x

Как остановить колебания мостов

Страниц: 1
Печать

Автор темы
Пользователь
***





В мае 2010 г. «зажигательные танцы» Волгоградского моста на ветру шокировали все мировое инженерное сообщество. Сенсационная новость мгновенно облетела весь мир. «Уникальное явление!», «Русская Галопирующая Герти!», - изощрялись заголовками средства массовой информации.

Согласно проектной документации «Гипротрансмоста» на капремонт Волгоградского моста, колебания на нём достигли амплитуды А=0,4 м при скорости ветра 15-16 м/с.

Мост Рио-Нитерой через залив Гуанараба в Бразилии - Как остановить колебания мостов - Форум Сириус - Торез

Мост Trans Tokio Bay Highway в Японии - Как остановить колебания мостов - Форум Сириус Торез

Мост Kansai International Airport Access в Японии - Как остановить колебания мостов - Форум Сириус - Торез
Действительно, случай чрезвычайный. Считалось, что колебаниям подвержены только гибкие висячие и вантовые мосты, а для балочных неразрезных мостов такое поведение нехарактерно. Поэтому специалисты окрестили этот случай колебаний как «единственный и ранее нигде не зафиксированный». Однако «плясать» мосты такого типа начали еще задолго до сенсационного случая в Волгограде.

В 1974 г. был открыт мост Рио-Нитерой через залив Гуанараба в Бразилии. Конструктивно основные пролёты моста аналогичны Волгоградскому: балочные, с пролетными строениями коробчатого сечения.С момента сдачи его в эксплуатацию неоднократно возникали интенсивные колебания амплитудой от 25 до 60 см при скорости ветрового потока 15-16.5 м/с (в Интернете выложено не менее впечатляющее видео).

Колебания балочных неразрезных мостов в разные годы также были зафиксированы в Японии. Во время строительства моста Trans Tokio Bay Highway при скорости ветра 16-17 м/с наблюдались значительные колебания (1995) с максимальнои амплитудои, превышающей величину 50 см.

Интенсивные колебания были зафиксированы в ноябре 1990 г. на мосту Kansai International Airport Access при скорости ветра 20 м/с. Многочисленные экспериментальные исследования (1982) динамически подобной модели виадука Tozaki в аэродинамической трубе подтвердили возможность возникновения аэроупругих колебаний, и мост изначально проектировался с учётом аэродинамической устойчивости к ветру скоростью 50 м/с, характерной для места строительства.

Приведённые факты уже не позволяют игнорировать проблему и ссылаться на случайные стечения обстоятельств. Они подтверждают предположения о наличии серьёзных просчётов в теории: все указанные мосты рассчитывались и проектировались в мастерских разных стран. После нашумевших событий с Волгоградским мостом на аэродинамическую устойчивость проверили его «брата-близнеца» - Кинешемский мост. В результате испытаний выяснилось, что при скорости ветра 20 м/с на этом мосту также могут возникнуть значительные колебания.

Есть надежда, что новые балочные неразрезные мосты, которые будут рассчитываться по новым нормативным документам с проверкой мостов на аэродинамическую устойчивость, будут гарантированно застрахованы от возможности возникновения на них колебаний, но что делать с уже построенными? Строительство таких мостов за последние десятилетия велось особенно интенсивно и ни один из них не застрахован от риска возникновения опасных колебаний. В инженерной практике известны два принципиальных подхода: необходимо либо изменить частоту собственных колебаний конструкции, либо отвести от неё энергию. Причем второй из названных способов в мостостроении ранее не использовался.

В качестве наиболее эффективной меры по решению проблемы колебаний балочных неразрезных мостов предлагается использовать энергетический способ, связанный с отводом и последующей диссипацией энергии, реализованный в конструкции гидродинамического гасителя: патент РФ № 111146 от 02.08.2011 г., авторы: Саманов В.В., Пономаренко С.А., Наумова Г.А. Работа гидродинамического гасителя колебаний построена по принципу открытой энергетической системы: полная энергия колебаний мостового пролёта через устройство гидродинамического гасителя, связывающего мост с водным массивом, передаётся водной среде, где полностью рассеивается.

Гидродинамический гаситель - Как остановить колебания мостов - Форум Сириус - Торез
Использование в качестве среды, поглощающей энергию колебаний, естественного водного массива, позволяет не только обеспечить эффективное гашение опасных колебаний, но и существенно сократить затраты по обеспечению безопасной эксплуатации моста.

Следует отметить, что реализация энергетического подхода к гашению колебаний мостовых пролётов не связана с изменением их собственных частот. Принцип работы гидродинамического гасителя прост и заключается в следующем: при колебаниях движение мостового пролёта передаётся на плиту поршня гасителя через трубчатый тяговый элемент - стойку гасителя, связанную с плитой через шарнир посредством металлических тяг. Плита, повторяя гармонические колебания мостового пролёта, передаёт энергию колебательного движения водной среде, где и происходит её полное рассеивание. Эффективность гашения колебаний будет напрямую зависеть от рабочей площади плиты поршня гасителя. В соответствии с расчётом, для гашения колебаний Волгоградского моста достаточно единичного демпфера с рабочей площадью плиты поршня 4,7 м2, что составляет ничтожную долю от размеров моста.

В дальнейшем, для получения точного значения рабочей площади плиты поршня гасителя и оптимизации габаритов конструкции, планируется проведение серии численных экспериментов. Представленный на XV Московском Международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2012» проект по теме патента вызвал огромный интерес у посетителей и непосредственных участников выставки и был удостоен Гран-при конкурса «Инновационный потенциал молодёжи-2012» Салона «Архимед», а сам патент - бронзовой медали Салона.

Участие проекта в Международном конкурсе в области промышленного дизайна и инженерного проектирования «James Dyson Award 2012» (Великобритания) позволило занять 2-е место по результатам национального отборочного тура.

Руководитель проекта д.т.н., профессор Волгоградского государственного университета Наумова Г.А. рассказывает. На сегодняшнем этапе выполнены оценочные расчёты, проведено технико-экономическое обоснование проекта гидродинамического гасителя, но основная работа ещё впереди. Однако уже сейчас можно сказать, что технические параметры и показатели экономической эффективности гидродинамического гасителя в разы превышают ранее применяемые виды гасителей мостовых колебаний.

В плане коммерциализации проекта предполагается выйти с предложением к компаниям, занимающимся производством гасителей колебаний. Проведённые маркетинговые исследования показали, что такие компании сконцентрированы исключительно за рубежом. «Девственно чистый» российский рынок оставляет возможность вовлечь в реализацию проекта только мостостроительные компании.

Будучи прямыми свидетелями и непосредственными участниками Волгоградских событий, критично оценивая проблемы в области проектирования и строительства балочных неразрезных мостов, убеждены в неоспоримом преимуществе гидродинамического способа стабилизации состояния пролётных строений балочных мостов, как наиболее целесообразном решении».
Страниц: 1
Печать
 
  • Культура курения кальяна
  • Как бросить работу и начать жить?
  • Избаваляемся от жира внизу живота
  • Безопасность ребёнка в сети
  • Что такое DDos-атаки?
  • Как чувствовать себя привлекательной?


Карта сайта | iMode | WAP | WAP 2 | RSS
© Forum Cake, 2019