Ako ovládať vibrácie mostíka vyvolaného vetra?

Hej! Ako dodávateľ mostových rámov som videl z prvej ruky výzvy, ktoré môžu vibrácie vyvolané vetrom predstavovať pre tieto štruktúry. V tomto blogu sa podelím o niekoľko poznatkov o tom, ako ovládať vibrácie mostného rámu vyvolaného vetrom.

Pochopenie vibrácií vyvolané vetrom

Po prvé, povedzme si o tom, čo je skutočne indukované vibrácie. Keď vietor fúka proti rámu mostu, môže vytvárať sily, ktoré spôsobujú vibráciu štruktúry. Tieto vibrácie môžu byť malé a sotva viditeľné, alebo môžu byť dostatočne veľké na to, aby v priebehu času spôsobili poškodenie. Existujú rôzne typy vibrácií indukovaných vetrom, ako sú vibrácie indukované vírmi (VIV), cvalu a flutter.

Vortex - indukované vibrácie sa vyskytujú, keď sa v pravidelných intervaloch preliavajú víry zo strany mostíkového rámu. To vytvára striedavú silu, ktorá môže prinútiť most oscilovať. Kallopovanie dochádza, keď kríž - časť mostíka má aerodynamický tvar, ktorý spôsobuje, že štruktúra zažije vibrácie vzrušeného vo vetre. Flutter je zložitejší a potenciálne nebezpečný typ vibrácií, ktorý môže viesť k rýchlym a veľkým amplitúdovým osciláciám, ktoré môžu dokonca viesť k zrúteniu mosta, ak nie sú kontrolované.

Prečo je riadenie vibrácií vyvolané vetrom rozhodujúce

Ovládanie vibrácií indukovanej vetrom sú veľmi dôležité z niekoľkých dôvodov. Pre jedného, ​​nadmerné vibrácie môžu spôsobiť únavu v komponentoch mosta. Neustále napätie z vibrácií môže viesť k trhlinám a iným formám poškodenia, čím sa zníži životnosť mosta. Môže tiež ovplyvniť bezpečnosť ľudí používajúcich most. Ak sú vibrácie príliš silné, môže sa most cítiť nestabilný, čo je hlavným problémom pre chodcov a vodičov.

Okrem toho môže byť z ekonomického hľadiska mimoriadne nákladné riešenie škody spôsobených nekontrolovaným vetrom - mimoriadne nákladné. Opravy, údržba a dokonca aj výmena poškodených častí mosta môžu do rozpočtu vložiť obrovský priehlbín. Takže podniknutie krokov na kontrolu týchto vibrácií hneď od začiatku je inteligentný krok.

Metódy na reguláciu vibrácií vyvolaných vetrom

Aerodynamický dizajn

Jedným z najúčinnejších spôsobov, ako ovládať vibrácie vyvolané vetrom, je správny aerodynamický dizajn. Tvarovaním mostíkového rámu spôsobom, ktorý znižuje tvorbu vírov a iných aerodynamických síl, môžeme minimalizovať vibrácie. Napríklad používanie efektívnych krížov - sekcie môžu pomôcť plynulejšiemu toku vetra okolo mosta.

Ďalším prístupom je pridanie kapotáží alebo spojlerov do rámu mosta. Jedná sa o malé štruktúry, ktoré môžu zmeniť prúdenie vzduchu a narušiť tvorbu vírov. Sú relatívne jednoduché a nákladové - efektívne riešenia, ktoré môžu výrazne zmeniť znižovanie vibrácií. Môžete sa pozrieť na niektoré z našichPriemyselný kovový rámecVýrobky, ktoré sú navrhnuté s ohľadom na aerodynamiku, aby pomohli ovládať vibrácie vyvolané vetrom.

Naladené hmotnostné tlmiče (TMD)

Vyladené hmotnostné tlmiče sú ďalšou populárnou metódou na reguláciu vibrácií vyvolaných vetrom. TMD je v podstate hmotnosť, ktorá je pripevnená k mostovým rámom pružinou a tlmič. Hmotnosť je naladená tak, aby oscilovala pri frekvencii, ktorá je blízko prirodzenej frekvencie mosta. Keď most začne vibrovať, TMD sa pohybuje v opačnom smere, pôsobí proti vibráciám a znižuje ich amplitúdu.

TMD sa používajú v mnohých veľkých projektoch mostov s veľkým úspechom. Obzvlášť účinné pri znižovaní vibrácií spôsobených vibráciami a fluttermi vyvolanými vírmi. Vyžadujú však starostlivý návrh a inštaláciu, aby sa zabezpečilo, že sú správne naladené na konkrétny most.

