Нестационарная аэродинамика плохообтекаемых многобалочных конструкций

• Автор: Саленко, Сергей Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 332 с. : ил.

ГЛАВА 1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ АЭРОУПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ МОДЕЛЕЙ СООРУЖЕНИЙ
1.1. Критерии подобия при моделировании аэроупругих колебаний
1.2. Методика моделирования приземного слоя атмосферы
1.3. Описание моделей и экспериментального стенда
1.4. Методика проведения основных типов экспериментов

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ СЕКЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
МНОГОБАЛОЧНЫХ СООРУЖЕНИЙ
2.1.0средненные аэродинамические характеристики моделей
2.2.Амплитудно-скоростные характеристики моделей
2.3.Пульсации давления на поверхности балок
2.4.Пульсации скорости в окрестности моделей
2.5. Пульсационные составляющие аэродинамических сил
2.6.Структуры течения в окрестности моделей
* ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИ ПОДОБНЫХ МОДЕЛЕЙ
РЕАЛЬНЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ
3.1. Описание конструкций исследуемых пролетных строений
3.2. Разработка динамически подобных моделей
многопролетных сооружений
3.3. Амплитудно-скоростные характеристики моделей
3.4. Анализ особенностей аэроупругих колебаний многобалочных конструкций

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ АМПЛИТУД АЭРОУПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ
4.1. Обзор методов математического моделирования
аэроупругих явлений
4.2. Предлагаемая методика инженерной оценки амплитуд колебаний многобалочных конструкций
4.3. Рекомендации по оценке амплитуд предельных циклов
аэроупругих колебаний
ГЛАВА 5. МЕТОДЫ ГАШЕНИЯ АЭРОУПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ
МНОГОБАЛОЧНЫХ СООРУЖЕНИЙ
5.1. Обзор состояния вопроса
5.2.Общие принципы гашения
5.3.Разработка гасителей колебаний для реальных строений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ,

Механизмы возникновения нестационарных аэродинамических сил и колебаний тел в потоке жидкости и газа являются важными научными проблемами. Кроме научного, имеется и практический аспект данных проблем: например, возбуждение аэроупругих колебаний в ветровом потоке, привело в свое время к разрушению Такомского моста и ряду других, менее известных катастроф.
В настоящее время известны и описаны в научных трудах и нормативных документах несколько видов аэроупругой неустойчивости строительных конструкций. Но появление новых типов конструкций, увеличение их размеров порождает неизвестные ранее виды неустойчивости.
Долгое время незаслуженно малое внимание уделялось периоду монтажа, хотя на некоторых стадиях возведения сооружение сильнее подвержено аэроупругим колебаниям, чем при эксплуатации.
В современном мостостроении для установки пролетных строений в проектное положение широко применяется метод продольной надвижки (рис. В.1). При этом для облегчения консоли с авангардной части пролетного строения снимаются плиты перекрытия, в результате чего она представляет собой конструкцию из нескольких коробчатых балок, отстоящих друг от друга на расстояние трех-шести высот и соединенных поперечными связями в виде ферм (рис. В.2). Как показал опыт строительства подобных мостов и эксперименты, проведенные с моделями пролетных строений в аэродинамических трубах, при обтекании таких многобалочных конструкций возникают значительные пульсационные аэродинамические нагрузки. Так, при возведении моста через реку Обь в городе Барнауле зимой 1993-94 гг., под воздействием ветра со скоростью около 12...14 м/с возникли интенсивные колебания в вертикальной плоскости трехбалочной консоли длиной около 80 м с амплитудой порядка одного метра, которые могли привести к разрушению конструкции пролетного строения массой около 1000 т.
5 - характерная площадь, за которую обычно принимается площадь миделевого сечения или горизонтальной проекции модели. При обработке результатов по известным формулам производился пересчет аэродинамических коэффициентов из связанной системы координат в скоростную систему.
Простота и отлаженность описанного выше метода не могли восполнить его недостаточную информативность с точки зрения определения подробных характеристик возбуждения аэроупругих колебаний. Поэтому основные результаты были получены на колеблющихся моделях, которые могли совершать достаточно интенсивные перемещения с относительной амплитудой А=А/Н, достигающей А -0,6. Для таких экспериментов использовались описанные ранее динамически подобные аэроупругие модели, с тензодатчиками, наклеенными на балки, либо жесткие секционные модели, закрепленные на упругой подвеске, в одной из ветвей которой находится измерительный тензоэлемент.
В методике проведения экспериментов на динамически подобных и упруго подвешенных секционных моделях есть много общего, хотя встречаются и некоторые отличия. В основном они касаются градуировки информационно-измерительного комплекса. Основным показателем интенсивности колебаний модели является их амплитуда. Важным требованием нагружения секционной модели при градуировке является приложение веса гирь в центре симметрии. Модель при этом совершит плоско-параллельное перемещение вниз, которое измеряется индикатором часового типа. Отклонения любой точки от исходного состояния будут одинаковы. При постоянной жесткости пружин имеется четкая связь между перемещением модели и деформациями тензоэлемента, измеряющего, по сути, усилия, действующие на элемент подвески. В этом случае градуировочный коэффициент стенда, связывающий перемещение модели с