ลม - การออกแบบความต้านทานของสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่คืออะไร?
ในฐานะซัพพลายเออร์ของสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่ฉันได้รับสิทธิพิเศษในการขุดลึกลงไปในโลกที่ซับซ้อนของวิศวกรรมสะพานโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันมาถึงการออกแบบการต่อต้านลม ในบล็อกนี้ฉันจะแบ่งปันสิ่งที่ลม - การออกแบบความต้านทานของสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่มีความสำคัญและองค์ประกอบสำคัญที่เกี่ยวข้อง
ความสำคัญของลม - การออกแบบความต้านทาน
ลมเป็นแรงธรรมชาติที่สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความปลอดภัยของสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่ ลมแรงสูงสามารถสร้างแรงทางอากาศพลศาสตร์เช่นลิฟท์ลากและแรงบิด กองกำลังเหล่านี้หากไม่ได้รับการพิจารณาอย่างเหมาะสมในการออกแบบสามารถนำไปสู่การสั่นสะเทือนที่มากเกินไปความเสียหายจากความเหนื่อยล้าและในกรณีที่รุนแรงความล้มเหลวของโครงสร้าง
ตัวอย่างเช่น Tacoma Narrows Bridge ในปี 1940 เป็นตัวอย่างที่รู้จักกันดีเกี่ยวกับผลที่ตามมาจากหายนะของการออกแบบความต้านทานที่ไม่เพียงพอ สะพานชื่อเล่น "Galloping Gertie" อยู่ภายใต้การสั่นสะเทือนที่เกิดจากลมซึ่งทำให้เกิดการล่มสลายในที่สุด เหตุการณ์ที่น่าเศร้านี้เน้นถึงความต้องการที่สำคัญสำหรับการออกแบบลมอย่างละเอียด - การออกแบบความต้านทานในการก่อสร้างสะพาน
องค์ประกอบสำคัญของลม - การออกแบบความต้านทาน
รูปร่างอากาศพลศาสตร์
รูปร่างของสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่มีบทบาทสำคัญในลม - ความต้านทาน วิศวกรออกแบบส่วนข้ามของดาดฟ้าสะพานอย่างระมัดระวังเพื่อลดผลกระทบของแรงลม รูปร่างที่คล่องตัวสามารถลดการลากและป้องกันการก่อตัวของกระแสน้ำวนขนาดใหญ่ที่อาจนำไปสู่การสั่นสะเทือน ตัวอย่างเช่นส่วนกล่องแบนและมีความคล่องตัวมักจะเป็นที่ต้องการเนื่องจากสามารถนำสายลมรอบสะพานได้อย่างราบรื่นลดโอกาสในการเปลี่ยนแปลงความดันลมอย่างฉับพลัน
ความแข็งโครงสร้าง
ความแข็งของโครงสร้างสะพานเป็นอีกปัจจัยสำคัญ สะพาน Stiffer สามารถต้านทานการเสียรูปที่เกิดขึ้นได้ดีกว่า สิ่งนี้สามารถทำได้ผ่านการออกแบบคานกล่องเหล็กที่เหมาะสมรวมถึงขนาดความหนาและการจัดเรียงไดอะแฟรมภายใน ระบบค้ำยันที่เพียงพอเช่นการค้ำยันและการค้ำยันในแนวทแยงยังสามารถเพิ่มความแข็งโดยรวมของสะพาน ด้วยการเพิ่มความแข็งสะพานจะสามารถทนต่อแรงแบบไดนามิกที่เกิดขึ้นได้จากลม
ระบบทำให้หมาด ๆ
การทำให้หมาด ๆ ใช้เพื่อกระจายพลังงานที่เกิดจากการสั่นสะเทือนที่เกิดจากลม มีระบบการทำให้หมาด ๆ หลายประเภทที่สามารถรวมอยู่ในสะพานเหล็กขนาดใหญ่ ระบบการหน่วงการหน่วงแบบพาสซีฟเช่นตัวหน่วงความหนืดมักใช้กันทั่วไป แดมเปอร์เหล่านี้ทำงานโดยการแปลงพลังงานจลน์ของการสั่นสะเทือนเป็นพลังงานความร้อนซึ่งจะกระจายไป ในทางกลับกันระบบการทำให้หมาด ๆ ใช้เซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์เพื่อตรวจจับและตอบโต้การสั่นสะเทือนในเวลาจริง แม้ว่าระบบการหน่วงการหน่วงที่ใช้งานจะซับซ้อนและมีราคาแพงมากขึ้นสามารถควบคุมการสั่นสะเทือนได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น
การทดสอบอุโมงค์ลม
การทดสอบอุโมงค์ลมเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการออกแบบความต้านทานลม ในอุโมงค์ลมจะวางโมเดลที่ปรับขนาดของสะพานและการไหลของลมรอบ ๆ นั้นถูกจำลอง สิ่งนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถวัดกองกำลังอากาศพลศาสตร์ที่ทำหน้าที่บนสะพานและสังเกตพฤติกรรมของมันภายใต้สภาพลมที่แตกต่างกัน ด้วยการทำการทดสอบอุโมงค์ลมวิศวกรสามารถตรวจสอบสมมติฐานการออกแบบระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นและทำการปรับเปลี่ยนที่จำเป็นในการออกแบบ
