnosť veľkého oceľového mosta. Vysoké rýchlosti vetra môžu generovať aerodynamické sily, ako sú zdvih, ťahanie a torzné sily. Tieto sily, ak nie sú správne zohľadnené v návrhu, môžu viesť k nadmerným vibráciám, poškodeniu únavy a v extrémnych prípadoch štrukturálneho zlyhania.

Napríklad most Tacoma Narrows v roku 1940 je dobre známym príkladom katastrofálnych dôsledkov neprimeraného dizajnu odporu. Most, prezývaný „cval gertie“, bol vystavený veterným vibráciám, ktoré nakoniec spôsobili jeho kolaps. Táto tragická udalosť zdôraznila zásadnú potrebu dôkladného dizajnu odporu v moste v konštrukcii mosta.

Kľúčové prvky vetra - dizajn odporu

Aerodynamický tvar

Tvar veľkého oceľového mosta zohráva dôležitú úlohu pri jeho vetre. Inžinieri opatrne navrhujú prierez - časť mostnej paluby, aby sa minimalizoval dopad veterných síl. Zjednodušený tvar môže znížiť ťahanie a zabrániť tvorbe veľkých vírov, ktoré by mohli viesť k vibráciám. Napríklad je často uprednostňovaná plochá časť s dnom a zjednodušeným boxom, pretože dokáže hladko viesť vietor okolo mosta, čím sa zníži pravdepodobnosť náhlych zmien tlaku vetra.

Štrukturálna tuhosť

Tuhosť štruktúry mosta je ďalším dôležitým faktorom. Tuhší most je lepšie schopný odolať deformáciám vyvolaným vetrom. To sa dá dosiahnuť správnym konštrukciou opátkov z ocele, vrátane ich veľkosti, hrúbky a usporiadania vnútorných membránov. Adekvátne systémy vystuženia, ako je krížový vystuženie a diagonálne vystuženie, môžu tiež zvýšiť celkovú tuhosť mosta. Zvýšením tuhosti môže most lepšie odolať dynamickým silám vyvíjaným vetrom.

Tlmené systémy

Tlmenie sa používa na rozptyl energie generovanej vibráciou indukovanými vetrom. Existujú rôzne typy tlmených systémov, ktoré je možné začleniť do veľkého oceľového mosta. Bežne sa používajú pasívne tlmené systémy, ako sú viskózne tlmiče. Tieto tlmiče pracujú prevodom kinetickej energie vibrácií na tepelnú energiu, ktorá sa potom rozptýli. Na druhej strane aktívne tlmené systémy používajú senzory a ovládače na detekciu a pôsobenie vibrácií v reálnom čase. Aj keď zložitejšie a drahšie, aktívne tlmené systémy môžu poskytnúť presnejšiu kontrolu vibrácií.

Testovanie tunela

Testovanie tunela je nevyhnutnou súčasťou procesu navrhovania odporu. Vo veternom tuneli je umiestnený zmenšený model mosta a tok vetra okolo neho je simulovaný. To umožňuje inžinierov zmerať aerodynamické sily pôsobiace na most a pozorovať jeho správanie za rôznych podmienok vetra. Vykonaním testov veterného tunela môžu inžinieri overiť svoje konštrukčné predpoklady, identifikovať potenciálne problémy a vykonať potrebné úpravy návrhu.

Prípadové štúdie

Projekt veľkého oceľového boxu

Nedávno sme dokončili projekt pre aVeľký oceľový box most. Počas konštrukčnej fázy sme vykonali rozsiahle testy na veternom tuneli. Počiatočný dizajn mostnej paluby mal prierez, o ktorej sa zistilo, že generuje významné zdvíhacie sily v určitých uhloch vetra. Na základe výsledkov testu sme upravili tvar paluby a pridali sme niektoré zefektívnené kapotáže na zníženie výťahu. Začlenili sme tiež viskózne tlmiče na riadenie vibrácií. Konečný dizajn dokázal vydržať rýchlosť konštrukcie vetra bez akýchkoľvek známok nadmerných vibrácií alebo štrukturálnej tiesne.

Most nadjazdového prechodu na ulici

Ďalším príkladom je aMost nadjazdového prechodu na ulici. Tento most bol umiestnený v oblasti s relatívne vysokými rýchlosťami vetra. Aby sme vylepšili jeho odpor - odpor, navrhli sme most s veľmi tuhým oceľovým rámom. Vnútorné membrány v nosníkoch oceľových boxov boli opatrne rozmiestnené, aby sa zvýšila celková torzná tuhosť. Okrem toho sme nainštalovali pasívny tlmiaci systém pomocou naladených hmotností. Tieto tlmiče boli naladené na prirodzenú frekvenciu mosta, aby sa účinne znížili vibrácie vyvolané vetrom. Most je v prevádzke už niekoľko rokov a dobre funguje za rôznych veterných podmienok.

Porovnanie s ostatnými typmi mostov

Pri porovnávaní veľkých mostov z oceľovej skrinky sOceľový rámec, existujú určité rozdiely v dizajne vetra - odporu. Oceľové rámové mosty majú zvyčajne otvorenú štruktúru rámu, ktorá môže byť viac vystavená veterným silám. Naopak, veľké oceľové mosty majú viac uzavretú a efektívnejšiu štruktúru, ktorá môže ponúknuť lepší aerodynamický výkon. Mosty oceľových rámu však môžu byť flexibilnejšie a ich dizajn odporu - odpor môže sa pri riadení vibrácií spoliehať viac na tlmiace systémy.

Záver

Dizajn odporu je kritickým aspektom veľkej konštrukcie mostov z oceľového boxu. Zvažovaním faktorov, ako je aerodynamický tvar, štrukturálna tuhosť, systémy tlmenia a vykonávanie dôkladných testov veterného tunela, môžeme zaistiť bezpečnosť a trvanlivosť týchto mostov. Ako dodávateľ veľkých oceľových mostov sa zaväzujeme uplatňovať najnovšie inžinierske znalosti a techniky na zabezpečenie vysokej kvality, odolných mostov odolných voči vetrom.

Ak potrebujete pre svoj projekt veľký oceľový box, pozývame vás, aby ste sa s nami zapojili do diskusií o obstarávaní. Náš tím skúsených inžinierov a dizajnérov je pripravený s vami spolupracovať na vytvorení mosta, ktorý spĺňa vaše konkrétne požiadavky a poskytuje dlhodobú spoľahlivosť vo všetkých veterných podmienkach.

Odkazy

1. Simiu, Emil a TV Scanlan.Účinky vetra na štruktúry: Základy a aplikácie na navrhovanie. John Wiley & Sons, 2017.
2. Baker, „Zaťaženie vetrom na mostoch“.Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics94,11 (2006): 871 - 884.
3. Chen, BS a ako Kiremidjian. „Dynamická reakcia dlhých mostov rozpätia na vetry bufetu.“Journal of Structural Engineering120,1 (1994): 33 - 53.