por wnawcza a naliza aerodynamiczna dw ch najwi kszych most w podwieszonych w polsce n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Porównawcza a naliza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce PowerPoint Presentation
Download Presentation
Porównawcza a naliza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 30

Porównawcza a naliza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce - PowerPoint PPT Presentation


  • 204 Views
  • Uploaded on

Porównawcza a naliza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce. Andrzej Flaga 1,2 , Jerzy Podgórski 1 , Ewa Błazik-Borowa 1 , Jarosław Bęc 1. Gdańsk. Wydział Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej , Politechniki Lubelskiej

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Porównawcza a naliza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce' - soledad


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
por wnawcza a naliza aerodynamiczna dw ch najwi kszych most w podwieszonych w polsce

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch największych mostów podwieszonych w Polsce

Andrzej Flaga1,2, Jerzy Podgórski1,

Ewa Błazik-Borowa1, Jarosław Bęc1

Gdańsk

  • Wydział Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej, Politechniki Lubelskiej
  • Wydział Budownictwa Lądowego Politechniki Krakowskiej

Warszawa

wprowadzenie
Wprowadzenie
  • W latach 2000-2002 zbudowane zostały w Polsce dwa mosty podwieszone o znacznej rozpiętości. Pierwszy, zbudowany w Gdańsku o rozpiętościprzęsła podwieszonego 230m nosi obecnie imię Jana Pawła II. Drugi, który powstał w Warszawie na trasie Siekierkowskiej ma rozpiętość 250m.
  • Na etapie projektowania i montażu konstrukcji oba mosty poddane zostały kompleksowej analizie aerodynamicznej, która obejmowała:
    • Wykonanie analizy klimatycznej lokalizacji konstrukcji
    • Badania w tunelu aerodynamicznym modeli sekcyjnych pomostów oraz modelu pylonu i całego mostu (mostu Gdańskiego)
    • Wykonanie analiz numerycznych obejmujących wyznaczenie częstości i postaci drgań własnych, oszacowanie amplitud drgań wymuszonych turbulencją atmosferyczną oraz wzbudzeniem wirowym, oszacowanie naprężeń w głównych elementach konstrukcji

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

c hara kterystyka mostu im jana paw a ii w g da sk u
Charakterystyka mostuim. Jana Pawła II w Gdańsku
  • Całkowita długość: 372m
  • Rozpiętość przęsła podwieszonego: 230m
  • Szerokość pomostu: 20m
  • Wysokość pylonu: 99m
  • Długość kabli zmienia się w przedziale od 55m do 209m

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

c hara kterystyka mostu im jana paw a ii w g da sk u1
Charakterystyka mostuim. Jana Pawła II w Gdańsku

Przekrój pomostu

20.185m

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

c hara kterystyka mostu siekierkowskiego w warszawie
Charakterystyka mostuSiekierkowskiego w Warszawie
  • Całkowita długość: 500m
  • Rozpiętość przęsła podwieszonego: 250m
  • Szerokość pomostu: 33m
  • Dwa pylony o wysokości: 90m
  • Długość kabli zmienia się od 53m do134m

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

c hara kterystyka mostu siekierkowskiego w warszawie1
Charakterystyka mostuSiekierkowskiego w Warszawie

33m

Przekrój pomostu

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

analiza modalna
Analiza modalna
  • Wyznaczono 40 postaci i częstotliwości drgań własnych mostu oraz pylonów. Obliczenia MES wykonano za pomocą systemu Algor®
  • Dwie najniższe częstotliwości drgań:
    • 0.406Hz; 0.659Hz – most gdański
    • 0.429Hz; 0.484Hz – most warszawski
  • Dwie najniższe częstotliwości drgań pylonów:
    • 0.411Hz; 1.504Hz – most gdański
    • 0.452Hz; 0.494Hz – most warszawski

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

analiza modalna mostu im jana paw a ii w g da sk u
Analiza modalna mostuim. Jana Pawła II w Gdańsku

n1=0.406 Hz

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

analiza modalna mostu im jana paw a ii w g da sk u1
Analiza modalna mostuim. Jana Pawła II w Gdańsku

n2=0.659 Hz

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

analiza modalna mostu siekierkowskiego w warszawie
Analiza modalna mostuSiekierkowskiego w Warszawie

n1=0.429 Hz

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

analiza modalna mostu siekierkowskiego w warszawie1
Analiza modalna mostuSiekierkowskiego w Warszawie

n2=0.484 Hz

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

zestawienie postaci i cz stotliwo ci drga w asnych most w

Most gdański

Most warszawski

Numer postaci

Częstotliwość [Hz]

