Nghiên cứu hình thái hợp lý của lan can rào chắn trong cầu treo nhằm nâng cao ổn định khí động flutter

KHOA

C
C

R
L
.
T

U
D

9


NG
KHOA

C
C

U
D

R
L
.
T

g

85.80.205

9


L
Các

C
C

U
D

R
L
.
T


NGHIÊN C U HÌNH THÁI H P LÝ C A LAN CAN RÀO CH N TRONG
C U TREO NH M NÂNG CAO
NG FLUTTER
Chuyên ngành:
Mã
85.80.205, Khóa: 2016

2018,

C
C

can;

R
L
.
T

U
D

INVESTIAGTATION OF OPTIMAL BARRIER HEIGHTS IN LONG-SPAN
CABLE-SUPPORTED BRIDGES FOR FLUTTER INSTABILITY
Abstract Long-span cable-supported bridges are very highly flexible, light weight, and sensitive
with respect to the dynamic loads, especially wind loads. Among aerodynamic instabilities, flutter
instability has become the most important problem. In the wind resistance design for long-span
bridges, the onset of flutter should be entirely eliminated. As mentioned from literature, the flutter
stability of long-span cable-supported bridges may be enhanced through the selection of the deck
geometry or the implementation of the passive and/or active control equipments. In this respect, the
barrier height is also an important factor affecting to the flutter instability of the bridges. This study
presents a parametric study that is based on the computational wind engineering (CWE) method to
obtain optimal barrier heights of the bridges. The sectional analysis of the box girder attached with
different barrier heights is simulated; so aerodynamic derivatives and critical flutter velocities are
determined. As a result, the optimal domain of barrier height is recommended in order to increase
flutter stability for long-span cable bridges.
Keyword
engineering

Barrier height, flutter instability, cable-supported bridge, computational wind


M CL C

DANH M
....................................................................................................................1
.................................................................................1
.......................................................................................1

C
C

..................................................................2
................................................................................2

R
L
.
T

............................................................................2
...................................................................................................2
.

U
D

..4

.........................................................4
....................................................7
..............................................................8
...................................................................9
.......................13

...................................................................................16
C

.
...................18
...................................................................19
2.1.1.

..........................................................................19
....................................................19

TREO ........................................................................................................................25
...................................................................................38


.
...39
......................................................................................................39
............................................................39
................................................................40
.......................................40
..................................................................................42
.......................................48
.............................................................................................57

3.4. PHÂN TÍCH HÌNH THÁI LAN CAN CONG ..................................................62

C
C

...................................................................................67

R
L
.
T

................................................................................68

U
D


DANH M C VI T T T

CFD

Computational Fluid Dynamic

CWE

M

Flutter

D

tròng trành

Flutter 1-D
Flutter 2-D
FVM

M

C
C

U
D

R
L
.
T


DANH M C CÁC B NG

Trang
15
1.

25

3.1.

40

3.2.

44

3.3.

44

C
C

3.4.

R
L
.

3.5.

.

D

T
U

46
47
47
50
54
59
61
64
66


DANH M C HÌNH V

Tên hình

Trang

Hình 1.1.

4

Hình 1.2.

5

-

Hình 1.3.

7

Hình 1.4.

-

Hình 1.5.

14

Hình 1.6.

.

Hình 2.2.

Hình 2.4.
Hình 2.5.

C
C

R
L
.
T

Hình 2.1.

Hình 2.3.

9

U
D

16
21
21
22
22
23

Hình 2.6.

24

Hình 2.7.

26

Hình 2.8.

27

Hình 2.9.
Hình 3.1.

-D
ốn Flutter

28
39

Hình 3.2.

41

Hình 3.3.

41

Hình 3.4.

L

42

Hình 3.5.

42

Hình 3.6.

43


Hình 3.7.

43

Hình 3.8.

47

o

Hình 3.9.

48

Hình 3.10.

49

Hình 3.11.

can

49

Hình 3.12.

50

Hình 3.13.

51

C
C

R
L
.

Hình 3.14.

T
U

D

Hình 3.15.

Hình 3.16.

51

52

52
Bi

Hình 3.17.

53

Hình 3.18.

53

Hình 3.19.

55

Hình 3.20.

57

Hình 3.21.

58

Hình 3.22.

58


Hình 3.23.

58

Hình 3.24.

59

Hình 3.25.

60

Hình 3.26.

60

Hình 3.27.

