RU2500852C2 - Устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием - Google Patents
Устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2500852C2 RU2500852C2 RU2011141140/03A RU2011141140A RU2500852C2 RU 2500852 C2 RU2500852 C2 RU 2500852C2 RU 2011141140/03 A RU2011141140/03 A RU 2011141140/03A RU 2011141140 A RU2011141140 A RU 2011141140A RU 2500852 C2 RU2500852 C2 RU 2500852C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- span
- bridge
- destroyers
- vortices
- bridge span
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области аэрогидродинамики плохообтекаемых конструкций и касается вопроса поперечных колебаний пролетных строений мостов, вызванных ветровым воздействием, решает задачу уменьшения колебаний пролетного строения моста, вызванных ветровым воздействием при одновременном снижении материалоемкости. Это достигается тем, что устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием, включает разрушители периодических кармановских вихрей, возникающих в аэродинамическом следе над и под пролетным строением моста, по изобретению разрушители выполнены в виде пластин, имеющих треугольную форму в плане, которые размещены вдоль пролета моста с обеих его сторон и установлены горизонтально заподлицо соответственно с верхней и с нижней поверхностями пролетного строения. При этом треугольные разрушители вихрей прикреплены к торцам пролетного строения своими основаниями, а их вершины ориентированы наружу по обе стороны пролетного строения и отстоят от его краев на расстоянии, равном 0,05÷1,5 толщины пролетного строения. Причем угол при вершине разрушителей находится в пределах 30°÷80°. Предлагаемое устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием, разрушает регулярные структуры вихрей Кармана за счет того, что с каждого разрушителя сходят продольные вихри, оси которых перпендикулярны осям кармановских вихрей. В результате, кармановские вихри полностью разрушаются, теряя свою периодическую регулярную структуру, а вызванные ими колебания пролетного строения моста существенно исчезают, что выгодно отличает изобретение прототипа. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области аэрогидродинамики плохообтекаемых конструкций и касается вопроса поперечных колебаний пролетных строений мостов, вызванных ветровым воздействием.
Известно, что уменьшение колебаний мостов обеспечивается установкой механических или аэродинамических гасителей колебаний (М.И. Казакевич, «Аэродинамика мостов», М., Изд. «Транспорт», 1987 г.). Принципиальная разница между механическими и аэродинамическими гасителями заключается в том, что последние устраняют причину явления ветрового резонанса, существенно изменяя характер обтекания ветром сооружения. Механические гасители представляют собой гидравлические демпферы, устанавливаемые в определенных местах пролетного строения моста. Эти гасители эффективны, но связаны со значительными конструктивными трудностями при их реализации. Аэродинамическое гашение колебаний, идея которого заключается в нарушении регулярного правильного вихреобразования при обтекании конструкции ветровым потоком, позволяет устранить основную причину колебаний.
Под действием ветра колебания мостов могут вызываться различными физическими причинами: галопированием, изгибно-крутильным флаттером, срывным флаттером, бафтингом, ветровым резонансом. Установлено (М.И. Казакевич «Аэроупругая неустойчивость балочных мостов», журнал «Металлические конструкции», т.16, №3, 2010 г., с. 163-170), что для мостов с пролетным строением типа Волгоградского моста причиной колебаний при ветре может быть только ветровой резонанс, когда собственная частота колебаний мостовой конструкции совпадает с частотой срыва вихрей Кармана. Дорожка вихрей Кармана за Волгоградским мостом показана на фиг.1.
Известны устройства для уменьшения интенсивности вихрей Кармана - обтекатели, которые устанавливаются на пролетное строение моста с боковых сторон, прототип - (М.И. Казакевич, «Аэродинамика мостов», М., Изд. «Транспорт», 1987 г., с.167).
Недостатком известных обтекателей является невозможность обеспечить достаточный продольный размер обтекателя, способный сохранить безотрывность течения, которая необходима для отсутствия кармановских вихрей и тем самым уменьшения переменных сил на пролетном строении, приводящих к возникновению поперечных колебаний пролета, а также их большая материалоемкость
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение колебаний пролетного строения моста, вызванных ветровым воздействием при одновременном снижении материалоемкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием, включающем разрушители периодических кармановских вихрей, возникающих в аэродинамическом следе над и под пролетным строением моста, разрушители выполнены в виде пластин, имеющих треугольную форму в плане, которые размещены вдоль пролета моста с обеих его сторон и установлены горизонтально заподлицо соответственно с верхней и с нижней поверхностями пролетного строения. При этом треугольные разрушители вихрей прикреплены к торцам пролетного строения своими основаниями, а их вершины ориентированы наружу по обе стороны пролетного строения и отстоят от его краев на расстоянии равном 0,05÷1,5 толщины пролетного строения. Угол при вершине разрушителей находится в пределах 30°÷80°.
Кроме того, расстояние между основаниями соседних разрушителей вдоль пролета составляет 0÷3 толщины пролетного строения моста.
