¿Análisis de las normas de diseño de resistencia al viento para puentes japoneses?
Con base en el proceso de formulación y los antecedentes de compilación de las especificaciones de diseño resistentes al viento japonesas para puentes, se analizan las especificaciones de diseño resistentes al viento que constituyen el sistema de especificaciones de diseño de puentes resistentes al viento y se señalan que las especificaciones japonesas de diseño resistente al viento son altamente operables y tienen características de sistema completo, con el fin de proporcionar referencia para la formulación y desarrollo de especificaciones de resistencia al viento de puentes en mi país.
1. Introducción
Con el rápido desarrollo del transporte, desde finales de la década de 1980, nuestro país ha construido más de 20 puentes de grandes luces con luces principales que superan los 400 m. Los puentes atirantados y los puentes colgantes son relativamente sensibles a los efectos del viento, y los efectos del viento, especialmente los efectos dinámicos, a menudo se convierten en factores de control en el diseño y construcción de estos dos puentes. Las "Especificaciones generales para el diseño de puentes y alcantarillas de carreteras" actuales de mi país (JTJ021-89) tienen regulaciones sobre cargas de viento estáticas, pero no son aplicables a puentes de gran luz. Incluso hay un espacio en blanco en el cálculo de la resistencia al viento durante el proceso. Diseño y construcción de puentes con resistencia dinámica al viento. Por lo tanto, con el apoyo activo de unidades nacionales y expertos involucrados en la investigación de la resistencia al viento de puentes, se resumieron los resultados de la investigación teórica y las pruebas en túneles de viento en puentes en mi país durante los últimos diez años, y los resultados de los códigos de diseño de resistencia al viento de puentes y Se hizo referencia a las normas de otros países y se las absorbió. Como parte de los resultados, se necesitaron tres años para compilar el primer documento guía de mi país para el diseño de puentes de gran luz con resistencia al viento: "Directrices para el diseño de puentes de carreteras con resistencia al viento" (en lo sucesivo, "Directrices para el diseño de puentes de carreteras con resistencia al viento"). como las Directrices).
En los más de cuatro años transcurridos desde que se publicaron las "Directrices", han desempeñado un gran papel rector en el diseño de resistencia al viento de puentes de grandes luces. Sin embargo, debido a la naturaleza extremadamente compleja de los efectos del viento y la respuesta de los puentes al viento, la profundidad y amplitud de esta guía no pueden abordar completamente los problemas involucrados en el diseño y verificación de la resistencia al viento de los puentes. Además, se deben incorporar nuevos conocimientos adquiridos a partir de investigaciones adicionales sobre la resistencia al viento de los puentes en los últimos años y una experiencia cada vez más rica acumulada en proyectos reales para llevar a cabo el diseño de la resistencia al viento de los puentes de manera más conveniente, efectiva y estandarizada. En 1997, el Ministerio de Transporte inició la preparación del "Código de diseño resistente al viento para puentes de carretera" (en adelante denominado el "Código"), una norma industrial de la República Popular China y el Ministerio de Comunicaciones de China. Aunque la compilación del Código está a punto de finalizar, su promulgación e implementación llevará algún tiempo. Aunque las "Especificaciones" son un paso adelante que las "Directrices", la construcción de puentes de luces largas en nuestro país está en ascenso, y la construcción de puentes de luces más grandes en ambientes de vientos más severos se encuentra en la etapa inicial de preparación. Además, el Código no resuelve completamente todos los problemas del diseño de puentes resistentes al viento, ni cubre todos los diferentes claros y diferencias. Japón es un vecino cercano de China y a menudo sufre fuertes tifones. Desde la década de 1960, se han construido uno tras otro muchos puentes de gran luz que cruzan el mar, representados por el puente Honshu Shikoku, y los estándares de diseño de los puentes resistentes al viento se han mejorado cada vez más. Este artículo toma el Código de diseño de resistencia al viento de puentes japonés (se utilizan caracteres japoneses sin afectar el significado) como ejemplo para explicar los cambios y el sistema del Código de diseño de resistencia al viento de puentes, con miras a proporcionar alguna referencia para la preparación y desarrollo de Código de diseño de resistencia al viento de puentes de mi país.
