Приложение Г (справочное). Рекомендации по подбору средств гашения колебаний

Приложение Г
(справочное)

Рекомендации
по подбору средств гашения колебаний

Г.1 Общие положения, способы гашения колебаний

Г.1.1 В настоящем разделе приведены основные принципы и классификация способов гашения аэроупругих колебаний ПС мостов в ветровом потоке на стадиях эксплуатации и монтажа.

Г.1.2 Применение средств гашения колебаний позволяет существенно снизить амплитуды колебаний либо полностью исключить возможность развития негативных аэроупругих явлений.

Г.1.3 Гашение колебаний мостовых конструкций обеспечивается следующими способами:

а) аэродинамическими;

б) механическими:

1) конструкционными;

2) конструктивными;

3) динамическими;

в) комбинированными (аэродинамическими и механическими).

Г.1.4 При выборе средств гашения колебаний рекомендуется использовать аэродинамические способы. В исключительных случаях допускается применение механических способов, при этом следует обеспечить надежность применяемых механических устройств в течение всего срока эксплуатации мостового сооружения и регулярный эксплуатационный контроль их состояния.

Г.2 Аэродинамическое гашение колебаний

Г.2.1 Аэродинамическое гашение колебаний заключается в изменении характера обтекания сооружений или их отдельных элементов ветровым потоком.

Г.2.2 Один из основных принципов аэродинамического гашения - формирование такой структуры потока, при которой будет исключено или значительно ослаблено периодическое вихреобразование, т.е. будет размыт четкий пик на спектре пульсаций давления в окрестности тела, снижена корреляция пульсаций аэродинамической силы по длине строения, устранена возможность существования многовариантности структур течения. Для этого необходимо двухмерную вихревую пелену за плохообтекаемым телом превратить в трехмерную структуру.

Г.2.3 Рекомендуется:

- придавать поперечным сечениям конструктивных элементов мостов (ПС, пилоны и т.д.) удобообтекаемые формы;

- для балок жесткости ПС применять законцовки сечения специальных форм (обтекатели), дефлекторы в нижней части, устанавливаемые с разрывами (см. рисунок Г.1);

- в качестве несущих балок (ферм) использовать конструкции с решетчатыми (перфорированными) стенками;

- для многобалочных мостов принимать во внимание и избегать следующие неблагоприятные расположения балок: для двухбалочных L ₁/H  3 - 6 и L ₁/H > 7, для трехбалочных L ₁/H > 3 (где L ₁ - расстояние между осями балок, Н - высота поперечного сечения ПС).

Рисунок Г.1 - Схема поперечного сечения моста с законцовками (обтекателями) и дефлекторами

Г.2.4 В качестве перильного и барьерного ограждений для стадии эксплуатации возможно применение перфорированных щитов, перил и элементов малых форм, сплошных щитов с разрывами. Окончательный подбор проницаемости и прочих геометрических параметров аэродинамических гасителей и подтверждение их эффективности должны проводиться в процессе физических и аэродинамических трубах.

Г.2.5 Аэродинамические устройства для гашения колебаний должны удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечение высокой эффективности во всем диапазоне возможных скоростей ветра;

- сохранение виброгасящих свойств при любых направлениях ветра, т.е. симметричное расположение устройств, для гашения относительно продольной оси ПС;

- незначительное увеличение лобового сопротивления конструкции для исключения возникновения колебаний в горизонтальной плоскости;

- отсутствие статической составляющей подъемной силы при нулевом угле атаки для исключения вертикальных колебаний конструкции от горизонтальных порывов ветра;

- сами устройства не должны быть подвержены заметным аэроупругим колебаниям;

- минимально возможные габариты и вес устройств;

- устройства не должны быть причиной снегонакопления;

- устройства не должны затруднять процесс монтажа;

- желательно, чтобы шаг размещения устройств по длине строения был согласован с шагом силовых элементов для унификации узлов крепления;

- технологичность при изготовлении и монтаже устройств.

Г.2.6 Для балочных мостов высокую эффективность гашения колебаний, особенно на стадии монтажа, показывают щитки дефлекторы и интерцепторы (см. рисунок Г.2) Данные устройства допускается использовать по отдельности или совместно друг с другом или с обтекателями.

1 - щиток, 2 - дефлектор; 3 - интерцептор

Рисунок Г.2 - Аэродинамические устройства гашения колебаний для стадии монтажа (ПД без ортотропных плит)

Г.2.7 Для каждой разновидности аэродинамических гасителей колебаний существует широкий диапазон геометрических параметров, таких как ширина устройства и зубцов, высота устройства и зубцов, угол наклона, превышение над поверхностью балки и т.п.

Г.2.8 Виды механических способов гашения колебаний:

- к конструкционному демпфированию относится установка демпфирующих устройств в опорных узлах и опорных частях, использование вибропоглощающих покрытий и сплавов с повышенными демпфирующими свойствами;

- конструктивные способ гашения включает изменение расчетной схемы конструкции, установку дополнительных опорных точек или оттяжек изменение изгибной или крутильной жесткости демпфируемой конструкции;

- динамическое гашение колебаний заключается в присоединении к основной колеблющейся массе дополнительной массы, составляющей незначительную долю основной.

Г.2.9 Динамические методы демпфирования колебаний могут осуществляться с помощью настраиваемых масс (см. рисунки Г.3, Г.4), жидкостных демпферов (TLD) и вязко-упругих демпферов. Параметры гасителей должны настраиваться под конкретное сооружение.

1 - пружина; 2 - масса; 3 - демпфер

Рисунок Г.3 - Динамический гаситель колебаний (TMD - демпфер)

1 - ванта; 2 - гибкий стержень (трос) с грузами на концах

Рисунок Г.4 - Конструкция динамического гасителя колебаний типа Stockbridge damper