Аэроупругость пролетных строений мостов

• Автор: Агеев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ВЕТРОВЫМ ПОТОКОМ

1.1. Конструкции мостов, чувствительные к воздействию

ветрового потока

1.2. Опытные данные и динамические параметры, характеризующие поведение мостов

в ветровом потоке

1.3. Общие положения теории

аэроупругости

1.3.1. О термине «аэроупругость»

1.3.2. Исторический очерк

1.3.3. Аэроупругие явления и силы

1.4. Обзорный анализ методов расчёта пролётных строений мостов на аэроупругие

явления при воздействии ветра
1.4.1. Вихревое возбуждение
1.4.2. Галопирование поперёк воздушного
потока
1.4.3. Дивергенция
1.4.4.Флатте р
1.4.5. Параметрический резонанс
1.5. Выводы, цели и задачи исследований
ГЛАВА 2. ТЕОРИЯ РАСЧЁТА ПРОЛЁТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ НА
АЭРОУПРУГУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
2.1. Возможности стационарной теории для расчёта аэроупругой устойчивости конструкций
2.2. Нестационарная теория аэроупругой устойчивости
2.3. Предлагаемый метод расчёта мостов
на изгибно-крутильный флаттер
2.4. Расчёт на крутильный флаттер с учётом
затухания
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВ
НА ИЗГИБНО-КРУТИЛЬНЫЙ ФЛАТТЕР
3.1. Сравнение предлагаемого метода расчёта с имеющимися отечественными и зарубежными методами
3.2. Исследование аэроупругой устойчивости надвигаемой консоли моста в Ярославле
3.2.1. Пространственное компьютерное моделирование
3.2.2. Собственные частоты и формы колебаний надвигаемого пролётного строения
3.2.3. Флаттер в консольно-балочных мостах
3.3. Аэроупругость пролётных строений висячих кабельных
и вантовых систем
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ НОРМАТИВНОГО МЕТОДА РАСЧЁТА НА
ИЗГИБНО-КРУТИЛЬНЫЙ ФЛАТТЕР И ДРУГИЕ ЯВЛЕНИЯ
4.1. Требования к нормативному методу расчёта
4.2. Нормативный метод расчёта основных явлений аэроупругости в конструкциях мостов
4.2.1. Методика предлагаемого расчёта на изгибно-крутильный флаттер
4.2.2. Расчёт сопутствующих аэродинамических явлений, вихревое возбуждение по трём степеням свободы и галопирование
4.2.3. Логарифмический декремент колебаний
4.3. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Согласно президентской программе «Дороги России» и в соответствии с федеральной целевой программой «Модернизация транспортной системы России» до 2010 года планируется построить и реконструировать более 250 тыс. км автомобильных дорог, включая головные участки трасс: «Холмогоры», «Беларусь», «Волга», «Урал», «Россия», «Дон». Такие масштабы транспортного строительства предполагают введение в эксплуатацию большого числа мостовых сооружений. В настоящий момент полная протяжённость автомобильных дорог в Российской Федерации, включая федеральные, общего пользования, ведомственные и частные, составляет 1145 тыс. км. На сегодняшний день эксплуатируется 43076 мостов и путепроводов общей протяжённостью 1,76 тыс. км. Мероприятия по строительству новых внеклассных мостов в соответствии с подпрограммой «Автомобильные дороги» на период 2006 - 2010 гг. включают работы на 16 основных объектах (по материалам правительственных Интернет-ресурсов).
За последнее десятилетие в транспортную жизнь нашей страны влилось множество вновь построенных внеклассных автодорожных мостов. Некоторые из них являются крупнейшими в Европе, уникальны в своём роде и по протяжённости, и по методам монтажа, и по местным геологическим, гидрологическим, климатическим условиям. Среди них можно выделить мосты [73, 74,100, 101]:
/ ч/р Обь у г. Сургут;
^ ч/р Иртыш в Ханты-Мансийском АО;
^ ч/р Волга в Саратовской обл. у с. Пристанное, у г. Кинешма в Ивановской обл., завершается строительство мостов в г. Ульяновске и в г. Волгограде;
^ ч/р Ангара в Иркутской обл.;
^ ч/р Амур в Хабаровске;
/ в Кольском заливе в г. Мурманске;

Раскрывая формулу (1.23) с подстановкой известных выражений собственных частот колебаний, зависящих от крутильной С1кр и изгибной Е1Ю жёсткостей конструкции, можно записать:
УдИВ

кр 4Ь

120,1

Е^ю я2
кр Ь
для балочной консоли, (1.25)
для балки на 2-х опорах, (1.26)
V = удив ~

2+ 7с2

в,! т.2 20,),

С.],
(1.27)
'кр Ь кр
для висячего моста с распором Н и осевой сжимающей силой в балке N.
В докторской диссертации Казакевич М.И. [43] приводит более точную формулу, выведенную им на основе нелинейных дифференциальных уравнений шестого порядка:
Удив
8 С 7 V тсрВ т Н——— 4 2 ярВ4 тг + 128 / 2 2 юверта)кр
р2свь ( 2 2 . П 71 1 + 6 ( 2 2 . П 71 1 + 6 -вс[
(1.28)
где п — номер формы собственных колебаний.
Формула учитывает комплексную конструкционную жёсткость системы, а также силу лобового сопротивления и подъёмную силу. Однако же, она не содержит производной коэффициента аэродинамического момента и корректна только для стационарных режимов обтекания.
Таким образом, следует признать, что имеющиеся методики расчёта критической скорости дивергенции не полностью соответствуют действительной работе сооружения и, следовательно, требуют доработки.
В Российских нормах статическая дивергентная неустойчивость мостов вообще не упоминается, а даются рекомендации только по учёту её динамического воплощения — флаттера.