Postać drgań

Częstotliwość [Hz]

Postać drgań

1

0.4056

giętna pomostu

0.4323

giętna pomostu

2

0.6592

giętna pomostu

0.4856

skrętna pomostu,

giętno-skrętna pylonów

3

0.6600

skrętna pomostu

0.4999

giętna pylonów,

skrętna pomostu

4

0.6663

drgania lin

0.5479

giętna pomostu

5

0.6682

drgania lin

0.5797

skrętna pylonów i pomostu

6

0.6715

giętna pomostu i drgania lin

0.7279

skrętna pylonów i pomostu

7

0.6738

skrętna pomostu i drgania lin

0.8143

giętna pomostu i drgania lin

8

0.6771

drgania lin

0.8828

drgania lin

9

0.6794

drgania lin

0.8852

drgania lin

10

0.6815

drgania lin

0.8859

drgania lin

Zestawienie postaci i częstotliwości drgań własnych mostów

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

analiza modalna pylonu mostu im jana paw a ii w g da sk u
Analiza modalna pylonu mostuim. Jana Pawła II w Gdańsku

n1=0.411 Hz

n2=1.504 Hz

n3= 1.940Hz

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

slide14

Analiza modalna pylonu mostuSiekierkowskiego w Warszawie

n1=0.452 Hz

n2=0.494 Hz

n3=0.891 Hz

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

zestawienie postaci i cz stotliwo ci drga w asnych pylon w

Most gdański

Most warszawski

Numer

postaci

Częstotliwość [Hz]

Postać drgań

Częstotliwość [Hz]

Postać drgań

1

0.4108

giętna

0.4515

giętna

2

1.5039

giętna

0.4944

giętna

3

1.9402

giętna

0.8905

skrętna

4

2.3796

giętna

1.5635

giętna

5

4.0797

skrętna

1.8976

giętna

Zestawienie postaci i częstotliwości drgań własnych pylonów

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

drgania mostu wywo ane turbule ncj atmosferyczn
Drgania mostu wywołaneturbulencją atmosferyczną
  • Obliczenia odpowiedzi dynamicznej konstrukcji na turbulencję atmosferyczną przeprowadzono za pomocą metody quasi-ustalonej (q-s) [9,10].
  • Przyjęto możliwość opisu ruchu przez kombinację wybranych (reprezentatywnych) postaci drgań własnych.
  • Kilka zestawów postaci drgań było rozważanych dla każdego ze stadiów budowy konstrukcji.

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

podstawowe r wnania r wnanie ruchu
Podstawowe równania:Równanie ruchu

gdzie:

  • mi =(di)T M di – uogólniona masa związana z „i-tą” postacią drgań
  • ci =(di)T C di – uogólniony współczynnik tłumienia
  • ki = (di)T K di – uogólniona sztywność związana z „i-tą” postacią drgań
  • yi - „i-ta” funkcja czasowa : qi=dyi
  • q– wektor przemieszczenia
  • di–„i-ty” unormowany wektor własny
  • w(t)– wektor uogólnionych sił aerodynamicznych, określony na podstawie metody q-s

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

podstawowe r wnania obci enie aerodynamiczne
Podstawowe równania:Obciążenie aerodynamiczne

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

wyniki oblicze za pomoc metody quasi ustalonej
Wyniki obliczeń za pomocąMetody Quasi-Ustalonej
  • Trzy postacie drgań rozważane były w przypadku mostu gdańskiego. Obliczone maksymalne wartości funkcji yi:
    • Y1=5.122; Y2=0.441; Y3=0.305;
  • Siedem postaci drgań rozważano w przypadku mostu warszawskiegpo. Obliczone maksymalne wartości funkcji yi:
    • Y1= 11.1978 ; Y2= 2.91891 ; Y3= 1.64096; Y4= 1.82719;

Y5= 2.71366; Y6= 1.53608; Y7= 3.89515;

  • Wartości przyspieszeń pomostu Mostu Siekierkowskiego:wartości rms (root-mean-square) przyspieszeńoszacowano na: 0.95, 0.12, 1.07 or 0.18 m/s2przyczęstotliwościach drgań równych odpowiednio: 0.58, 0.49, 0.81 or 0.43 Hz.Przyspieszenia te będą odczuwane przez ludzi, ale nie przekraczają wartości dopuszczalnych.

