Мостове, разрушени от вятъра - Студопедия
Най-известното бедствие е мостът Такома (фиг. 13.10), построен през 1940 г. през Пюджет Саунд и по това време имащ третия по големина централен участък в света.
Ориз. 13.10. Срутване на моста Такома
Висящ мост с три участъка близо до град Такома с централен участък от 855 m беше разрушен четири месеца след откриването през 1940 г. при сравнително ниска скорост на вятъра (около 19 m / s) за 1 час.Мостът започна да се люлее под действието на хоризонтален вятър, постепенно огъващите вибрации се превърнаха в огъващи и усукващи вибрации (виж фиг. 13.11), след което най-слабите елементи - окачвания и усилваща греда, не можеше да издържи нула.
Ориз. 13.11. Схема на трептения на усилващата греда на моста Tacoma
Характеристиките на дизайна на моста включват:
- ниска вертикална коравина при L=855 m h=2,45 m (h/L = 1/350);
- малка ширина B=11,9 m (B/L=1/72);
- лошо рационализиран дизайн (виж Фиг. 13.12);
- недостатъчна устойчивост на усукване (на моста са монтирани само долни надлъжни скоби);
- тегло на моста 8,25 t/m;
- честота на свободни вертикални косо-симетрични вибрации w=0.833 sec -1 ;
- критичната скорост на вятъра за тази конструкция е 15 m/s.
Мостът е реконструиран с помощта на старите основи през 1950 г. (виж фигури 13.12 и 13.13).
Ориз. 13.12. Общ изглед на моста Такома след реконструкция
Фиг. 13.13. Схеми на секции на усилващата греда на моста Такома
a - преди катастрофата; б – след реконструкция
След реконструкцията мостът Tacoma има различни характеристики: гредата е заменена от укрепваща ферма с височина 10 m(h/L=1/86) и ширина B=18,3 m (B/L=1/47) виж фиг. 13.13 и 13.14. Диаметърът на всяко от двете носещи въжета на моста е 2×50,8 cm.
Ориз. 13.14. Усилвател на моста Tacoma
Катастрофата на моста Такома доказа недостатъчността на изпитването на мостови конструкции самоза якост, твърдост и динамична стабилност, в съвременната практика на мостостроенепроблемите за осигуряване на аеродинамичната стабилност на висящи и въжени мостове излязоха на преден план.
Проучванията показват, чеаеродинамичната стабилност зависи от :
1. Отчестотите на собствените вибрации (огъване и усукване) и тяхното съотношение(важна характеристика на собствените трептения е, че аеродинамичните сили действат със същата честота, с която осцилира мостът);
2. От аеродинамичните характеристики (обтекаемост) на конструкции, окачени на кабели;
3. Ототношението на критичната за този мостскорост на вятъра имаксималната възможна скорост на вятъра в района на строителството.
Понастоящем са разработени различни приблизителникритерии за оценка на аеродинамичната стабилност на висящи мостове, един от тях е предложен от американския инженер Р. Аман:
m – интензитет на постоянно натоварване върху една равнина на окачващата система;
f – стрелка за провисване на кабела;
I – инерционен момент на усилващата греда;
L – размах на окачваща система.
Друг критерий за приблизителна оценка е предложен от инженер Д. Щейман:
hb е височината на усилващата греда (ферма);
E е модулът на еластичност на материала на усилващата греда;
B е ширината на окачващата система.
Горните формули ви позволяват предварителнозадайте размерите на усилващата греда (ферма), в случай на неизпълнение на условията трябва да се коригират параметрите на конструкцията.
Методът за проверка на аеродинамичната устойчивост на мостовесе свежда до определяне на критичната скорост на вятъра за всеки конкретен участък.(За някои системи от висящи мостове можете да определите критичната скорост на вятъра от графиката [2] стр. 215).
Критичната скорост на вятъра Vcr се определя в зависимост от:
– форма и размери на конструкцията;
– динамични характеристики на усилващата греда;
- климатичните условия на района и т.н., а влиянието на отделните фактори засега се оценява само експериментално или приблизително.
тук Vr е изчислената скорост на вятъра, т.е. максимално възможното за дадена строителна площ (обикновено Vr = 25 ... 35 m / s.). Смята се, че по време на най-голямата буря скоростта на вятъра не надвишава 45 m/s. Скоростта на вятъра на тайфуна достига 75 м/сек. Най-силните ветрове в нашата страна се наблюдават на брега на Тихия океан, Северния ледовит океан и в Южен Урал (виж също таблица 13.1).
При приблизителни изчисления,
Vcr, m - намалена критична скорост, получена по време на тестването на модела;
wк – честота на свободните торсионни вибрации;
B – ширина на моста в метри (за повече подробности виж [8]).
Критичните скорости на вятъра Vcr, съответстващи на появата на резонанс на вятъра, са в "опасния" диапазон за висящи и въжени мостове с разстояния от 100 до 250 m, което е свързано с модела: Vcr =d/(Sh´Tvert.).
Критичната скорост на вятъра е скоростта, която причиняваопасни трептения на конструкциитена моста,т.е. при коетов този диапазон възниква едно от аероеластични явления (трептене, блъскане, галоп, дивергенция или резонанс на вятъра ).
1.Флутер (огъване-усукване или класически) – съчетани огъване-усукване самовъзбуждащи се трептения, бързо нарастващи във времето. Причината е несъответствието между точката на прилагане на аеродинамичните сили и центъра на огъване на напречното сечение на твърдостта на моста; Трептене в срив възниква поради прекъсване на въздушните вихри. Надеждна основа за изучаване на опасността от появата на трептене все още са само експерименти, чисто аналитични методи не съществуват.
2.Буфинг се наблюдава в конструктивни елементи, които са в турбулентен поток или след други елементи поради намесата на аеродинамичните сили.
3.Вятърен резонанс – увеличаване на амплитудите на собствените трептения напречно на въздушния поток, наблюдавани, когато честотата на изхвърляне на вихъра на Карман съвпада с една от честотите на собствените трептения.
4.Позициониране (клатене), което е подложено на лошо обтекаеми гъвкави елементи с аеродинамично нестабилно напречно сечение (квадратно или правоъгълно). Подобни явления най-често се срещат при въжетата в случай на покритието им с лед. Галопирането е по-опасно от резонанса, тъй като се увеличава с увеличаване на скоростта на потока дори над критичната, а резонансът възниква само при критична скорост на вятъра.
5.Параметричният резонанс е прехвърлянето на енергия от вертикални вибрации към хоризонтални вибрации и обратно.
6.Разминаване – загуба на стабилност поради усукващи вибрации.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: