Model investigations of the aerodynamic coefficients of iced cables in cable-stayed bridges

• Autorzy: Górski Piotr , Tatara Marcin , Pospíšil Stanislav , Kuznetsov Sergej

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.19.083.10862

Warianty tytułu

PL

Badania modelowe współczynników aerodynamicznych oblodzonego cięgna mostu podwieszonego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the wind tunnel investigations of the mean aerodynamic coefficients of the stationary iced model in cable-stayed bridges. The investigations were performed in a Climatic Wind Tunnel Laboratory at the Czech Academy of Sciences in Telč. The icing of the inclined cable model was made experimentally. The shape of the iced model was mapped by a photogrammetry method. The new iced cable model was made by using a 3D printer. The aerodynamic drag, lift and moment coefficients were determined with respect to three principal angles of wind attack within the range of the Reynolds number between 2.5·10⁴ and 13.6·10⁴ at a turbulence intensity of 5%. It was found that the drag coefficient values of the iced cable model are higher than for a circular smooth cylinder. The obtained results could constitute a basis to formulate a mathematical description of the wind load acting on the iced cables of cable-supported bridges.

PL

W pracy podano sposób i wyniki badań statycznych współczynników aerodynamicznych nieruchomego modelu oblodzonego cięgna mostu podwieszonego. Badania wykonano w tunelu aerodynamicznym Laboratorium Czeskiej Akademii Nauk w Telč. Zrealizowano doświadczalne oblodzenie nachylonego modelu cięgna. Otrzymane oblodzenie zarejestrowano metodą fotogrametrii. Wykonano nowy model oblodzonego cięgna metodą druku 3D. Współczynniki aerodynamiczne wyznaczono przy trzech podstawowych kierunkach napływającego powietrza w zakresie liczby Reynoldsa od 2,5·10⁴ do 13,6·10⁴ i przy średniej intensywności turbulencji powietrza 5%. Stwierdzono, że wartości współczynnika oporu aerodynamicznego modelu oblodzonego cięgna są większe w porównaniu do wartości otrzymanych dla cylindra. Otrzymane wyniki mogą stanowić podstawę do sformułowania matematycznego opisu modelu obciążenia wiatrem oblodzonych cięgien mostowych.

Słowa kluczowe

EN

bridge cable; ice accretion; angle of wind attack; aerodynamic coefficient

PL

cięgno mostowe; oblodzenie; kąt napływu powietrza; współczynnik aerodynamiczny

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 116, iss. 8
• Strony: 115--128
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., wz., wykr.

Twórcy

autor

Górski Piotr

• Department of Roads and Bridges, Opole University of Technology, Poland

autor

Tatara Marcin

• Department of Roads and Bridges, Opole University of Technology, Poland

autor

Pospíšil Stanislav

• Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Academy of Sciences of the Czech Republic

autor

Kuznetsov Sergej

• Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Academy of Sciences of the Czech Republic

Bibliografia

• [1] Demartino C., Koss H.H., Georgakis C.T., Ricciardelli F., Effects of ice accretion on the aerodynamics of bridge cables, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 138, 2015, 98–119.
• [2] Demartino C., Ricciardelli F., Aerodynamic stability of ice-accreted bridge cables, Journal of Fluids and Structures, Vol. 52, 2015, 81–100.
• [3] Eurocode 1. Action on structures – part 1–4: General action – Wind action, 2009.
• [4] Flaga A., Michałowski T., Zagadnienia aerodynamiki cięgien w mostach podwieszonych, Inżynieria i Budownictwo, Vol. 6, 1997, 316–321.
• [5] Gjelstrup H., Georgakis C.T., Larsen A., An evaluation of iced bridge hanger vibrations through wind tunnel testing and quasi-steady theory, Wind and Structures, Vol. 15, Issue 5, 2012, 385–407.
• [6] Gjelstrup H., Georgakis C.T., Larsen A., A preliminary investigation of the hanger vibrations on the Great Belt East Bridge, Proceedings of the 7th International Symposium on Cable Dynamics, Vienna 2007.
• [7] Górski P., Pospišil S., Kuznetsov S., Tatara M., Marušić A., Strouhal number of bridge cables with ice accretion at low flow turbulence, Wind and Structures, Vol. 22, Issue 2, 2016, 253–272.
• [8] Hartog J.P.D., Transmission-line vibration due to sleet, Institute of Electrical Engineers, Vol. 51, 1932, 1074–1086.
• [9] Kuznetsov S., Pospíšil S., Král R., Climatic wind tunnel for wind engineering tasks, Technical Transactions, Vol. 12(2-B), 2015, 303–316.
• [10] Roldsgaard J.H., Kiremidjian A., Georgakis C.T., Faber M.H., Preliminary probabilistic prediction of ice/snow accretion on stay cables based on meteorological variables, Proceedings of the 11th International Conference on Structural Safety and Reliability, New York 2013.
• [11] Schewe G., On the force fluctuations acting on a circular cylinder in crossflow from subcritical up to transcritical Reynolds numbers, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 133, 1983, 265–285.
• [12] Trush A., Pospíšil S., Kuznetsov S., Kozmar H., Wind-tunnel experiments on vortex-induced vibration of rough bridge cables, Journal of Bridge Engineering, Vol. 22, Issue 10, 2017, 1–8.

Uwagi

EN

Section "Civil Engineering"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).