En segundo lugar, los cambios y los antecedentes de los estándares de diseño de resistencia al viento de puentes japoneses.
En los últimos 40 años, los estándares japoneses de diseño de resistencia al viento de puentes han sufrido varios cambios y gradualmente han formado un sistema completo.
En 65438-0959, el Ministerio de Construcción y los ferrocarriles estatales de Japón comenzaron a organizar el trabajo de investigación sobre el Puente de Enlace Honshu Shikoku (en adelante, el Puente de Enlace Shikoku). En 1961, el trabajo de investigación se confió a grupos privados japoneses y se creó entre el sector privado un comité de investigación técnica para este puente de cuatro enlaces. Bajo este comité, se formaron varios subcomités y el Subcomité de Diseño Resistente al Viento, encabezado por el Profesor Hirahichi Atsushi de la Universidad de Tokio, comenzó a trabajar en 1963. En ese tiempo, los conocimientos adquiridos a partir de las reflexiones sobre el antiguo puente de Tacoma en los Estados Unidos, dañado por el huracán, se han aplicado al nuevo puente de Tacoma, al puente de Waco en Japón y a puentes en el Reino Unido. Japón tiene una gran cantidad de puentes de gran luz que son muy importantes para la resistencia al viento y deben tener estándares unificados. Por lo tanto, se formularon las "Directrices e instrucciones para el diseño de resistencia al viento del puente Honshu Shikoku (1964)" (en adelante, "Directrices 64"), que luego se revisaron como "Directrices e instrucciones para el diseño de resistencia al viento del puente Honshu Shikoku ( 1964)".
En 1970, se estableció la Honshu Shikoku Liaison Bridge Corporation (en adelante, la comuna) para hacerse cargo del trabajo principal de investigación e investigación. Sin embargo, el trabajo confiado a grupos privados aún fue completado por. grupos privados y se estableció el Ministerio de Construcción Investigación Civil. La tarea principal del Comité de Investigación de Resistencia al Viento encabezado por el Dr. Okubo del Instituto es ① formular estándares de diseño de resistencia al viento que se adapten y absorban nuevos resultados de investigación después del "Puntero 67". (2) Establecer un punto de referencia para las pruebas en el túnel de viento. ③Observe el puente experimental resistente al viento y evalúe la precisión de la prueba del túnel de viento.
El resultado del trabajo de este subcomité fue la formulación de los "Criterios de diseño de resistencia al viento (1972)", "Criterios de diseño de resistencia al viento (1975)" y "Criterios de diseño de resistencia al viento (75)". Después de la revisión, se cambió a "Bases de diseño de resistencia al viento para el puente de contacto Honshu-Shikoku (1976)" (en adelante denominado "Básico 76") y "Bases de prueba en túnel de viento para el puente de contacto Honshu-Shikoku (1976)" (en adelante denominada "Base de prueba 76"). Entre los cuatro puentes, el puente Yindao, el puente Dawumen y el puente Lazhu, el trabajo del Comité de Investigación de la Resistencia al Viento dirigido por el Dr. Okubo finalizó en 1975.
Aunque el "Benchmark 76" se compiló basándose en los últimos resultados y opiniones de la investigación de la resistencia al viento en ese momento, también se descubrieron algunos fenómenos y problemas nuevos durante el proceso de implementación. Como no había tiempo suficiente para realizar investigaciones, tuvimos que adoptar una reserva de seguridad un poco más generosa en el diseño resistente al viento del puente.
En 1976, para abordar los problemas en la implementación del "Benchmark 76" y el "Test Benchmark 76" y analizar los datos de observación del puente experimental resistente al viento, un grupo resistente al viento encabezó por el profesor Tong Neigong de la Universidad Central se estableció entre el Subcomité de Investigación del sector privado. Desde finales de la década de 1970 hasta principios de la de 1980, fue un período de discusión e investigación. El tramo medio del puente Akashi Kaikyo se cambió a casi 2000 m. Garantizar la resistencia al viento del puente Akashi Kaikyo fue una cuestión muy importante. Durante el período de 1982 a 1987, basándose en los resultados de la investigación de la resistencia al viento de varios esquemas de diseño del puente Akashi Kaikyo y algunos nuevos conocimientos sobre la resistencia al viento del puente, el Subcomité de Investigación de la Resistencia al Viento compiló el "Puente Akashi Kaikyo".
En 1989, el estudio del Cuarto Puente fue transferido de la Sociedad de Ingeniería Civil al Comité de Estudio de Puentes Marinos. Al mismo tiempo, se creó un comité de protección contra la intemperie encabezado por el profesor Rixiong Miyata de la Universidad Nacional de Yokohama. revise el "Akashi Essentials (Caso) 88" fue parcialmente revisado, y los "Akashi Kaikyo Bridge a prueba de viento Fundamentos e interpretaciones del diseño (1990)" (en lo sucesivo, Akashi Essentials 90) se complementaron y revisaron al original "Test Essentials 76 " y se formularon los "Fundamentos e interpretaciones del diseño a prueba de viento del puente Akashi Kaikyo (1990)". Ohashi (1990) Fundamentos de las pruebas del túnel de viento" (en adelante, "Fundamentos de las pruebas de Akashi 90").
Al determinar el "Método Akashi 90" y el "Método de prueba Akashi 90", el comité formuló las "Normas e interpretaciones de diseño de resistencia al viento de Onomichi, Imabari (1994)" (en adelante, "Onomichi, Imabari , Puente Uraishima"), el comité también resumió los resultados de la investigación obtenidos después de la prueba del modelo de puente completo del túnel de viento a gran escala "Akashi Essentials" y el diseño resistente al viento del puente Akashi Kaikyo, el puente Tatara y el puente Uraishima. Se formuló el Punto de referencia de diseño de resistencia al viento (Caso) (1998) (en adelante denominado Punto de referencia (Caso) 98). A continuación se muestra una comparación de la construcción de los cuatro puentes y el desarrollo de puntos de referencia de diseño resistentes al viento.
1959 Construcción del ferrocarril estatal provincial-japonés; investigación y estudio sobre la construcción del cuarto puente en la ciudad de Pingjing.
En 1963, el comité de diseño de resistencia al viento de la sociedad civil desarrolló "Pointer 64" y "Pointer 67".
En 1970, se fundó el Grupo Sigong.
En 1971, se estableció en Okubo un subcomité de resistencia al viento de la sociedad civil.
Puente experimental de resistencia al viento 1972 ~ 1974 Punto de referencia de observación 72
1975 El "punto de referencia 75" y el "punto de referencia 76" fueron formulados por el Subcomité de Investigación de Resistencia al Viento de una organización privada.
En 1976, el puente Damingmen inició la "prueba de referencia 76"
En 1977, el puente Yindao comenzó su construcción.
En 1978 se inició la construcción de la Segunda Línea Sakaguchi.
1980 "Puntos de prueba 80" Observación de vibración de puente real
1984 Prueba de vibración de puente real (puente Omumon, puente Nanboku Sanseto, puente Kamishishima, puente Oshima, etc.)
1988 Se inició la construcción del puente Akashi Kaikyo, se inició el puente Kurushima "Akashi Essentials (Caso) 88"
1989 Reunión de estudio del Puente Oceánico, se estableció el Comité de Resistencia al Viento, Túnel de viento a gran escala del Puente Akashi Kaikyo Experimento con "Esenciales de Akashi 90" Rio Miyata.
1990 ~ 1997 Prueba en túnel de viento a gran escala del puente Tatara "Prueba Akashi 90 Essentials"
Prueba en túnel de viento a gran escala del puente Kurushima "Onomichi, punto de referencia actual 94"
1998 "Benchmark (Caso) 98" es la finalización del Puente Akashi Kaikyo.
La Línea Imabari se completó en 1999
3 Características de cada punto de referencia de diseño resistente al viento
La preparación de puntos de referencia de diseño resistente al viento y la construcción de. Los puentes de gran luz se restringen mutuamente y se promueven mutuamente.
Las características de cada punto de referencia de diseño resistente al viento que constituyen el sistema de punto de referencia de diseño resistente al viento del puente son las siguientes:
1. "Pointer 64"
(1) Establecer las características básicas del viento. que consideran la distribución de altura y otros factores.
(2) Se propone un método básico de fijación de la velocidad del viento considerando el periodo de retorno.
(3) Determine que la velocidad del viento de verificación de la vibración autoexcitada sea 1,2 veces la velocidad del viento de diseño.
2. "Puntero 67"
(1) Se determina que la velocidad básica del viento en el estrecho de Wumeng es de 50 m/s y en otras zonas es de 45 m/s.
(2) Considere períodos de 100 y 150 años.
(3) El límite de velocidad del viento durante el período de construcción es de 30 años.
(4) Corregir la velocidad del viento de diseño en función de la relación entre el grado de turbulencia y el tamaño estructural.
(5) Según la velocidad del viento, los ángulos de ataque considerados en el diseño son 5° y 10°.
3."Benchmark 72"
(1) Aclara el proceso de diseño de resistencia al viento.
(2) La velocidad básica del viento se divide en cuatro regiones, con un período de retorno de 150 años.
(3) Modificar la carga de viento de diseño considerando la respuesta de la ráfaga.
(4) Se establecen el punto de referencia y el error permitido de la prueba del túnel de viento.
(5)El ángulo de ataque es de 7°.
4. "Benchmark 75"
(1) La velocidad básica del viento se divide en cinco áreas.
(2) Modificar la distribución de altura de la velocidad del viento.
(3) Modificar el coeficiente de aumento de tensión permitido al considerar la carga del viento.
(4) Determinar la carga de viento durante la construcción de energía nuclear.
(5) La prueba del modelo de torre principal se agregó a la prueba comparativa del túnel de viento.
5."Benchmark 76"
(1) Para ser coherente con las bases de diseño de la superestructura, el método de cálculo de la carga de viento se ha modificado parcialmente.
(2) En "Wind Tunnel Testing Essentials 80", se agregó el contenido de la creación de modelos y la compilación de resultados de pruebas.
6. "Akashi Necessities 90"
(1) Punto de referencia especial del puente Akashi Kaikyo
(2) La velocidad básica del viento cambió a 46 m/s
(3) Cambiar la influencia de la respuesta de las ráfagas de la corrección de la velocidad del viento a la corrección de la carga del viento y agregar el método de análisis de la respuesta de las ráfagas en el apéndice.
(4) La amortiguación estructural se puede dividir en amortiguación por flexión y amortiguación por torsión.
(5) Se estipula que se debe analizar y comprobar la respuesta de la ráfaga.
(6) Compruebe si el ángulo de ataque es de 3°.
(7) En el ensayo de vibración autoexcitada se considera el cambio temporal de la velocidad del viento.
(8) Los elementos esenciales de la prueba en túnel de viento incluyen la prueba en túnel de viento de la torre principal una vez completado el puente.
7. "Wei·Jin Daozhi·Benchmark 94"
(1) Puntos de referencia especiales resistentes al viento para las líneas de cola y Jinzhi.
(2) Establezca la velocidad básica del viento, la distribución de la altura de la velocidad del viento y la intensidad de la turbulencia de la ruta del canal de cola.
(3) Corrección de la carga de viento basada en los resultados del análisis de respuesta de las ráfagas.
(4) Incrementar la inspección de la vibración del viento y la lluvia del cable.
8. "Benchmark (Caso) 98" resume los resultados de la investigación experimental del modelo de puente completo de túnel de viento a gran escala.
Cuatro. Conclusión
Además de los criterios de diseño de resistencia al viento anteriores aplicables a puentes de luces largas, Japón también compiló las "Directrices de diseño de resistencia al viento para puentes de carreteras" en 1991 para puentes con luces inferiores a 200 m. Durante los últimos 40 años, con la construcción de puentes en Japón, se ha formado un sistema completo de pautas de diseño de resistencia al viento de puentes. La sociedad civil desempeña un papel muy importante en la preparación de puntos de referencia de diseño. Cada punto de referencia tiene un tiempo y antecedentes diferentes, pero eso no significa que el nuevo punto de referencia sea más completo y avanzado que el anterior. Cada punto de referencia se formula considerando de manera integral factores como diferentes tramos de puentes, diferentes regiones, diferentes características del terreno de las ubicaciones de los puentes y diferentes requisitos para las pruebas en túneles de viento, y es altamente operable. Las pruebas en túneles de viento son un medio indispensable para el diseño, las pruebas y la investigación de puentes. Para evaluar correctamente los resultados de las pruebas en el túnel de viento,