Аэpоупpугость стpоительных констpукций
Аэроупругие колебания сооружений в ветровом потоке являются большой проблемой. Наиболее значительной была Такомская катастрофа 1940г. в США, когда под действием ветра разрушился вантовый мост с пролетом 854 метра. Не столь трагические события произошли в 1993г. при строительстве методом надвижки моста через Обь в г.Барнауле- при вылете трехбалочной консоли около 80 м и скорости ветра 12-14 м/с возникли интенсивные колебания конструкции массой 1000 тонн с размахом около 1 м. Дальнейшие работы были прекращены, после чего Новосибирский отдел Института ГИПРОСТРОЙМОСТ обратился на кафедру аэрогидродинамики НГТУ с предложением выработать меры по гашению колебаний конструкции.
В сжатые сроки была разработана и изготовлена динамически подобная модель пролетного строения, которая затем испытывалась в аэродинамической трубе НГТУ Т-503. В процессе продувок более чем ста вариантов устройств для гашения колебаний был найден оптимальный вариант, причем надо отметить, что способы гашения колебаний, предложенные зарубежными учеными, в этом случае оказались малоэффективными. Разработанные устройства были изготовлены и смонтированы на мосту. Дальнейшая надвижка показала высокую эффективность предложенных мер: на всех скоростях ветра, вплоть до 25м/с, колебаний конструкции не наблюдалось. В сентябре 1995 г. монтаж моста был успешно завершен. Как отмечено в акте внедрения работы- ее экономический эффект составил несколько сотен миллиардов рублей.
В 1996-1997 гг. на кафедре аэрогидродинамики НГТУ были проведены исследования аэроупругости пролетного строения моста через р. Томь в г. Томске. Исследования показали подверженность конструкции аэроупругим колебаниям на стадии монтажа. Устройства для их гашения были разработаны и успешно использованы в процессе надвижки.
Аналогичные задачи по гашению аэроупругих колебаний решались в 1996-2006гг. для пролетных строений мостов через реки Обь в г. Барнауле, Иртыш в г. Омске, Томь в г. Кемерово, Обь в г. Новосибирске.
Ниже приведен натурный фотоснимок моста на стадии строительства и снимок динамически подобной модели моста с устройствами для гашения колебаний в рабочей части аэродинамической трубы Т-503.
|
|
|
Монтаж первой очереди пролетного строения моста через р.Обь у поселка Красный Яр (Северный обход) с разработанными на кафедре АГД гасителями колебаний ( 2006 год ).
|
|
В настоящее время проводится детальное изучение проблемы. Исследуются аэродинамические нагрузки, действующие на секционные и динамически подобные модели, визуализируется структура обтекания, осуществляются дренажные и термоанемометрические измерения, позволяющие выявить природу явления и понять механизм возникновения аэроупругих колебаний.
|
|
Визуализация обтекания колеблющейся секционной модели. |
Кроме этого разрабатываются численные модели для расчета аэроупругих колебаний. Примером может послужить численное моделирование нестационарного обтекания колеблющегося цилиндра (в основу положен метод "Дискретных вихрей" академика Белоцерковского С.М).
|
|
|
