11. Причины аэродинамической неустойчивости висячих и вантовых мостов.

Аэродинамика охватывает аэромеханику и аэроупругость. Аэромеханика изучает аэродинамические силы, действующие на конструкцию при обтекании их ветром. Аэроупругость – изучает процессы, возникающие при взаимодействии конструкции с потоком воздуха, т.е. реакцию сооружения на действие ветра.

Аэродинамическая устойчивость- это способность висячих и вантовых мостов противостоять воздействиям ветра(т.е. способность воспринимать ветровую нагрузку)

Аэродинамическая устойчивость мостов зависит: 1) От частоты собственных изгибных и крутильных колебаний конструкции и их соотношения; 2) От аэродинамических характеристик конструкции; 3) От соотношения критической для данной конструкции скорости ветра и максимальной скорости ветра в районе строительства.

В целом, проверка аэродинамической устойчивости мостов сводится к определению критической скорости ветра для каждого конкретного пролетного строения.Ветровая нагрузка, может быть определена из уравнениякинетической энергии ветрового потока: , где р – плотность воздуха (масса воздуха в ед. объема, V–скорость потока воздуха (максимальная за 50-100лет)

Причины аэродинамической неустойчивости: 1) образование вихрей и вихревых дорожек (т.н. «дорожки кармана») за обтекаемым воздухом элементом;

Вследствие изменения скорости ветра в зоне вихрей меняется давление воздуха. Возникает периодическая сила, действующая на сооружение попеременно с одной и другой стороны. Частота этой силы соответствует частоте срывающихся с конструкции вихрей – частоте срыва вихрей: , V–скорость ветра, d–поперечный размер, Sh–величина, характеризующая форму профиля препятствия – «число Струхаля».

При произвольном изменении скорости ветра частота срыва вихрей может совпасть с частотой собственных колебаний сооружения, при этом возникает явление резонанса.

2) возникновение автоколебаний – автоматических колебаний висячих мостов. Если висячая система раскачалась, то проезжая часть моста будет пересекать струи воздуха, дующего со скоростью V.

12. Приближенная оценка усилий в основных элементах висячих мостов.

Особенность статического расчета:

1. Расчет производят с учетом геометрической нелинейности (свойство конструкции, суть которого в том, что величина усилий зависит от прогибов)

2. Несущий элемент нить – система геометрически изменяемая

3. Нить не воспринимает сжимающее усилие, т.к. при этом теряет устойчивость.

p, q – интенсивность постоянной и временной нагрузок

f – стрела провисания кабеля

d – шаг подвесок

x,y – координаты точек кабеля

- очертание оси кабеля

ф - угол наклона кабеля на пилоне

, n – число плоскостей кабелей

Рс.в = рс.в.бал + рс.в.каб

,η - КПУ, υ=0,1*К -равномерно распред.нагрузка от нагрузки АК

– распор в кабеле (горизонтальная составляющая усилия в оттяжке)

– продольное усилие

–площадь сечения кабеля, Run–временное сопротивление кабеля разрыву

– число провлок в кабеле, Апр – площадь одной проволоки

– усилия в подвесках

– площадь сечения подвесок

– сжимающее усилие в пилоне

– изгибающий момент в пилоне

,,

Проверка прочности пилона:

Проверка устойчивости пилона:

Расчет балки жесткости: Mx=Mб – H*y,

Проверка прочности: ,