Küçük "yüzen" bir köprü nasıl "düzeltilir"
"Girdap titreşimi 'garip bir şey'. Aslında, köprüde yürüyen arabalar var ve girdap titreşim (girdap kaynaklı titreşim) genliği, hiçbir arabanınkinden daha küçük. Başka bir deyişle, Humen Köprüsü'nün hız sınırı trafiğe açılmak için güvenlidir." 7 Japonya'da, Çin Mühendislik Akademisi'nden bir akademisyen olan Changsha, Chen Zhengqing, Science and Technology Daily muhabirini şaşkına çevirdi.
Son zamanlarda, Çin'deki köprü "yüzüyor" görünüyor. 26 Nisan'da Wuhan Parrot Adası Yangtze Nehri Köprüsü'nün köprü gövdesi dalga şeklinde sallandı. Dokuz gün sonra, Guangdong'daki Humen Köprüsü'nün asma köprüsü de sıcak aramada köprünün "yüzmesini" sağlayan bir "tanrı sarsıntısı" dalgasıyla geldi.
Köprü neden bu kadar "yüzüyor" ve köprü nasıl "sakinleştirilebilir"? Muhabir, Hunan Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Okulu ve Rüzgar Mühendisliği Deneysel Araştırma Merkezini ziyaret etti.
6'sı öğleden sonra Humen Köprüsü'nün altından bakıldığında, köprünün gövdesinde titreşim yoktu. Görüntü kaynağı: Kağıt
Köprü çok güvenli bir şekilde yüzüyor, insanlar neden panik yapıyor?
Tik Tok videosundaki Humen Bridge'in dalgalanan "gişe rekorları kıran filmi" gerçekten panik. Ancak uzmanlar, köprünün açıkça "yüzer" olmasına rağmen, yine de güvenli olduğunu söylediler.
Köprünün "çırpınışını" nasıl görebiliriz, Chen Zhengqing, "hareket ve statik" olmak üzere iki farklı açı olduğuna inanıyor. Köprü tasarlanırken, yapısal yük taşıma kapasitesi, yani köprü tamamen yüklendiğinde maksimum batma genliği dikkate alınır. Tahminlere göre, Humen Köprüsü'nün maksimum batma genliği 2 metredir ve bu sefer köprü yaklaşık 0,5 metre "yüzer". Bu statik konsepte göre köprü çok güvenlidir.
Bu kadar güvenli, neden köprü vorteks titreşimi kapatılmalı? Bu, "dinamik" gösterge ile ilgilidir.
"Şu anda, spesifikasyonda belirtilen vorteks titreşim ivmesi, maksimum 0.1 yerçekimi ivmesi değerine izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Bu değerin üzerindeki titreşim insanları rahatsız hissettirecektir. Bu sefer titreşim ivmesi bu değeri aşıyor ve insanların duyguları ortada. Chen Zhengqing, Humen Köprüsü'nün vorteks titreşiminin "büyük resmini" ortaya çıkardı. Ancak vorteks titreşim genliği 0,35 metreden az olduğunda aracın hız sınırında da geçebileceğini sözlerine ekledi.
Aynı "titreşim", ancak rüzgar hızı farklı
Bir de herkesi korkutan rüzgar hızı sorunu var. Parrot Island Köprüsü ve Humen Köprüsü ne olursa olsun, ilk "rüzgar" ın rüzgar hızı yüksek değildir. Böylesine yumuşak bir rüzgar, köprünün "yüzmesini" sağlayabilir. Ya bir tayfun olursa?
Hunan Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Araştırma Enstitüsü dekan yardımcısı Hua Xugang, köprünün vorteks titreşiminin teorik olarak ortadan kaldırılamayacağını ve titreşimin ancak teknoloji ile azaltılabileceğini söyledi. Ancak bu, düşük rüzgar hızlarından dolayı vorteks titreşimine neden olabilecek bir köprünün tayfunlara ve diğer fırtınalara dayanamayacağı anlamına gelmez, bunlar iki farklı şeydir. Tayfunlar gibi yüksek rüzgar hızları, köprü tasarımı sırasında dikkatlice düşünülen "çarpıntı" yaratır.
Bununla birlikte, Humen Köprüsü'nün girdap titreşimi ile ilgili hala birkaç spekülasyon var.
Humen Köprüsü, 1990'ların ortalarında inşa edilmiş, deniz kenarında uzun açıklıklı bir asma köprüdür. Aerodinamik bir güverteye sahip kutu kirişli bir yapıdır. Rüzgar direnci teorik olarak iyidir ve daha önce belirgin bir vorteks titreşimi olmamıştır. Bu sefer, son köprü inşaatı nedeniyle köprünün her iki tarafına geçici bölmelerin yerleştirilmesi ile ilgili olabilir.
Tacoma Boğaz Köprüsü esintiyle çöktü, tarihte meşhur bir "köprüden hafif rüzgar esiyor" vakası yaşandı. "Tacoma Boğazı Köprüsü'nün güvertesi, girdap titreşimine en az dirençli olan şekil olan H şeklindedir. Humen Köprüsü, inşaat sırasında tüm hat boyunca döşendikten sonra, Tacoma Boğazı Köprüsü'nün güvertesine benzer şekilde, aerodinamikten H-şekline dönüştü. Chen Zhengqing dedi.
