Tytuł artykułu
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
Analiza aeroelastyczna niekonwencjonalnych i smukłych mostów wiszących
Języki publikacji
Abstrakty
The aim of this study was to investigate the dynamic effects of wind actions on bridge cross sections, with a goal to propose design charts for non-conventional and slender bridge decks. An eigenvalue analysis was conducted first and the results were validated experimentally. Subsequently, aeroelastic analysis of the bridge deck section was performed. This analysis encompassed the analytical method adhering to the Eurocode and computational fluid dynamics simulations. Both methodologies indicated that the bridge was susceptible to vortex-induced vibrations. To mitigate these vibrations, wind noses provide better stability than the currently used guide vanes. The effect of changing deck width was also studied. Wider and more streamlined sections displayed better aeroelastic performance. The study also revealed that the Eurocode overestimates the derivatives of aerodynamic moment coefficient by 53% to 93%. Consequently, optimized charts are proposed to enhance the accuracy of torsional divergence and flutter speed calculations, facilitating the safe and efficient design of such bridges.
Celem przedstawionej pracy było zbadanie oddziaływań dynamicznych wiatru na przekrój poprzeczny mostu i zaproponowanie wykresów wspomagających projektowanie pomostów smukłych i niekonwencjonalnych. W pierwszej kolejności dokonano analizy wartości własnych i zweryfikowano jej wyniki doświadczalnie. Następnie wykonano analizę aeroelastyczną przekroju pomostu. W ramach analizy uwzględniono zarówno metodę analityczną według Eurokodu, jak i symulacje z zastosowaniem obliczeniowej mechaniki płynów. Obie metody wykazały, że most jest podatny na drgania wywołane wzbudzaniem wirowym. Jako środki przeciwdziałające tym drganiom odchylacze strumienia wiatru wykazują większą skuteczność niż obecnie stosowane na obiekcie blachy kierujące. Zbadano również wpływ szerokości pomostu. Szersze i bardziej opływowe przekroje wykazywały większą stateczność aerodynamiczną. Badania pokazały również, że Eurokod zawyża szacowaną pochodną współczynnika momentu aerodynamicznego o 53% do 93%. W rezultacie zaproponowano zoptymalizowane wykresy, aby poprawić dokładność obliczeń prędkości flatteru (łopotania) oraz wspomóc projektowanie bezpiecznych i wydajnych mostów tego typu.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
335--354
Opis fizyczny
Bibliogr. 26 poz., rys., tab.
Twórcy
- National Advanced School of Public Works, 3.439 Elig-Effa St., Yaoundé, Cameroon and University of Padova, Via Marzolo 9, 35121 Padova, Italy
autor
- Institut National des Sciences Appliquées de Rennes, 20 Avenue des Buttes des Coësmes, 35708 Rennes, France
autor
- University of the Republic of San Department of Economics, Science, Engineering and Design, Via Consiglio dei Sessanta 99, 47891 Dogana, San Marino
Bibliografia
- 1. Vaz D.C., Almeida R.A.B., Borges A.R.J.: Wind Action Phenomena Associated with Large-Span Bridges. in: Yaghoubi H. (ed.): Bridge Engineering, InTech, 2018, DOI: 10.5772/intechopen.73061
- 2. Zhang Y., Cardiff P., Keenahan J.: Wind-induced phenomena in long-span cable-supported bridges: A comparative review of wind tunnel tests and computational fluid dynamics modelling. Applied Sciences, 11, 4, 2021, 1642, DOI: 10.3390/app11041642
- 3. Jurado J.A., Hernández S., Nieto F., Mosquera A.: Bridge Aeroelasticity. Sensitivity Analysis and Optimal Design. WIT Press, 2011
- 4. Brancaleoni F., Diana G., Faccioli E., Fiammenghi G., Firth I.P.T., Gimsing N.J., Jamiolkowski M., Sluszka P., Solari G., Valensise G., Vullo E.: The Messina Strait Bridge: A Challenge and a Dream. CRC Press, London, 2009, DOI: 10.1201/9781482266368
- 5. Zhang X.: Wind Effect on Long Span Bridge, M. Eng. Thesis. Massachusetts Institute of Technology, 2012, https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/74418, 31.10.2024
- 6. Cai C., Montens S.: Wind Effects on Long-Span Bridges. In: Chen W.F., Duan L. (eds.): Bridge Engineering Handbook. CRC Press, Boca Raton, 2000
- 7. Scanlan R.H., Jones N.P.: Aeroelastic Analysis of Cable-Stayed Bridges. Journal of Structural Engineering, 116, 2, 1990, 279-297, DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1990)116:2(279)
