Kablo-stayed köprüler yapısal mühendisliğin bir pinnacle'u temsil eder, daha az malzemeyi süspansiyon köprüleri kullanarak dengelemek için zarif estetikleri dengelemek için tasarlanmıştır: bu çok verimlilik, yüksek çözünürlüklü kablolar ve hafif güverteler dinamik rüzgar güçlerinden faydalanır.Eğer titiz analiz ve sağlam barajlar yoluyla ele alınmazsa, rüzgar kaynaklı titreşimler hızlanabilir, ancak bu çok verimlilik kritik bir bütünlük sağlar: bu aşırı dayanıklılık, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte ve hafif bir şekilde kontrol edilir.

Rüzgara Indük Titreşimleri Anlamak

Kanal destekli köprüler aerodinamik kuvvetler ve kabloların yapısal elastikliği ile güvertedeki kabloların aksine, hareket etmek için nispeten basit olan dinamik rüzgar etkileri karmaşık, zaman-varlı modları anlayabilecek olan karmaşık güçlerden kaynaklanmaktadır. Sonuç, zaman içinde, kablolarda ve güvertede yorgunluk çatlaklarına neden olabilir ve hatta hızlı bir şekilde hareket eder.

Aeolian Titreşimler

Aeolian vibrasyonlar yüksek frekanslı, düşük hacimli, kabloyu dikme noktasına getiren dalgalar, genellikle 3-15 m /s ve frekanslar ile kablonun 1-30 Hz aralığındaki doğal modları aşıyorken, yüksek çözünürlükte kabloların yüksek çözünürlükte olduğu yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunur.

Galloping

Galloping, düşük frekanslı bir dengesizliktir, aerodinamik kuvvetler kablo üzerinde negatif baraj üretdiğinde meydana gelen yüksek orantısız dengesizlikler ile ilişkilendirilir - rüzgarın enerjisini rüzgar yönünden ziyade harekete bağlar.Bu fenomen, 1 Hz'in altındaki kabloların ve frekansların çoğu zaman, şiddetli osilasyona veya deniz büyümesine yol açan kabloların bozulmasına veya hasar görmesine yol açar.

Vortex-Indük Titreşimler (VIV)

Vortex-indükli vibrarasyonlar, daha yüksek rüzgar hızlarında meydana geldiğinde ve orta amplimalleri üreten bir fenomendir, ancak kablodaki vibratinglerden farklı olarak, çift modlarda çok fazla kablolar da köprüyü etkileyebilir. VIV özellikle de köprünün eğimi ve özellikle de uzun vadede boksajları içerir.

⁇ ve Flutter

Yukarıdaki üç tür ile her zaman sınıflandırılmamış olsa da, açık ve akıcı bir tartışmada söz konusu değildir. Buffeting, rüzgar ve süspansiyon köprüleri ile geleneksel olarak ilişkili olan aeroelastic bir istikrarsızlıktır, ancak üst üste önemli bir kablonun ana eğimini etkileyebilir.

Dampingin Önemi

Damping, bir yapının vibrasyonal enerjilerini bozduğu mekanizmadır, kinetik hareketi ısıya dönüştürmek, sese veya diğer formlara katkı sağlamamak için katkıda bulunmamak için bile ılımlı rüzgar olaylarının salınımı azaltılır.Bareopya çeliklerinin oranına karşı daha yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte artış gösterir.

Damping Sistemlerinin Türleri

Viscous Dampers

Viscous damperler bir sıvı (tipik olarak silikon yağı) küçük veya harikalar ile kablo titreşimlerine yanıt vererek çalışır. Akışkan direnç, hıza orantılı olarak, etkili bir şekilde kesintiye uğratmak için bir güç yaratır.Bu damperler genellikle güverte veya kulede kablo demiryollarına yakın olarak yüklenir, ancak tahmin edilebilirlik, geniş işletim sıcaklık aralığına yanıt vermek için yeterli darbe yaparlar ve çoklu frekanslarda damping sağlar.

Tuned Mass Dampers (TMD)

Bir melodik kitle demper köprünün belirli bir titreşim moduyla eşleştirilir ve bu moddan gelen enerjiyi sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sıkılır. TMD'nin doğal frekansı köprünün içinden geçer.[D'nin doğal frekansı, köprünün altındaki bir titreşim modu ile eşleştirilir).

Friction Dampers

Friction dampers, yüksek normal kuvvet altında iki yüzey arasında geçiş yaparak enerjiyi ayırıyor. Kablo osilleri olarak, baraj bileşenleri birbirine karşı ovuşturuyor, mekanik enerjiyi ısıtıyor. Friction dampers basit, sağlam ve nispeten ucuz. Genellikle kablonun içine yükleniyor veya kablonun yakınında kablonun daha düşük olması için çok daha düşüklüğü ve titreşimleri için en düşüklüğün gecikmeleri için en düşük seviyede.

