Учёный НИУ МГСУ объяснил, как повысить аэродинамическую устойчивость мостов

В XIX веке в мостостроение стали широко внедряться новые строительные материалы: чугун и сталь. Новые мосты оказались дешевле прежних, каменных, они получили более широкие пролёты и увеличенную грузоподъёмность. Вскоре большепролётные мостовые конструкции, то есть с длиной пролёта более 100 метров, стали набирать популярность. Например, в том же XIX столетии был построен знаменитый Бруклинский мост в Нью-Йорке.

Сегодня в России активно строятся большепролётные мосты: территория страны отличается огромной площадью и множеством водных преград. Однако большепролётные мосты сильно подвержены аэроупругим колебаниям, которые могут привести к разрушению конструкций.

Хотя сегодня активно развивается архитектурно-строительная аэродинамика и большепролётные мостовые конструкции проходят специальные испытания перед эксплуатацией, всё еще происходят случаи, когда мостовые конструкции теряют устойчивость и становятся небезопасными. Пример – «танцующий» мост в Волгограде, вызвавший бурные дискуссии в СМИ в 2010 году. Волнообразные колебания с амплитудой до 40 сантиметров специалисты объяснили вихревым резонансом.

Заместитель заведующего Учебно-научно-производственной лабораторией по аэродинамическим и аэроакустическим испытаниям строительных конструкций, кандидат технических наук Павел Чурин занимается исследованиями в этой области в течение 10 лет. Он рассказал, как предотвратить потерю устойчивости мостов из-за резонанса и какие исследования по этой теме проводятся в НИУ МГСУ.

Резонанс – одна из самых известных причин разрушения мостов. Он возникает, когда амплитуда колебаний системы конструкции моста резко возрастает при периодическом внешнем воздействии.

Обычно, чтобы избежать потери устойчивости, добавляют опоры – это меняет собственную частоту колебаний конструкции. Однако такие изменения считаются кардинальными, они требуют существенных затрат.

Для испытаний мостовых конструкций в НИУ МГСУ есть уникальная научная установка БИГАТ НИУ МГСУ («Большая исследовательская градиентная аэродинамическая труба»). Также в лаборатории по аэродинамическим и аэроакустическим испытаниям строительных конструкций активно проводятся как испытания реальных проектируемых сооружений, так и научные исследования типовых конструкций большепролётных мостов. Планируется разработка предложений по внесению результатов работ в нормативные документы.