Cálculo Teórico y Verificación Experimental de las Fuerzas Aerodinámicas del Agua de Lluvia Impulsada por el Viento sobre la Viga Principal del Puente
Autores: Lei, Xu; Shen, Lian; Chen, Zhengqing; Zhang, Xuewen; Wei, Chenglong; Han, Yan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Cambios
Fuerza aerodinámica
Fuerza de impacto de gotas de lluvia
Método de cálculo
Intensidad de lluvia
Resultados experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Con respecto al tema de los cambios en la fuerza aerodinámica de la viga principal del puente bajo la acción de la lluvia impulsada por el viento, este artículo explora los cambios en la densidad del aire causados por la lluvia, la teoría de cálculo de la fuerza de impacto de las gotas de lluvia y su método equivalente simplificado ponderado por masa (MWEM), así como el método de cálculo del grosor de acumulación de agua en la superficie de la viga principal. El cálculo muestra que los cambios en la densidad del aire causados por la lluvia pueden ser ignorados, y el error del MWEM aumenta con el incremento de la intensidad de la lluvia; sin embargo, incluso con una intensidad de lluvia de 709 mm/h, las desviaciones en el valor del MWEM de la fuerza de impacto de las gotas de lluvia horizontal y vertical son solo de aproximadamente +5% y -4%, respectivamente. Luego, basándose en el análisis anterior, se proporciona un modelo de cálculo para las fuerzas aerodinámicas de tres componentes de la viga principal causadas por la lluvia bajo la acción de la lluvia impulsada por el viento. Finalmente, tomando dos secciones típicas de la viga principal como ejemplo, se realizan pruebas de fuerza estática de tres componentes en el modelo de la viga principal bajo diferentes intensidades de lluvia. Los resultados experimentales muestran que las variaciones del coeficiente de arrastre obtenidas a través del MWEM están en buena concordancia con los datos experimentales, lo que prueba la corrección del modelo teórico de la fuerza de impacto de las gotas de lluvia. Pero para el coeficiente de sustentación y el coeficiente de torque, las diferencias entre los valores teóricos y experimentales son mucho más significativas que el coeficiente de arrastre, y aumentan con el incremento de la intensidad de la lluvia. Se puede ver que el modelo de acumulación en la superficie y la influencia de la intensidad de la lluvia necesitan ser explorados más a fondo. En resumen, el método de cálculo teórico para la fuerza aerodinámica adicional de la lluvia impulsada por el viento sobre la viga principal propuesto en este artículo es conveniente y práctico, y puede proporcionar una cierta referencia para la evaluación rápida de la seguridad de los puentes bajo condiciones meteorológicas extremas.
Descripción
Con respecto al tema de los cambios en la fuerza aerodinámica de la viga principal del puente bajo la acción de la lluvia impulsada por el viento, este artículo explora los cambios en la densidad del aire causados por la lluvia, la teoría de cálculo de la fuerza de impacto de las gotas de lluvia y su método equivalente simplificado ponderado por masa (MWEM), así como el método de cálculo del grosor de acumulación de agua en la superficie de la viga principal. El cálculo muestra que los cambios en la densidad del aire causados por la lluvia pueden ser ignorados, y el error del MWEM aumenta con el incremento de la intensidad de la lluvia; sin embargo, incluso con una intensidad de lluvia de 709 mm/h, las desviaciones en el valor del MWEM de la fuerza de impacto de las gotas de lluvia horizontal y vertical son solo de aproximadamente +5% y -4%, respectivamente. Luego, basándose en el análisis anterior, se proporciona un modelo de cálculo para las fuerzas aerodinámicas de tres componentes de la viga principal causadas por la lluvia bajo la acción de la lluvia impulsada por el viento. Finalmente, tomando dos secciones típicas de la viga principal como ejemplo, se realizan pruebas de fuerza estática de tres componentes en el modelo de la viga principal bajo diferentes intensidades de lluvia. Los resultados experimentales muestran que las variaciones del coeficiente de arrastre obtenidas a través del MWEM están en buena concordancia con los datos experimentales, lo que prueba la corrección del modelo teórico de la fuerza de impacto de las gotas de lluvia. Pero para el coeficiente de sustentación y el coeficiente de torque, las diferencias entre los valores teóricos y experimentales son mucho más significativas que el coeficiente de arrastre, y aumentan con el incremento de la intensidad de la lluvia. Se puede ver que el modelo de acumulación en la superficie y la influencia de la intensidad de la lluvia necesitan ser explorados más a fondo. En resumen, el método de cálculo teórico para la fuerza aerodinámica adicional de la lluvia impulsada por el viento sobre la viga principal propuesto en este artículo es conveniente y práctico, y puede proporcionar una cierta referencia para la evaluación rápida de la seguridad de los puentes bajo condiciones meteorológicas extremas.