- 8. Nieto F., Montoya M.C., Hernández S., Kusana I., Casteleiro A., Álvarez A.J., Jurado J.Á., Fontán A.: Aerodynamic and aeroelastic responses of short gap twin-box decks: Box geometry and gap distance dependent surrogate based design. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 201, 2020, 104147, DOI: 10.1016/j.jweia.2020.104147
- 9. Larsen A.: Aerodynamic aspects of the final design of the 1624 m suspension bridge across the Great Belt. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 48, 2-3, 1993, 261-285, DOI: 10.1016/0167-6105(93)90141-A
- 10. Bartoli G., Mannini C.: A simplified approach to bridge deck flutter. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96, 2, 2008, 229-256, DOI: 10.1016/j.jweia.2007.06.001
- 11. Larose G.L., Livesey F.M.: Performance of streamlined bridge decks in relation to the aerodynamics of a flat plate. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 69-71, 1997, 851-860, DOI: 10.1016/S0167-6105(97)00211-0
- 12. Larsen A., Walther J.H.: Discrete vortex simulation of flow around five generic bridge deck sections. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 77-78, 1998, 591-602, DOI: 10.1016/S0167-6105(98)00175-5
- 13. Vicente M.A., González D.C., Fu G.: Static and Dynamic Testing of High-Speed Rail Bridges in Spain. Journal of Bridge Engineering, 20, 2, 2014, 06014006, DOI: 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0000654
- 14. Ubertini F., Hong A.L., Betti R., Materazzi A.L.: Estimating aeroelastic effects from full bridge responses by operational modal analysis. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 99, 6-7, 2011, 786-797, DOI: 10.1016/j.jweia.2011.03.016
- 15. Lee H., Moon J.: Aerodynamic Characteristics Evaluation of a Cable-Stayed Bridge Section with a New-Type Hybrid Fairing. Shock and Vibration, 2, 2021, 8899558, DOI: 10.1155/2021/8899558
- 16. Balajewicz M., Nitzsche F., Feszty D.: Application of Multi-Input Volterra Theory to Nonlinear Multi-Degree-of-Freedom Aerodynamic Systems. AIAA Journal, 48, 1, 2012, 56-62, DOI: 10.2514/1.38964
- 17. Scanlan R.H.: The action of flexible bridges under wind, II: Buffeting theory. Journal of Sound and Vibration, 60, 2, 1978, 201-211, DOI: 10.1016/S0022-460X(78)80029-7
- 18. Wu T., Kareem A.: Bridge aerodynamics and aeroelasticity: A comparison of modeling schemes. Journal of Fluids and Structures, 43, 2013, 347-370, DOI: 10.1016/j.jfluidstructs.2013.09.015
- 19. Sadrizadeh S., Martínez-López G., Ülker-Kaustell M., Karoumi R.: Aerodynamic analysis of simple girder bridges under construction phase. Applied Sciences, 11, 12, 2021, 5562, DOI: 10.3390/app11125562
- 20. Smirnova E.: Analysis of long-span bridge fluctuations for finding its optimal safe operation. E3S Web Conference, 157, 4, 2020, 06038, DOI: 10.1051/e3sconf/202015706038
- 21. Midas Engineering Software, Advanced Application 3, Completed State and Construction Stage Analyses of a Suspension Bridge, https://www.midasoft.com/hubfs/Programs/03.%20Suspension%20Bridge.pdf
- 22. Midas nGen, Analysis Manual, https://midasngen.pl/download/Materia%C5%82y1_%20Analiza.pdf
- 23. Grinderslev C., Lubek M., and Zhang Z.: Nonlinear fluid-structure interaction of bridge deck: CFD analysis and semi-analytical modeling. Wind and Structures, 27, 6, 2018, 381-397, DOI: 10.12989/was.2018.27.6.381
- 24. Kusano I., Jakobsen J.B., Snæbjörnsson J.T.: CFD simulations of a suspension bridge deck for different deck shapes with railings and vortex mitigating devices. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2nd Conference of Computational Methods in Offshore Technology and First Conference of Oil and Gas Technology, 700, 2019, 27-29, DOI: 10.1088/1757-899X/700/1/012003
- 25. Fujino Y. and Siringoringo D.: Vibration Mechanisms and Controls of Long-Span Bridges: A Review. Structural Engineering International, 23, 3, 2013, 248-268, DOI: 10.2749/101686613X13439149156886
- 26. Larsen A., Esdahl S., Andersen J.E., Vejrum T.: Storebælt suspension bridge – vortex shedding excitation and mitigation by guide vanes. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 88, 2-3, 2000, 283-296, DOI: 10.1016/S0167-6105(00)00054-4
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-9a15bb36-3a43-4b6e-b35e-d8d0ccbb0879
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.