กรณีศึกษา
โครงการสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่
เราเพิ่งเสร็จสิ้นโครงการสำหรับไฟล์สะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่- ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบเราทำการทดสอบอุโมงค์ลมอย่างกว้างขวาง การออกแบบเริ่มต้นของดาดฟ้าสะพานมีส่วนข้าม - ที่พบว่าสร้างแรงยกที่สำคัญในมุมลมบางอย่าง จากผลการทดสอบเราได้ปรับเปลี่ยนรูปร่างของดาดฟ้าเพื่อเพิ่มความคล่องตัวบางอย่างเพื่อลดการยก นอกจากนี้เรายังรวมตัวหน่วงหนวดหนวดเพื่อควบคุมการสั่นสะเทือน การออกแบบขั้นสุดท้ายสามารถทนต่อความเร็วลมของการออกแบบโดยไม่มีสัญญาณของการสั่นสะเทือนมากเกินไปหรือความทุกข์โครงสร้าง
สะพานข้ามถนนข้ามถนน
อีกตัวอย่างหนึ่งคือไฟล์สะพานข้ามถนนข้ามถนน- สะพานนี้ตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีความเร็วลมค่อนข้างสูง เพื่อเพิ่มความต้านทานลม - เราได้ออกแบบสะพานด้วยโครงเหล็กแข็งมาก ไดอะแฟรมภายในในคานกล่องเหล็กเว้นระยะห่างอย่างระมัดระวังเพื่อเพิ่มความแข็งบิดโดยรวม นอกจากนี้เรายังติดตั้งระบบการหน่วงแบบพาสซีฟโดยใช้แดมเปอร์มวลที่ปรับแล้ว แดมเปอร์เหล่านี้ถูกปรับให้เข้ากับความถี่ธรรมชาติของสะพานเพื่อลดการสั่นสะเทือนที่เกิดจากลมได้อย่างมีประสิทธิภาพ สะพานได้รับการบริการมาหลายปีแล้วและทำงานได้ดีภายใต้สภาพลมต่าง ๆ
เปรียบเทียบกับประเภทสะพานอื่น ๆ
เมื่อเปรียบเทียบสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่กับสะพานเหล็กมีความแตกต่างบางประการในการออกแบบการต่อต้านลม สะพานเหล็กกรอบมักจะมีโครงสร้างเฟรมแบบเปิดซึ่งอาจสัมผัสกับแรงลมมากขึ้น ในทางตรงกันข้ามสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่มีโครงสร้างที่ล้อมรอบและมีความคล่องตัวมากขึ้นซึ่งสามารถให้ประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตามสะพานเหล็กกรอบอาจมีความยืดหยุ่นมากขึ้นและการออกแบบความต้านทานลมของพวกเขาอาจขึ้นอยู่กับระบบการทำให้หมาด ๆ เพื่อควบคุมการสั่นสะเทือน
บทสรุป
การออกแบบความต้านทานลมเป็นสิ่งสำคัญในการก่อสร้างสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่ โดยการพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่นรูปร่างทางอากาศพลศาสตร์ความแข็งของโครงสร้างระบบหมาด ๆ และการทดสอบอุโมงค์ลมอย่างละเอียดเราสามารถมั่นใจได้ถึงความปลอดภัยและความทนทานของสะพานเหล่านี้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่เรามุ่งมั่นที่จะใช้ความรู้และเทคนิคทางวิศวกรรมล่าสุดเพื่อให้สะพานที่มีคุณภาพสูงลม - ทน
หากคุณต้องการสะพานกล่องเหล็กขนาดใหญ่สำหรับโครงการของคุณเราขอเชิญคุณเข้าร่วมการอภิปรายการจัดซื้อจัดจ้างกับเรา ทีมงานวิศวกรและนักออกแบบที่มีประสบการณ์ของเราพร้อมที่จะทำงานร่วมกับคุณเพื่อสร้างสะพานที่ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะของคุณและให้ความน่าเชื่อถือในระยะยาวในทุกสภาพลม
การอ้างอิง
- Simiu, Emil และ TV Scanlanผลกระทบของลมต่อโครงสร้าง: พื้นฐานและแอพพลิเคชั่นในการออกแบบ- John Wiley & Sons, 2017
- เบเกอร์เรา "ลมพัดบนสะพาน"วารสารวิศวกรรมลมและอากาศพลศาสตร์อุตสาหกรรม94.11 (2006): 871 - 884
- เฉิน, BS และ Kiremidjian "การตอบสนองแบบไดนามิกของสะพานยาว - ขยายไปยังลมพัดแรง"วารสารวิศวกรรมโครงสร้าง120.1 (1994): 33 - 53