Konštrukčné výstuž

Zvýšenie štrukturálnej tuhosti mostíkového rámca môže tiež pomôcť ovládať vibrácie vyvolané vetrom. Pridaním ďalších podporných prvkov, ako sú ďalšie lúče alebo rovnátka, môžeme urobiť most rigidnejší a menej náchylný k vibráciám. Tento prístup je užitočný najmä pre mosty, ktoré sú náchylnejšie na cvalpovanie, pretože zvýšená tuhosť môže zabrániť výskytu vibrácií exitého samostatne.

NášOceľový rámec Bailey Bridge Equipmentje navrhnutý tak, aby poskytoval vysokú štrukturálnu tuhosť, ktorá môže prispieť k lepšej kontrole vibrácií vyvolaných vetrom. Silné oceľové rámy vydrží sily vyvíjané vetrom a znižujú amplitúdu vibrácií.

Tlmené systémy

Tlmiace systémy sa používajú na rozptyl energie vibrácií. Existujú rôzne typy tlmených systémov, ako sú viskózne tlmiče, tlmiče trenia a hysteretické tlmiče. Viskózne tlmiče fungujú pomocou tekutiny na absorbovanie energie vibrácií. Trecie tlmiče sa spoliehajú na trenie medzi dvoma povrchmi, aby sa rozptýlila energia, zatiaľ čo hysteretické tlmiče používajú deformáciu materiálu na absorbovanie energie.

Tieto tlmené systémy môžu byť nainštalované na rôznych miestach na mostíkovom ráme, v závislosti od typu vibrácií, ktoré je potrebné ovládať. Sú účinným spôsobom, ako znížiť amplitúdu vibrácií a chrániť most pred poškodením.

Prípadové štúdie

Pozrime sa na niekoľko skutočných príkladov sveta, aby sme zistili, ako tieto metódy fungujú v praxi. TenRám Bailey Bridge 45sa používa v mnohých projektoch po celom svete. V jednom projekte bol most umiestnený v oblasti s vysokou rýchlosťou vetra. Na kontrolu vibrácií vyvolaných vetrom sa použila kombinácia aerodynamického dizajnu a naladených hmotnostných tlmičov.

Rám mostu bol navrhnutý so zefektívnenou prierezom na zníženie tvorby vírov. Okrem toho boli na strategických miestach na moste inštalované naladené hmotnostné tlmiče. V dôsledku toho sa vibrácie výrazne znížili a most funguje bezpečne už mnoho rokov.

Ďalším príkladom je most pre chodcov, ktorý zažil nadmerné cvalom. Inžinieri sa rozhodli zvýšiť štrukturálnu tuhosť mosta pridaním ďalších rovnátka. Nainštalovali tiež viskózne tlmiče, aby rozptýlili energiu vibrácií. Po týchto modifikáciách bolo cvalom efektívne kontrolované a most sa stal stabilnejším pre chodcov.

Záver

Ovládanie vibrácií mostíka vyvolaného vetrom je zložitá, ale nevyhnutná úloha. Použitím kombinácie aerodynamického dizajnu, vyladených hmotnostných tlmičov, štrukturálneho vystuženia a tlmenia môžeme účinne znížiť vibrácie a zabezpečiť bezpečnosť a dlhovekosť mosta.

Ak ste na trhu mostových rámov a chcete zabezpečiť, aby boli navrhnuté tak, aby zvládli vibrácie vyvolané vetrom, sme tu, aby sme pomohli. Máme širokú škálu vysoko kvalitných výrobkov mostov, vrátane tých, ktoré som spomenul vyššie. Či už pracujete na malom moste pre chodcov alebo na veľkom diaľničnom moste, môžeme pre váš projekt poskytnúť správne riešenia.

Ak máte záujem dozvedieť sa viac alebo diskutovať o svojich konkrétnych potrebách, neváhajte a oslovte diskusiu o obstarávaní. Vždy sme radi, že môžeme hovoriť o tom, ako naše výrobky môžu splniť vaše požiadavky a pomôcť vám vybudovať bezpečný a spoľahlivý most.

Odkazy

• Simiu, E., & Scanlan, RH (1996). Účinky vetra na štruktúry: Základy a aplikácie na návrh. Wiley.
• Chen, B., & Kareem, A. (2004). Zmiernenie vibrácií mostov vyvolaných vetrom. Journal of Bridge Engineering, 9 (2), 121 - 130.