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

wyniki oblicze za pomoc metody quasi ustalonej1
Wyniki obliczeń za pomocąMetody Quasi-Ustalonej

Pozostałe rezultaty, takie jak maksymalne wartości przemieszczeń oraz naprężeń, otrzymano z zależności: (przykład dla naprężeń)

smax = sst + Dswd ,

Dswd =ÖS(Yi Dsi )2 , i=1..N

  • N=3; dla mostu gdańskiego
  • N=6,7; dla mostu warszawskiego

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

slide21
Animacja: drgania mostu wywołane turbulencją atmosferyczną. Most w fazie montażu. Most Jana Pawła II w Gdańsku

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

slide22
Animacja: drgania mostu wywołane turbulencją atmosferyczną. Most w fazie eksploatacji.Most Jana Pawła II w Gdańsku

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

animacja drgania mostu wywo ane turbulencj atmosferyczn most siekierkowski w warszawie
Animacja: drgania mostu wywołane turbulencją atmosferyczną.Most Siekierkowski w Warszawie

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

drgania wywo ane wzbudzeniem wirowym most jana paw a ii w gda sku
Drgania wywołane wzbudzeniem wirowymMost Jana Pawła II w Gdańsku
  • Obciążenie przęsła i pylonu, wywołane wzbudzeniem wirowym lin jest niewielkie w stosunku do obciążeń od ciężaru lin czy obciążenia statycznego wiatrem
  • Zmiany sił naciągu lin, wywołane obciążeniem wirami są pomijalnie małe
  • Oszacowana liczba cykli drgań lin, wywołanych wirami sytuuje się na dolnej granicy liczby cykli
  • Oszacowane przy pomocy przyjętego modelu obliczeniowego efekty oddziaływania wirów na przęsło nie stanowią zagrożenia dla konstrukcji mostu, na której zastosowano owiewki przeciw wzbudzeniu wirowemu
  • Wartość maksymalnego obciążenia wirami pylonu jest niewielka w porównaniu z obciążeniem statycznym wiatrem, zatem wpływ wirów na zachowanie się pylonu będzie niewielki

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

wyniki bada modelu mostu jana paw a ii w gda sku
Wyniki badań modeluMostu Jana Pawła II w Gdańsku

MOST W FAZIE UŻYTKOWANIA

EKRAN I GZYMSY W WERSJI OSTATECZNEJ

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

drgania wywo ane wzbudzeniem wirowym most siekierkowski w warszawie
Drgania wywołane wzbudzeniem wirowymMost Siekierkowski w Warszawie
  • Obciążenie przęsła i pylonu, wywołane wzbudzeniem wirowym lin jest niewielkie w stosunku do obciążeń od ciężaru lin czy obciążenia statycznego wiatrem
  • Zmiany sił w linach od obciążenia statycznego wiatrem są niewielkie
  • Oszacowana ilość cykli drgań lin, wywołanych wirami są bardzo duże
  • Wartości przemieszczeń pomostu, wywołane wirami, spełniają warunki użytkowania
  • Wartości obciążenia wirami pylonu są niewielkie w porównaniu z obciążeniem statycznym wiatru (około 20%), wpływ wirów na zachowanie się pylonów jest niewielki

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

wyniki bada modelu mostu siekierkowskiego
Wyniki badań modeluMostu Siekierkowskiego

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

uwagi ko cowe
Uwagi końcowe
  • Kompleksowa analiza aerodynamiczna mostu podwieszonego w Gdańsku wykazała, ze główne elementy mostu są bezpieczne i odporne na dynamiczne działanie wiatru.
  • Analiza aerodynamiczna mostu podwieszonego Siekierkowskiego w Warszawie także potwierdziła, że konstrukcja mostu z dodatkowymi ekranami, które zostały zaproponowane podczas badań w tunelu aerodynamicznym CSTB, jest odporna na działanie dynamiczne wiatru, ale w wyniku analizy drgań mostu stwierdzono, że jest możliwa sytuacja, w której pomost będzie się poruszał ze znacznym przyśpieszeniem silnie odczuwalnym przez człowieka
  • Metoda quasi-ustalona, zastosowana do określenia wpływu dynamicznego oddziaływania wiatru na konstrukcję okazała się bardzo skuteczna. Pozwoliła na ograniczenie rozmiaru zadania numerycznego przez wybór kilku reprezentacyjnych postaci drgań poddawanych analizie. Jednocześnie wyniki otrzymane tą metodą są na tyle dokładne, że mogą być stosowane w praktyce inżynierskiej
  • Tak kompleksowe analizy aerodynamiczne mostów podwieszonych są pierwszymi w Polsce