Наряду с этим треугольные разрушители, расположенные на верхней поверхности пролетного строения моста, отклонены вверх от горизонтали на угол β, изменяющийся в пределах от β=0° до β=90°, а разрушители, расположенные на нижней поверхности пролетного строения, отклонены вниз также на угол 0°≤β≤90°.
Выполнение разрушителей периодических вихрей в виде пластин, имеющих треугольную форму в плане, с углом при вершине 30°÷80° и отстоящих от соответствующего края пролетного строения на расстоянии 0,05÷1,5 толщины пролетного строения, позволяет создать интенсивные продольные вихри, оси которых ориентированы перпендикулярно осям кармановских вихрей и которые разрушают периодические кармановские вихри, устраняя переменное давление на пролетном строении, благодаря этому уменьшают поперечные колебания пролета моста.
Выполнение вихревых разрушителей в виде пластин и их размещение вдоль пролета на расстоянии между основаниями соседних разрушителей 0÷3 толщины пролетного строения моста, позволяет снизить материалоемкость разрушителей.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, где на фиг.2 приведен вид сверху пролетного моста с установленными разрушителями вихрей, на фиг.3 - вид сбоку пролетного строения моста с установленными разрушителями вихрей, на фиг.4 показано образование продольных вихрей на треугольном разрушителе, на фиг.5 показан вихревой след за мостовым строением с установленными разрушителями вихрей.
Устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов включает разрушители периодических кармановских вихрей 1 (фиг.2, 3), которые выполнены в виде пластин, имеющих треугольную форму в плане (фиг.2, 4), размещены вдоль пролета моста 2 с обеих его сторон и установлены горизонтально заподлицо соответственно с верхней и нижней поверхностями пролетного строения (фиг.2, 3). Треугольные разрушители вихрей 1 прикреплены к торцам пролетного строения 2 своими основаниями 3 (фиг.2, 3, 4), а их вершины 4 ориентированы наружу по обе стороны пролетного строения 2 (фиг.2, 3) и отстоят от его краев на расстоянии равном 0,05÷1,5 толщины пролетного строения. Угол при вершине 4 (фиг.2, 4) разрушителей 1 находится в пределах от 30° до 80°. Вдоль пролетного строения 2 разрушители вихрей 1 размещены друг от друга на расстоянии, равном 0÷3 толщины пролетного строения моста (на фиг.2 упомянутое расстояние равно 0). Треугольные разрушители вихрей 1, расположенные на верхней поверхности пролетного строения моста, могут быть отклоненными вверх от горизонтали на угол β, изменяющийся в пределах от β=0° до β=90°, а разрушители, расположенные на нижней поверхности пролетного строения, отклоненными вниз также на угол 0°≤β≤90°.
Устройство работает следующим образом.
При обтекании воздушным потоком пролетного строения мостов при отсутствии разрушителей вихрей 1 на нем возникают переменные, практически периодические аэродинамические силы в вертикальном (поперечном) направлении. Указанные силы обусловлены периодическим срывом кармановских вихрей с нижней и верхней поверхностей пролетного строения 2 (фиг.1) и возникающими в этой связи пульсациями давления в поперечном направлении поверхности моста 2.
Внешний поток воздуха, набегающий на пролетное строение моста 2 с разрушителями 1, сначала натекает на треугольные разрушители 1, на которых начинают формироваться интенсивные продольные вихри 5 (фиг.4), оси которых перпендикулярны осям кармановских вихрей (на фиг.4 не показаны). Распространяясь вниз по течению, продольные вихри 5 начинают взаимодействовать с кармановскими вихрями, которые в результате полностью разрушаются, теряя свою периодическую регулярную структуру, а вызванные ими колебания пролетного строения моста существенно уменьшаются. В результате действия разрушителей вихрей 1 устраняются периодические срывы кармановских вихрей с нижней и верхней поверхности пролетного строения 2 (фиг.1) и возникающие в этой связи пульсации давления в поперечном направлении, а вызванные ими колебания пролетного строения моста существенно уменьшаются.
На фиг.5 представлена картина следа за пролетным строением 2 модели Волгоградского моста с разрушителями кармановских вихрей 1, на которой отсутствует периодические вихревые структуры, имевшие место за пролетным строением 2 при отсутствии разрушителей 1 (фиг.1).
Предлагаемое устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием, позволяет существенно снизить поперечные колебания пролетного строения моста (в 7-8 раз) и материалоемкость (в 5-6 раз), что его выгодно отличает от прототипа.
