Aeroelastic analysis of non-conventional and slender suspension bridges

Mike Cedric Tcheutchoua Soh; Maël Sonna Donko; Emanuele Maiorana

doi:10.7409/rabdim.024.016

Opublikowane: 2024-11-12

Tom 23 Nr 4 (2024)

Analiza aeroelastyczna niekonwencjonalnych i smukłych mostów wiszących

Mike Cedric Tcheutchoua Soh

, Maël Sonna Donko

, Emanuele Maiorana

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/rabdim.024.016

Abstrakt

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.

Słowa kluczowe:

aeroelastyczność, badania w tunelu aerodynamicznym, drgania wzbudzane wiatrem, most wiszący, obliczeniowa mechanika płynów

Podobne artykuły

Jarosław Bęc, Tomasz Lipecki, Andrzej Flaga, Grzegorz Bosak, Badania modelowe i numeryczna analiza aerodynamiczna mostu łukowego dla pieszych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 4 (2013)
Szymon Imiełowski, Bartosz Śniegocki, Zabezpieczenie mostów rurociągowych przed drganiami wywołanymi uderzeniem hydraulicznym , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 16 Nr 1 (2017)
Marcin Dreger, Mieczysław Przygoda, Cezary Kraszewski, Michał Mitrut, Leszek Rafalski, Mariusz Wojdal, Zawiesina bentonitowo-lessowa do wykonywania ścian szczelinowych i pali wierconych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 19 Nr 2 (2020)
Mariusz Urbański, Marcin Świtała, Wiesław Liszewski, Beata Ślusarczyk, Konrad Piechowicz, Waloryzacja cen budowy obiektów drogowych i mostowych na przykładzie wybranej inwestycji , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 4 (2022)
Agnieszka Wiater, Tomasz Siwowski, Płyty pomostowe z betonu lekkiego zbrojone prętami kompozytowymi GFRP , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 16 Nr 4 (2017)
Peter Koteš, Miroslav Brodňan, Milan Chandoga, Tatiana Bacíková, Wojciech Kubissa, Most „Zlatné” - diagnostyka, rozwiązanie doraźne w celu usunięcia stanu awaryjnego oraz remont obiektu , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 16 Nr 3 (2017)
Tomasz Lipecki, Jarosław Bęc, Andrzej Flaga, Grzegorz Bosak, Analiza aerodynamiczna mostu pieszo-rowerowego o kształcie sinusoidalnym , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 3 (2013)
Piotr Olaszek, Artur Sakowski, Ewa Twardosz, Paweł Nurek, Badania oddziaływań dynamicznych pociągów na ekrany przeciwhałasowe , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 19 Nr 4 (2020)
Henryk Zobel, Artur Zbiciak, Radosław Oleszek, Rafał Michalczyk, Przemysław Mossakowski, Numeryczna identyfikacja cech dynamicznych stalowo-betonowego mostu kolejowego , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 3 (2014)
Damian Bęben, Adam Jan Stryczek, Analiza numeryczna mostu gruntowo-powłokowego z żelbetową płytą odciążającą , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 1 (2014)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >>

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Tcheutchoua Soh, M. C., Sonna Donko, M., & Maiorana, E. (2024). Analiza aeroelastyczna niekonwencjonalnych i smukłych mostów wiszących. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 23(4), 335–354. https://doi.org/10.7409/rabdim.024.016

Cited by / Share

Licencja

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.

Bibliografia

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
Google Scholar

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
Google Scholar

Jurado J.A., Hernández S., Nieto F., Mosquera A.: Bridge Aeroelasticity. Sensitivity Analysis and Optimal Design. WIT Press, 2011
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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)
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

Midas nGen, Analysis Manual, https://midasngen.pl/download/Materia%C5%82y1_%20Analiza.pdf
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

Mike Cedric Tcheutchoua Soh

https://orcid.org/0009-0007-6254-9591

Afiliacja:

National Advanced School of Public Works oraz University of Padova Francja

Maël Sonna Donko

https://orcid.org/0000-0002-7169-6194

Afiliacja:

Institut National des Sciences Appliquées de Rennes, 20 Avenue des Buttes des Coësmes, 35708 Rennes Francja

Emanuele Maiorana

emaior@libero.it
https://orcid.org/0000-0002-3574-1410

Afiliacja:

University of the Republic of San Marino, Department of Economics, Science, Engineering and Design, Via Consiglio dei Sessanta 99, 47891 Dogana Włochy

Analiza aeroelastyczna niekonwencjonalnych i smukłych mostów wiszących

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Podobne artykuły

Pobrania

Mike Cedric Tcheutchoua Soh

Maël Sonna Donko

Emanuele Maiorana