Magneto-Rheological (MR) Dampers

MR dampers, fikre sahip olan yeni bir motor kontrole dayalı olarak yeni bir yaklaşım temsil eder.Bu, rüzgar koşullarını ve titreşim modlarını değiştirmek için bir mıknatısı içerir ve geniş frekanslar ve amplitüdler arasında en iyi performans sağlar.Sa dampers, kanallarını birkaç uzun süredir ayarlı köprüler için sınırlı üretime uygulanabilir.

Güvenlik için tasarım dikkate alınır

Mühendisler rüzgar kaynaklı titreşimleri ele almak için çok ölçekli bir yaklaşım kullanırlar, analitik modelleme, rüzgar tüneli testleri ve alan doğrulama. Süreç, bir rüzgar tünelinde konsept tasarım aşamasında başlar, köprünün aerodinamik şekline sahip olduğu zaman aerodinamik olarak optimize edilir ve fltter atset. C ⁇ sıvı dinamikleri (CFD) simülasyonları ayrıntılı tasarım devam etmeden önce tüm rüzgar açılarını ve kablo konfigürasyonlarını tanımlamaya yardımcı olur (200 metrede)

Rüzgar Tüneli Test ve CFD

Rüzgar tüneli testleri, aerodinamik performansı doğrulamak için altın standardı kalır. Kablo köprü modellerini ve güvertenin tam geometrisini, kablo eğimi ve kule şekli dahil olmak üzere yeniden üretmelidir. Test programı genellikle birden fazla rüzgar yolunu kapsar, yaw açılarını ve hızları geri dönüş rüzgar (genellikle 100 yıllık veya 300 yıllık olayların) gibi.Bu testlerden gelen veriler köprünün dinamik yüklere karşı sonlu elemanlar modellerine doğrultmalıdır.

Tasarım kodları ve Standartları

Birkaç uluslararası kod, rüzgar kaynaklı köprülerin kablo-kantılı köprülerin tasarımı için rehberlik sağlar.The American Association of State Highway and Transportation Resmis (AASHTO) LRFD Bridge Design Properties include a section on wind load and aerodynamic stability.The European standardTension:0EN 1991-1-4[FLT] [Eurocode 1: Structures - Rüzgar Eylemleri Hakkında Eylemler) Bu tür önerilerde bulunacaktır.

Sensör Ağları ve Yapısal Sağlık İzleme Ağı

Modern kablo-kapı köprüleri, kuleler rekor rüzgar hızı ve yön veren geniş sensör ağları ile donatılmıştır. Bu sensörlerden gelen veriler, galoping veya resonance ve uyarı operatörlerinin başında tespit edilen algoritmaların otomatik olarak ayarlanmasına izin verirken, birçok köprünün otomatik dalma veya frekansları tespit etmesi gerekir.

Bakım ve Vaka Çalışmaları

En iyi tasarlanmış damping sistemi bile etkili olmaya devam ediyor. Viscous dampers, sıvı sızıntılar ve mühür koşulu için yıllık olarak incelenmelidir. Friction dampers, söndürücü polipili heaths üzerinde toparlama kontrollere ihtiyaç duyar, ya da yakın demiryolları değiştirme kapasitesinin düzenli olarak onaylanmasını gerektirir.

Normandiya Bridge Experience

[FONT=0]Normandie Köprüsü[[Dönemli: 0, Fransa'da 856 metre ana hat ile, 1995'te açılan ilk yıllarda önemli kablo titreşim sorunları yaşadı. Rain-plus-wind koşulları büyük ölçüde düşüklüğün galopinge neden oldu, böylece bir retrofit programına ayarladı ve su runnellerini bozmak için eklenmiş bir teller ve yüzey helical telleri.

Uzun Süreli Takip Faydaları

Hong Kong'daki Taşkınlar Köprüsü'nde, geniş bir izleme ağı, mühendislere sürekli izleme değerini tespit etmelerine izin verdi: kablolama sinyalindeki küçük değişiklikler daha büyük sorunlarla sonuçlanır ve erken teşhis maliyetleri azaltır ve kesintisiz güvenlik sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Rüzgar kaynaklı titreşimler kablo-kanık köprüler için doğal bir meydan okumadır, ancak vitreus damperleri, TMDs, sürtünme barajları veya MR barajları ile, mühendisler kabul edilebilir sınırları içinde kontrol edebilir. Tasarım süreci rüzgar tünel testlerini, CFD ve kodlama çözümleri uygulamalı, ve daha uzun süre boyunca bakım sistemlerinin kurulumuna bağlı olarak daha fazla önem vermeli.