48. Причины аэродинамической неустойчивости мостов. Опасные аэроупругие явления. Методика проверки аэродинамической устойчивости мостов.
Причины аэродинамической неустойчивости мостов:
1. Образование вихрей и вихревых дорожек за обтекаемым воздухом элементом. По имени французского ученого Т. Кармана – это явление называется «дорожка Кармана». Вынужденные колебания могут возникнуть даже при равномерном обтекании пролетного строения потоком воздуха.
2. Возникновение автоматических колебаний (автоколебаний) висячих систем.
Если частота действия подъемной силы совпадает с частотой собственных колебаний сооружения, то возникают автоматические колебания конструкции – автоколебания.
Галопирование – это колебания конструкций в потоке воздуха, возникающее в тех случаях, когда профиль сооружения имеет отрицательные значения производной подъемной силы по углу атаки.
Критическая скорость ветра vкр, отвечающая возникновению флаттера, найденная по результатам аэродинамических испытаний моделей или определенная расчетом, должна быть больше максимальной скорости ветраvр, возможной в районе расположения моста, не менее чем в 1,5 раза:
vкр>1.5 vр
49) Принципиальная схема висячего моста
Работа висячей системы, состоящей из кабеля и балки жесткости, может быть сведена к такой модели, если считать, что уровень натяжения несущего кабеля не зависит от положения временной нагрузки в пределах пролета, а переменное значение распора заменяется некоторой фиксированной его величиной, учитывающей, в частности, и временную нагрузку
50)Принципиальная схема вантового моста . Работа вантового моста под нагрузкой . Общее сведения о статической расчете вантового моста .
Ширину моста между перилами B по условиям горизонтальной жесткости и аэродинамической устойчивости, следует принимать не менее 1:40 пролета (при отсутствии специальных стабилизирующих систем из гибких элементов).
Высота пилона n h относительно величины бокового пролета Lб составляет 1/3…1/4.
Ширина пилона по фасаду n b , как правило, составляет 1/20…1/35 n h .
Высота балки жесткости б h может составлять 1/70…1/120 от величины бокового пролета Lб .
Величина панели в основном пролете d при различных балках жесткости, как правило, составляет 5…80 м. Величина панели б d бокового пролета принимается: для металлической балки жесткости – 1,2…1,3 d ; для железобетонной – 0,7…0,8 d (уменьшение величины крайней панели происходит из-за отсутствия в этой части балки жесткости продольной силы, что потребует в железобетонной конструкции мощного армирования). Следует учесть следующие особенности: при величине бокового пролета Lб 0,25 L , его не подвешивают на ванты; число вант с одной стороны пилона от 3 и более; углы наклона вант, как правило, составляют 20…800 ; минимальный угол наклона крайней ванты 22…250 . Принимаем число вант с каждой стороны пилона равным трѐм и задаем величины панелей: в основном пролете – 21,5 м, в боковом пролете 17,2 м. Проверяем соответствие углов наклона вант установленным требованиям: для основного пролета от 24,9 до 54,40 ; для бокового пролета от 30,2 до 60,20 – что находится в диапазоне нормирован
51)Особенности работы и расчеты кабелей , стяжек и подвесок висячих мостов
Особенностями работы подвесок висячих мостов является следующее:
– усилия в подвесках не зависит от их положения по длине пролета;
– при равной длине панели, усилия во всех подвесках одинаковы при любом расположении нагрузки на мосту;
– подвески висячих мостов являются элементами, работающими только на растяжение, а расчет подвесок аналогичен расчету кабеля.
РАСЧЕ ПОДВЕСОК
Усилие в подвесках зависит от расстояния между ними и может быть определено как
Площадь сечения подвесок может быть получена из выражения:
52)Особенности и работы и расчеты пилона, анкерной опоры и балки жесткости висячего моста .
РАСЧЕТ ПИЛОНА
1.Величина сжимающего усилия
2.Поперечная сила
3.Определим требуемую площадь поперечного сечения
4.проверки сечений пилона
РАСЧЕТ АНКЕРНОЙ ОПОРЫ
1.Величина горизонтальной реакции (распора)
2.Величина вертикальной реакции
3.Величины: кладки h b
Убедимся, что напряжения на подошве фундамента не превышают допускаемых значений
53)Особенности работы и расчеты вант, пилона и балки жесткости вантового моста .
РАСЧЕТ ВАНТ
Определяем величины продольных сил в вантах:
Продольная сила в оттяжке
Определяем требуемые площади сечения вант из условия прочности
РАСЧЕТ ПИЛОНА
Определяем геометрические характеристики
Гибкость стойки
Изгибающий момент в стойке пилона определяем
Проверка прочности
Проверка на устойчивость
РАСЧЕТ БАЛКИ ЖЕСТКОСТИ
Особенностью расчета балок жесткости висячих мостов является следующее: – опорные реакции балок могут быть как положительными, так и отрицательными ;
– по всей длине балки действуют положительные и отрицательные изгибающие моменты;
– поперечные (перерезывающие) силы в балке имеют относительно небольшую величину
1.Определяем оптимальную высоту балки
hб 0,001 L(8,33 0,0033 L)
2.Максимальный изгибающий момент в балке жесткости
3.Вычисляем требуемый момент инерции балки из условия прочности
4.Определяем геометрические характеристики
5. Проверка сечения по условию прочности
6.Проверка сечения по условию обеспечения жесткости при загружении половины пролета временной нагрузкой
54)Причины и особенности аварий мостов . Меры по повышению аэродинамической устойчивости .
эффективные меры по повышению аэродинамической устойчивости
Наиболее эффективные меры по повышению аэродинамической устойчивости висячих и Байтовых мостов, направленные на уменьшение различных видов колебаний: 1) вертикальных — повышение жесткости пролетного строения увеличение постоянной нагрузки; 2) горизонтальных — увеличение ширины моста, постановка ветровых горизонтальных предварительно напряженных оттяжек; 3) крутильных — применение жестких коробчатых пространственных конструкций; 4) изгибно-крутильных — применение ферм жесткости, применение балок жесткости улучшенной обтекаемости или устройство специальных обтекателей для обычных балок; применение сквозной проезжей части из системы вертикальных ребер вместо плиты.