National Transport Library Research Database

Vindinducerade vibrationer av brokomponenter – modellering och verifiering med avseende på utmattning (Wind induced vibrations of bridge components)

Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2024-07-01 -- 2027-06-30 Registration number:
  • Trafikverket 2024/67161
Subject(s): Abstract: Modern design av broar involverar ofta slanka och styva konstruktioner av estetiska skäl och för att minska materialförbrukningen. Detta kan leda till problematiska dynamiska verkningssätt – för bron som helhet eller för enskilda komponenter. Vindbelastningens inverkan och de aeroelastiska effekterna behandlas sällan i forskning och broprojektering. Turbulens, virvelavlösning och galopping kan orsaka besvärande vibrationer och i värsta fall leda till utmattningsskador i konstruktionsdelar och kollapser. Detta projekt fokuserar på slanka brokomponenter som utsätts för aeroelastiska effekter. Några exempel är hängstag, kablar och sekundära förband. Det kommer att omfatta dynamiska analyser av konstruktioner i samverkan med vindflöden. Dessutom kommer sannolikheten för resonanseffekter som leder till utmattningsbrott att vara en av huvudfrågorna. Forskningsarbetet i formen av ett doktorandprojekt kommer att innefatta grundläggande studier i strukturdynamik, numeriska vindflödesanalyser (CFD) och materialutmattning. Data från tidigare och pågående mätningar, inklusive väderförhållanden och lasteffekter, kommer att användas för att validera resultaten. Projektet syftar till att öka kunskapen om vindinducerade vibrationer av slanka brokomponenter och – förutom en licentiatuppsats med vetenskapliga publikationer – resultera i riktlinjer för praktiserande broingenjörer.Abstract: New designs of bridges often involve slender and stiff structures for aesthetic reasons and to reduce material consumption. This may lead to problematic dynamic behaviour of the bridge as a whole or for individual components. The influence of wind loads and the aeroelastic effects are rarely treated in research and bridge design practice. Turbulence, vortex shedding and galloping may cause concerning vibrations and, in the worst case, lead to fatigue deterioration of the structural elements and failure. This project is aimed at slender bridge components subjected to aeroelastic effects. Examples are hangers, cables, and bracing members. It will involve dynamic analyses of structures in interaction with wind flows. Moreover, the probability of resonance effects leading to fatigue failure will be one of the major issues to study. The research work performed as a doctoral project will involve fundamental studies in the dynamics of structures, computational fluid dynamic (CFD) analyses, and fatigue of materials. Data from previous and ongoing monitoring campaigns, including weather conditions and structural response, will be used to validate the outcomes. The project aims to increase knowledge on wind-induced vibrations of slender bridge components and, besides a licentiate thesis with scientific publications, result in guidelines for practising bridge engineers.
Item type: