To evaluate the wind shielding effect of bridge towers with multiple limbs on high-speed trains, a wind tunnel test was conducted to investigate the aerodynamic characteristics of vehicles traversing multi-limb towers, which represented a combination of the steady aerodynamic coefficient of the vehicle-bridge system and wind environment around the tower. Subsequently, the analysis model of wind-vehicle-bridge (WVB) system considering the additional moments caused by lift and drag forces under nonuniform wind was proposed, and the reliability and accuracy of the proposed model of WVB system were verified using another model. Finally, the factors influencing the wind shielding effect of multi-limb towers were analyzed. The results indicate that the wind speed distributions along the span exhibit two sudden changes, and the wind speed generally decreases with increasing wind direction angle. The pitching and yawing accelerations of vehicles under nonuniform wind loads significantly increase due to the additional pitching and yawing moments. The sudden change values of the lateral and yawing accelerations caused by the wind shielding effect of multi-limb tower are 0.43 m/s2 and 0.11 rad/s2 within 0.4 s, respectively. The results indicate that the wind shielding effect of a multi-limb tower is the controlling factor in WVB systems.
The excessive wind-induced motion of tall buildings most frequently result from vortex shedding induced across-wind oscillations. This form of excitation is most pronounced far relatively flexible, lightweight and lightly damped structure, e.g. tall building. This paper discusses aerodynamic means for mitigating the across-wind vortex shedding induced in such situations. Emphasis is on the change of the building cross section to design the building with openings from side to side which provide pressure equalization and tend to reduced the effectiveness of across-wind forces by reducing their magnitudes and disrupting their spatial correlation. Wind tunnel test have been carried out on the Kumoh National University of Technology using rigid models with twenty-four kinds of opening shapes. Form these results, the effective opening shape, size and location for building to reducing wind-induced vortex shedding and responses are pointed out.
Past experience indicates that the majority of failures of electrical transmission tower structures occurred during high intensity wind events, such as downbursts. The wind load distribution associated with these localized events is different than the boundary layer wind profile that is typically used in the design of structures. To the best of the authors' knowledge, this study represents the first comprehensive investigation that assesses the effect of varying the downburst parameters on the structural performance of a transmission line structure. The study focuses on a guyed tower structure and is conducted numerically using, as a case study, one of the towers that failed in Manitoba, Canada, during a downburst event in 1996. The study provides an insight about the spatial and time variation of the downburst wind field. It also assesses the variation of the tower members' internal forces with the downburst parameters. Finally, the structural behaviour of the tower under critical downburst configurations is described and is compared to that resulting from the boundary layer normal wind load conditions.
Aerodynamic pressures and forces were measured on a model of a solar panel containing six slender, parallel modules. Of particular importance to system design is the aerodynamically induced torque. The peak system torque was generally observed to occur at approach wind angles near the diagonals of the panel ($45^{\circ}$, $135^{\circ}$, $225^{\circ}$ and $315^{\circ}$) although large loads also occurred at $270^{\circ}$, where wind is in the plane of the panel, perpendicular to the individual modules. In this case, there was strong vortex shedding from the in-line modules, due to the observation that the module spacing was near the critical value for wake buffeting. The largest loads, however, occurred at a wind angle where there was limited vortex shedding ($330^{\circ}$). In this case, the bulk of the fluctuating torque came from turbulent velocity fluctuations, which acted in a quasi-steady sense, in the oncoming flow. A simple, quasi-steady, model for determining the peak system torque coefficient was developed.
Due to the significant aerodynamic interference from sub-towers and surrounding tall buildings, the wind loads and dynamic responses on main tower of three-tower connected tall building typically change especially compared with those on the isolated single tall building. This paper addresses the wind load effects and equivalent static wind loads (ESWLs) of three-tower connected tall building based on measured synchronous surface pressures in a wind tunnel. The variations of the global shape coefficients and extremum wind loads of main tower structure with or without interference effect under different wind directions are studied, pointing out the deficiency of the traditional wind loads based on the load codes for the three-tower connected tall building. The ESWLs calculation method based on elastic restoring forces is proposed, which completely contains the quasi-static item, inertia item and the coupled effect between them. Then the wind-induced displacement and acceleration responses for main tower of three-tower connected tall building in the horizontal and torsional directions are investigated, subsequently the structural basal and floor ESWLs under different return periods, wind directions and damping ratios are studied. Finally, the action mechanism of interference effect on structural wind effects is investigated. Main conclusions can provide a sientific basis for the wind-resistant design of such three-tower connected tall building.
Yujing Wang;Weiwei Guo;He Xia;Qinghai Guan;Shaoqin Wang
Wind and Structures
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제38권6호
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pp.411-425
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2024
To investigate the optimal aerodynamic parameters of wind barriers for the T-beam of high-speed railway (HSR) bridge and the wind field of the wind barrier-train-bridge system, the three-component forces of the system and the wind pressure on the vehicle surface were tested and analyzed through the sectional model wind test. The effects of wind velocity, with/without wind barrier, the height of wind barrier, and the air permeability of the wind barrier on the aerodynamic characteristics of the train-bridge system are discussed. Additionally, a CFD numerical model is constructed to evaluate the wind environment of the bridge surface with/without the wind barrier, and the impact of wind barrier on the running safety of vehicles are analyzed. Comprehensively considering the running safety of the train and the wind-resistant stability of the bridge, it is more appropriate to set the wind barrier height H as 3.5 m and the porosity 𝛽 as 30% respectively.
In order to provide basic data to increase the efficiency and stability of seamanship at anchoring, the characteristics of the hull motion including dragging anchor due to external forces were observed at Mokpo and Jinhae anchorage for the avoidance of the typhoon. As a result, it is necessary to check the embedding motion and holding power of the anchor according to at initial position to decrease dragging anchor. Dragging anchor at anchorage seems to have been easily caused according to discrepancy between embedded anchor flukes and the towing direction due to the change in wind direction, rather than the wind speed. This discrepancy, thus, should be considered when anchoring. This test vessel with a small radius of curvature of the stem is relatively vulnerable to the influence of wind direction and wind speed, so it is easy to cause a decrease in the holding power due to an increase in the rate of turn. When the current speed is greater than or equal to 1 knot, the range of the rate of turn is reduced resulting in a relatively increased holding power. In addition, during the swing, the tension of the chain was high according to the angular velocity change of heading at three-quarters of the swing length rather than the left and right ends.
이 연구에서는 상용코드(AQWA)를 이용하여 규칙파 중 8점 계류 중인 플로팅 도크의 계류 장력과 운동응답특성을 고찰하였다. 연구의 목적을 달성하기 위해 수심 10 m 연안환경(파 진폭 1.05 m, 파주기 3.85 sec, 풍속 20.21 m/s, 풍향 및 조류방향 $90^{\circ}$, 입사파 ${\chi}=180^{\circ}$, $135^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 조건에서 수치 해를 적용하였다. 해석모델은 길이 140 m, 폭 32 m 및 높이 14.6 m의 강구조물로 현수선의 길이는 최대 120 m를 적용하였다. 해석결과 상하동요와 종동요는 선수파 보다 횡파에서 크게 나타났으며 계류 장력도 횡파와 풍하중에 의해 크게 작용하였다.
Considering the wind barriers induced aerodynamic characteristic variations of both bridge deck and trains, this paper studies the effects of wind barriers on the safety and stability of trains as they run through an urban rail transit cable-stayed bridge which tends to be more vulnerable to wind due to its relatively low stiffness and lightweight. For the bridge equipped with wind barriers of different characteristics, the aerodynamic coefficients of trains and bridge decks are obtained from wind tunnel test firstly. And then, the space vibration equations of the wind-train-bridge system are established using the experimentally obtained aerodynamic coefficients. Through solving the dynamic equations, one can calculate the dynamic responses both the trains and bridge. The results indicate that setting wind barriers can effectively reduce the dynamic responses of both the trains and bridge, even though more wind forces acting on the bridge are caused by wind barriers. In addition, for urban rail transit cable-stayed bridges located in strong wind environment, the wind barriers are recommended to be set with 20% porosity and 2.5 m height according to the calculation results of cases with wind barriers porosity and height varying in two wide ranges, i.e., 10% - 40% and 2.0 m to 4.0 m, respectively.
선박의 대형화에 따른 풍압면적의 증가 및 갑작스런 돌풍 등 자연환경의 급격한 변화 등으로 묘박 중인 선박이 주묘 되는 현상이 자주 발생되고 있다. 특히, 선박운항자의 관점에서는 풍속 및 파랑 등의 외력 변화에 따른 주묘 발생 시점 및 주묘 형태, 주묘시의 속력과 주변 선박 또는 장애물과의 충돌 가능성 등을 고려한 적절한 대응 방안이 모색되어야 한다. 본 논문은 실습선 한바다호가 단묘박으로 묘박 중 기상이 점점 악화되면서 실제로 주묘가 발생한 현상을 검토한 것으로, 묘박 당시의 풍압력, 유압력, 표류력, 선체운동 그리고 파주력 등을 분석하여 주묘의 발생 가능성 및 한계 외력을 고찰하였다. 또한, 당시의 외력 조건하에서 발생한 주묘패턴을 분석하여 선수방위 변화량, 스윙폭, 주묘 속도 등을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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