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

raporty i publikacje wykorzystane przez autor w opracowania
Raporty i publikacje wykorzystane przez autorów opracowania
  • [1]J. Żurański, Studium oddziaływania wiatru na konstrukcję mostu na Wiśle w Gdańsku - Analiza Klimatyczna, ITB Warszawa, 2000.
  • [2]J. Żurański, Studium oddziaływania wiatru na konstrukcję mostu Siekierkowskiego w Warszawie. Analiza klimatyczna, ITB Warszawa, 2001.
  • [3]O. Flamand, Stabilite aérodynamique du tablier du pont Sucharski a Gdansk, researches performed in CSTB, Nantes, France (2000).
  • [4] O. Flamand, Comportement aérodynamique du pont Sucharski a Gdansk soumis au vent turbulent. Essai en soufflerie a couche limite atmospherique sur maquette a l’échelle du 1/100 eme, , researches performed in CSTB, Nantes, France (2000).
  • [5] G. Grillaud, The vibration of cables of a stayed-cable bridges. Application for the Sucharski Bridge in Gdańsk (Drgania odciągów mostów wantowych. Zastosowanie do mostu im. Sucharskiego w Gdańsku), researches performed in CSTB, Nantes, France (2000), in French.
  • [6] O. Flamand, Stabilite aérodynamique du tablier du pont Siekierkowski a Varsovie, researches performed in CSTB, Nantes, France (2001).
  • [7]A. Flaga, J. Podgórski, E. Błazik-Borowa, J. Bęc, G.Bosak, T.Michałowski, Kompleksowe obliczenia aerodynamiczne mostu podwieszonego im. H. Sucharskiego w Gdańsku, Politechnika Lubelska i Politechnika Krakowska,2000.
  • [8]A. Flaga, J. Podgórski, E. Błazik-Borowa, J. Bęc, G.Bosak, T.Michałowski, Kompleksowe obliczenia aerodynamiczne mostu podwieszonego w ciągu Trasy Siekierkowskiej w Warszawie, Lublin-Kraków,2001.
  • [9]A. Flaga, Półempiryczne modele fenomenów aerodynamicznych i aeroelastycznych przęseł mostów podwieszonych lub wiszących, XLV Konferencja Krynicka, Vol. 6, Krynica,, (1999), str. 69-86.
  • [10]A. Flaga, Quasi-steady models of wind load on slender structures. Part II. Case of a moving structure, Archives of Civil Engineering, XL, 1,(1994), str.29-41.
  • [11]J. Podgórski, A. Flaga, Vortex excitation problems for the flow around elongated cross-section, Proc. of the 2EACWE, Italy (1997), p.1197-1203.
  • [12]G. Bosak, A. Flaga, T. Michałowski, Modelowanie wzbudzenia wirowego przęseł mostów podwieszonych i wiszących, sh 3 Sympozjum “Wpływy środowiskowe na budowle i ludzi”, Zwierzyniec, 2001, str.29-36.
  • [13] A. Flaga, J. Podgórski, E. Błazik-Borowa, J. Bęc, G.Bosak, T.Michałowski, Uzupełniające obliczenia aerodynamiczne mostu podwieszonego w ciągu Trasy Siekierkowskiej w Warszawie (wariant bez ekranów wiatrowych), Lublin-Kraków, (2001).

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych

osoby uczestnicz ce w badaniach obu most w wg chronologii wykonanych prac
Osoby uczestniczące w badaniach obu mostów: (wg. chronologii wykonanych prac)
  • Analiza klimatyczna - dr inż. Jerzy Żurański, ITB
  • Badania modelowe - Olivier Flamand, CSTB
  • Kierownictwo zespołu PL i PK - prof. dr hab. inż. Andrzej Flaga
    • Analizy numeryczne MES - dr inż. Ewa Błazik- Borowa,

dr inż. Jerzy Podgórski, mgr inż. Jarosław Bęc

    • Analizy Q-S - mgr inż. Grzegorz Bosak
    • Animacje - dr inż. Jerzy Podgórski, mgr inż. Jarosław Bęc
    • Prezentacja dr inż. Jerzy Podgórski

Porównawcza analiza aerodynamiczna dwóch mostów podwieszonych