62

Hình 3.28.

trí lan can cong

C
C

Hình 3.29.
Hình 3.30.

R
L
.
T

Hình 3.31.

Hình 3.32.
V= 11.43m

63
63

64

65

65

Hình 3.33.
Hình 3.34.

U
D

63

cá

66


1

M

U

1. Tính

này

C

C

R
L
.
T

flutter

-

flutter.

.

U
D

.

hình thái
t


2

lan can

-

C
C

gió.

R
L
.
T

U
D
ánh giá
,
.

+


3

-

.
1.2. D

lutter.

1.4.

2.1. P
2.2. Phân tích

3.1.
3.2. Phân tíc

C
C

R
L
.
T

flutter

U
D

lan can


4

T NG QUAN CÁC HI
C U C U CH

NG
NG C A GIĨ VÀ V

I LÊN K T
NGHIÊN C U

1.1.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.1.

và tháp càng cao,
[17].


5

Khi
cáp
các
.

C

C

R
L
.
T

hình 1.3.

trên

U
D

Hình 1.2.
g do gió gây
là
shedding),

trịng trành (flutter),
.

xốy khí (vortex
r

và dao


6

C
C

U
D

R
L
.
T


7

Hình 1.3.

C
C

Khi

-

R
L
.
T

U
D

.
ỊNG TRÀNH ( FLUTTER )

BD


8

hàng khơng,

ng flutter

C
C

R
L
.
T

U
D

n có xu


9

Hình 1.4

C
C

-

R
L
.
T

U
D

ng flutter
a. D

ng flutter m t b c t do (1-D)

Phân tích flutter 1-

I

C0

2

0

K0

2
0

0

I
0

1
B
U2 B2 KA*2
2
U

1
B
U2 B2 KA*2
2I
U

K 2 A*3

K2 A*3

(1.1)

(1.2)

10

0

K0
I

2
0

0

(1.3)

C0
2I 0

0

2

;

C0

(1.4)

2 K0 I

1

B
U2 B2 KA*2
2I
U

0

1
U2 B2 K 2A*3
2I

2
0

K B

0

1

C
C

1
U2 B2 K 2 A*3
2I

U

U

D
2

A*3

2
0

(1.6)

R
L
.
T

2
0

K

B4
2I

(1.5)

-

K

- gió:

0

B
U

0

1

B4 *
A3
2I

0

U

B

(1.7)

-

2

0

0

1
UB3KA*2
2I

(1.8)

A *2
A *2

2I

K B

U

0

0

1
Ucr B3KA*2
2

(1.9)


11

A*2

b. D

B
Ucr

4I
B4

0

(1.10)

0

ng flutter hai b c t do (2-D)

Phân tích flutter 2-

C
C

R
L
.
T

U
D

-

-

A *2 âm

-

mh C0h h K 0h h

I

C0

K0

1
h
B
U 2 B KH1*
KH*2
2
U
U

K 2H*3

K 2H*4

h
B

(1.11a)

1 2 2
h
B
U B KA1*
KA*2
2
U
U

K 2 A*3

K 2 A*4

h
B

(1.11b)


12

h 2

2

0h

0

0h

2
0h

h

h

2
0

0

1
h
B
U 2B KH1*
KH*2
2m
U
U

K 2H*3

1
h
B

U 2 B2 KA1*
KA*2
2I
U
U

K 2 A*3

K 2H*4
K 2 A*4

h
B

(1.12a)

h
B

(1.12b)

m
0h

0

K 0h
m

2

0h

C0h
2m 0h

0h

X

;

K0
I

2
0

(1.13)

C0h
2 K 0h m

U
D

trình (1.1

X CeX Ke X

C

e

Ke

2

0h

B2 L
M

0h

B3L
I

*
h A1

2
0h

B2 L
M

B3L
I

2 *

h A4

2

0

2 K0 I

(1.14)

1

H*2
B4 L
I

0

B3L
M

2

2
0

B4 L
I

C e và K e

C0

0

B3L
M

*
h H1

2 *
h H4

C
C

C0
2I 0

0

R
L
.
T

T

h

;

H*3

(1.15)
A*2

(1.16)
2

A*3

- gió;

và
Y

X X

T

h


13

Y

A

0

(1.17)

AY

I
K

e

Ce

A

(

i i ,i

h,
A

( 1

2
i

i ,i

h,

s

ngang không

R
L
.
T

C
C

U
D

s


14

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.5.

pháp nâng