Claims (2)
1. Устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием, включающее разрушители периодических кармановских вихрей, возникающих в аэродинамическом следе над и под пролетным строением моста, отличающееся тем, что разрушители выполнены в виде пластин, имеющих треугольную форму в плане, которые размещены вдоль пролета моста с обеих его сторон и установлены горизонтально заподлицо соответственно с верхней и с нижней поверхностями пролетного строения, или разрушители, расположенные на верхней поверхности пролетного строения моста, отклонены вверх от горизонтали на угол β, изменяющийся в пределах от β=0° до β=90°, а разрушители, расположенные на нижней поверхности пролетного строения, отклонены вниз также на угол 0°≤β≤90°, при этом треугольные разрушители вихрей прикреплены к торцам пролетного строения своими основаниями, а их вершины ориентированы наружу по обе стороны пролетного строения и отстоят от его краев на расстоянии, равном 0,05÷1,5 толщины пролетного строения, причем угол при вершине разрушителей находится в пределах 30°÷80°.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между основаниями соседних разрушителей вдоль пролета составляет 0÷3 толщины пролетного строения моста.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141140/03A RU2500852C2 (ru) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | Устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141140/03A RU2500852C2 (ru) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | Устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011141140A RU2011141140A (ru) | 2013-04-20 |
RU2500852C2 true RU2500852C2 (ru) | 2013-12-10 |
Family
ID=49151845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011141140/03A RU2500852C2 (ru) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | Устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2500852C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1649014A1 (ru) * | 1989-01-17 | 1991-05-15 | Государственный Проектно-Изыскательский Институт По Проектированию И Изысканиям Больших Мостов "Гипротрансмост" | Металлическое пролетное строение моста |
SU1799039A1 (ru) * | 1991-02-04 | 1996-01-27 | Государственный Институт По Изысканиям И Проектированию Мостов "Ленгипротрансмост" | Устройство для гашения колебаний пролетных строений мостов |
RU2120515C1 (ru) * | 1996-08-28 | 1998-10-20 | Наум Петрович Абовский | Устройство защиты моста от бокового ветра |
JP2004285753A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Public Works Research Institute | 橋梁 |
-
2011
- 2011-10-11 RU RU2011141140/03A patent/RU2500852C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1649014A1 (ru) * | 1989-01-17 | 1991-05-15 | Государственный Проектно-Изыскательский Институт По Проектированию И Изысканиям Больших Мостов "Гипротрансмост" | Металлическое пролетное строение моста |
SU1799039A1 (ru) * | 1991-02-04 | 1996-01-27 | Государственный Институт По Изысканиям И Проектированию Мостов "Ленгипротрансмост" | Устройство для гашения колебаний пролетных строений мостов |
RU2120515C1 (ru) * | 1996-08-28 | 1998-10-20 | Наум Петрович Абовский | Устройство защиты моста от бокового ветра |
JP2004285753A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Public Works Research Institute | 橋梁 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БОНДАРЬ Н.Г. Как работают мосты. - Киев: Наукова думка, 1986, с.115-116. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011141140A (ru) | 2013-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gao et al. | Review of the excitation mechanism and aerodynamic flow control of vortex-induced vibration of the main girder for long-span bridges: A vortex-dynamics approach | |
Mannini et al. | VIV–galloping instability of rectangular cylinders: Review and new experiments | |
Xu et al. | Numerical study on the suppression of the vortex-induced vibration of an elastically mounted cylinder by a traveling wave wall | |
Alonso et al. | On the galloping instability of two-dimensional bodies having elliptical cross-sections | |
Marra et al. | Measurements and improved model of vortex-induced vibration for an elongated rectangular cylinder | |
Mannini et al. | Experimental investigation on VIV-galloping interaction of a rectangular 3: 2 cylinder | |
CN107503281B (zh) | 基于旋涡发生器的大跨桥梁风致振动流动控制方法 | |
CN103938545B (zh) | 一种斜拉索风致振动的自吸气自吹气减振装置 | |
Shiraishi et al. | On aerodynamic stability effects for bluff rectangular cylinders by their corner-cut | |
Ran et al. | Review of passive control of flow past a circular cylinder | |
RU2500852C2 (ru) | Устройство для снижения поперечных колебаний пролетного строения мостов, вызванных ветровым воздействием | |
Xue et al. | External suction-blowing method for controlling vortex-induced vibration of a bridge | |
CN102409604A (zh) | 桥梁结构吊杆减振防护装置 | |
Dong et al. | Investigation on suppressing vortex-induced vibrations of the rectangular steel box girder for railway cable-stayed bridges by installing wind fairings | |
RU177392U1 (ru) | Устройство для уменьшения колебаний мостовой конструкции, вызванных ветром | |
JP5357557B2 (ja) | 並列橋 | |
CN112681106B (zh) | 一种抑制钢拱桥风致振动的气动结构 | |
Xue et al. | Investigation of the aerodynamic characteristics of single-box girders with different aspect ratios | |
CN212895865U (zh) | 一种无涡振现象的分离双箱梁 | |
Churin et al. | Evaluation of the efficiency of aerodynamic dampers based on preliminary numerical modeling | |
Yousaf et al. | Flutter performance optimization of a long-span truss girder bridge in mountainous canyon | |
Mannini et al. | VIV and galloping interaction for a 3: 2 rectangular cylinder | |
IT201800000776U1 (it) | Dispositivo per il ripascimento delle coste | |
Gate et al. | Revisiting the Galloping Gertie | |
Gong et al. | Computation study about the interaction between the tandem flying snake airfoils with dynamic motion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201012 |