Uzmanlar ayrıca bunun köprünün "sönümleme oranı" ile ilgili olduğunu düşünüyor. Layman'ın terimleriyle, "sönümleme oranı" bir virüs antikoruna benzer ve köprünün titreşimine direnme yeteneğini temsil eder. Sönümleme oranı ne kadar küçükse, köprünün sismik kapasitesi o kadar düşüktür. Humen Köprüsü 25 yıldır var Sönümleme oranının küçülmesi, vorteks önleme titreşim kabiliyetini etkileyebilir mi?
İnsanlar, güçlü köprüyü uçurarak hafif rüzgarda dolaşıyorlar. Ama aslında rüzgarın yumuşak olup olmaması önemli değil, sadece üfleme açısı teknik içeriğe sahip. Bu tekniğe "hücum açısı" denir. "Baharda uçurtma uçurmak neden iyidir? Hava akışı aşağıdan yukarıya bir" saldırı açısı "oluşturduğundan. Genellikle hücum açısı 3 dereceden fazla değildir, bu nedenle rüzgar tüneli testi artı veya eksi 3 derece ile test edilir. Rüzgar hücum açısı 3 dereceden büyükse, Bu, genliğin tasarım genliğinden daha yüksek olmasına neden olabilir. "Diyor Chen Zhengqing.
Rüzgar hala hafif ama "hücum açısı" bu yıl daha da büyük olabilir. Başka bir deyişle, girdap titreşiminin nedeni rüzgar değildir. Vorteks titreşimine neden olan koşullar oldukça serttir: örneğin, rüzgar yönü temelde köprü güvertesine diktir ve "pozitif hücum açısı" oluşturur; rüzgar "yumuşak" olmalı ve türbülans, yükselen ve düşen rüzgar hızından ziyade küçük olmalıdır.
Giderek daha uzun açıklıklı köprüler var ve girdap titreşimi konusuna dikkat edilmelidir.
"Rüzgar direnci spesifikasyonumuz esas olarak 200 metreden az açıklığa sahip köprüler içindir. Küçük açıklıklara sahip köprülerde belirgin vorteks titreşim sorunları yoktur. Bununla birlikte, uzun açıklıklı köprüler, özellikle asma köprüler ve sürekli kiriş köprüler, girdap titreşim sorunlarına eğilimlidir, bu nedenle genellikle Rüzgar tüneli test testini kullanın. "Chen Zhengqing dedi.
1990'lardan beri tüm dünyada, geniş açıklıklı asma köprülerin birçok vorteks titreşimi olmuştur. Neden bugün böyle bir vorteks titreşimi var? Chen Zhengqing, uzun açıklıklı köprülerin yüksek sıralı modal girdap kaynaklı rezonans karşısında, çözülmesi gereken acil bir "Çin sorunu" olduğuna, yani uzun açıklıklı köprülerin çok sıralı girdap titreşimi olasılığı dikkate alınarak rüzgar direnci spesifikasyonunun daha da iyileştirilmesi gerektiğine inanıyor.
Chen Zhengqing, "Vorteks titreşimi rüzgârdan ve köprünün yapısından etkilenir. Rüzgar yapay olarak kontrol edilemez, ancak köprüden bir yol düşünebiliriz." Dedi.
İki ana yöntem vardır: Sönümleme oranını artırmak veya köprünün aerodinamik şeklini değiştirmek. Yurtdışında çok sayıda araştırma ve araştırma, çoğu köprünün gerçek sönümleme oranının standart sönümleme oranından daha düşük olduğunu göstermektedir. Bu nedenle damperler eklenerek köprünün sönümleme oranı artırılabilir. Örneğin, Hunan Üniversitesi'nin araştırma ekibi, köprü damperlerinin "uzun ömürlülük" faktörünü değerlendirdi.İcat edilen girdap akımı damperi, titreşimi elektrik tüketimine dönüştürebilir ve kılık değiştirerek sönümleme oranını artırabilir. Aynı zamanda, uzun açıklıklı köprüler üzerinde rüzgar tüneli testleri yapılırken, test sönümleme oranı uygun şekilde düşürülmüştür.
Köprü yapısı da oldukça önemlidir. Hunan Hangrui Expressway Power Valley Bridge ve Aizhai Bridge gibi geniş açıklıklı köprülerin tümü, daha güçlü vorteks titreşim direncine sahip olan makas köprüsü yapısını benimser. Bununla birlikte, oluşturulan köprünün aerodinamik şeklinin iyileştirilmesi aynı zamanda bir araştırma sıcak noktasıdır. Bu çalışmalar arasında köprü konumunda rüzgar ortamının sayısal simülasyonu, köprü dinamik özelliklerinin belirlenmesi, sağlık izleme sistemi yükseltmesi ve vorteks titreşim büyük veri analizi, büyük ölçekli segment modeli rüzgar tüneli testi ve titreşim azaltma önlemleri, rüzgar-araç-köprü bağlantılı titreşim analizi vb.
Kaynak: Science and Technology Daily
