ГОСТ Р 59625-2022

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дороги автомобильные общего пользования

МОСТОВЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Правила расчета и подтверждения аэроупругой устойчивости

Automobile roads of the general use. Bridge constructions. The rules of the aeroelastic stability. Calculation and verification

ОКС 93.040

Дата введения 2022-04-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Мастерская мостов" (ООО "Мастерская мостов"), Открытым акционерным обществом "Институт Гипростроймост" (ОАО "Институт Гипростроймост"), Новосибирским государственным техническим университетом (НГТУ), Акционерным обществом "Институт Гипростроймост - Санкт-Петербург" (АО "Институт Гипростроймост - Санкт-Петербург"), Федеральным государственным унитарным предприятием "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 "Автомобильные дороги"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 января 2022 г. N 10-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на мостовые сооружения, расположенные на автомобильных дорогах общего пользования (далее - автомобильные дороги), в том числе при прохождении автомобильных дорог общего пользования по территории населенных пунктов.

Настоящий стандарт устанавливает правила расчета и подтверждения аэроупругой устойчивости новых, реконструируемых и подвергаемых капитальному ремонту мостовых сооружений постоянного типа, а также пешеходных мостов.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие документы:

ГОСТ 4401 Атмосфера стандартная. Параметры

ГОСТ 33390 Дороги общего пользования. Мосты. Нагрузки и воздействия

СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"

СП 35.13330.2011 "СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы"

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 аэродинамика: Раздел механики сплошных сред, изучающий законы движения воздуха и силы, действующие на обтекаемые тела.

3.2 аэродинамические весы: Устройство для измерения аэродинамических сил, действующих на обтекаемую воздухом модель.

3.3 аэродинамические гасители колебаний: Конструктивные приспособления, изменяющие характер обтекания конструкции ветровым потоком с целью подавления аэроупругих колебаний.

3.4 аэродинамическая труба; АДТ: Техническое устройство, предназначенное для исследования взаимодействия воздушного потока с различными объектами.

3.5 аэроупругость: Область прикладной механики, в которой изучается взаимодействие упругой системы с потоком газа (воздуха).

3.6 аэроупругая устойчивость: Способность мостовой конструкции сопротивляться развитию негативных явлений аэроупругой неустойчивости, таких как вихревое возбуждение, галопирование, бафтинг, флаттер и др.

3.7 бафтинг: Вынужденные колебания конструкции или отдельных ее элементов в спутном следе, возникающем при обтекании ветровым потоком другой конструкции, расположенной с наветренной стороны.

3.8 базовая скорость ветра в районе строительства: Скорость ветра на уровне 10 м от поверхности земли, осредненная на 10-минутном интервале с периодом повторяемости 5 лет (превышаемая один раз в 5 лет, с вероятностью ежегодного превышения 20%).

3.9 вихревое возбуждение: Колебания сооружения поперек потока в узком диапазоне скоростей ветра, возникающие при совпадении одной из собственных частот колебаний сооружения с частотой схода вихрей дорожки Кармана.

3.10 вычислительная гидроаэродинамика; CFD: Раздел механики жидкости и газа, включающий совокупность математических и численных методов, предназначенных для решения проблем, связанных с потоками жидкости или газа, в том числе с ветровым потоком в приземном слое атмосферы.

3.11 галопирование: Автоколебания поперек потока, вызванные отрицательным аэродинамическим демпфированием, возникающие, когда профиль сооружения имеет отрицательные значения производной подъемной силы по углу атаки.

3.12 изгибно-крутильный флаттер: Совместные изгибно-крутильные самовозбуждающиеся колебания, характеризующиеся неограниченно и резко возрастающей амплитудой.

3.13 аэродинамические исследования: Физические или численные исследования.

3.14 численные исследования: Моделирование обтекания конструкции ветровым потоком методами вычислительной гидроаэродинамики при помощи численных алгоритмов с целью определения аэродинамических сил, коэффициентов аэродинамических сил и границ аэроупругой устойчивости конструкции.

3.15 физические исследования: Испытания физических моделей сооружения в аэродинамических трубах.

3.16 критерии подобия: Условия равенства одноименных чисел подобия для натурной и модельной конструкции.

3.17 критическая скорость галопирования, изгибно-крутильного и срывного флаттера, бафтинга, дивергенции: Скорость начала соответствующего аэроупругого явления.

3.18 критическая скорость вихревого возбуждения: Скорость, соответствующая максимальным амплитудам вихревого возбуждения (резонансная скорость).

Примечание - При этом в окрестностях критической скорости (в так называемой области захвата) также происходят колебания вихревого возбуждения, но с меньшими амплитудами.

3.19 ландшафтная аэродинамическая труба: Тип аэродинамической трубы с длинной рабочей частью, предназначенной для моделирования распределения по вертикали скорости и турбулентных характеристик приземного слоя атмосферы.

3.20 натурное сооружение (натурная конструкция): Частично или полностью построенное мостовое сооружение.

3.21 нормативная скорость ветра: Скорость ветра на высоте конструкции, осредненная на 10-минутном интервале с периодом повторяемости 5 лет (превышаемая один раз в 5 лет, с вероятностью ежегодного превышения 20%).

3.22 приземный слой атмосферы: Прилегающий к земной поверхности слой атмосферы, свойства которого в основном определяются взаимодействием с земной поверхностью.

3.23 полная динамически-подобная модель: Модель всего сооружения или его части, созданная с соблюдением основных критериев подобия так, что возможность колебаний обеспечивается за счет деформаций самой модели.

3.24 расчетная скорость ветра: Скорость ветра на высоте конструкции, осредненная на 10-минутном интервале с периодом повторяемости n лет (превышаемая один раз в n лет, с вероятностью ежегодного превышения).

3.25 секционная геометрически-подобная модель: Модель секции, представляющая собой жесткую конструкцию, в которой соблюдается геометрическое подобие конструктивных элементов пролетного строения.

3.26 секционная динамически-подобная модель: Модель участка пролетного строения, созданная с соблюдением основных критериев подобия путем установки секционной геометрически-подобной модели на упругие подвесы так, что возможность колебаний модели обеспечивается за счет деформаций упругих подвесов.

3.27 спектр частот мостового сооружения: Упорядоченный по значениям набор частот собственных колебаний.

Примечание - Первой считается форма колебаний с наименьшей частотой (с наибольшим периодом).

3.28 срывной флаттер: Самовозбуждающиеся колебания конструкции с частотой, близкой к собственной частоте крутильных колебаний, связанные с гистерезисом зависимости крутящего момента от угла атаки.

3.29 турбулентное движение: Трехмерное нестационарное движение ветрового потока в приземном слое атмосферы, при котором скорость и давление изменяются хаотично, неупорядоченно во времени и пространстве.

3.30 турбулентность: Мера изменчивости скорости ветра при турбулентном движении в приземном слое атмосферы, характеризующаяся спектром пульсаций скорости, интенсивностью турбулентности, определяемой как отношение стандартного отклонения пульсаций скорости к среднему значению скорости.

3.31 экранный эффект: Эффект изменения характера обтекания и аэродинамических сил, действующих на конструкцию, расположенную близко к поверхности земли/воды (подстилающей поверхности).

     4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения с соответствующими определениями:

- амплитуда аэроупругих колебаний, м;

- число Ден-Гартога;

- максимальная амплитуда колебаний при вихревом возбуждении, м;

- максимальная относительная амплитуда колебаний при вихревом возбуждении;

- предельно допустимая амплитуда колебаний, м;

- характерная ширина поперечного сечения ПС, м;

- ширина секционной модели, м;

- число Коши;