С какими трудностями чаще всего сталкиваются инженеры при проектировании висячих мостов, как с ними справиться и что делать, чтобы свести риски к минимуму, сэкономить затраты и ускорить рабочий процесс?

Висячие мосты — особые объекты дорожной сети: из-за ультратонкого дизайна они в значительной степени зависят от вибраций ветра. Например, стальные мосты отличаются специфическим поперечным сечением главной балки. С одной стороны, это делает мост гибким, с другой — по той же причине — он уязвим. Чтобы спроектировать надежную конструкцию, нужно оптимизировать геометрию вантов и учесть множество факторов, включая динамическую ветровую нагрузку.

Без глубоких аналитических данных определить критическую скорость ветра для всех известных видов ветрового воздействия невозможно. Поэтому современные инженеры-мостостроители все чаще прибегают к динамическому анализу ветровой нагрузки, который позволяет подробно изучить:

  • образование вихревых потоков;
  • эффект синхронизации;
  • эффект галопирования;
  • вихревое возбуждение;
  • крутильную дивергенцию;
  • флаттер;
  • бафтинг.

Тут не обойтись без специального программного обеспечения. Один из высокотехнологичных продуктов для проектирования сложных вантовых мостов — RM Bridge компании Bentley Systems. Эта экспертная система доказала свою эффективность на крупнейших мировых проектах.

Опыт использования RM Bridge при проектировании моста в Норвегии

Аналитическое ПО RM Bridge показало себя с самой лучшей стороны при моделировании Хардангерского моста — самого длинного большепролетного висячего моста в Норвегии. Проект был разработан дорожным управлением Норвегии Statens Vegvesen в тесном сотрудничестве с TDA Norway и австрийским офисом компании Bentley Systems, который базируется в Граце.

Хардангерский мост перекинут через фьорд, в честь которого и получил свое название, в августе 2013 года. Сейчас этот мост входит в десятку самых протяженных висячих мостов в мире. Длина его главного пролета составляет 1310 метров, а расстояние между главными вантами — всего 14,5 метров. Это значит, что Хардангерский мост — один из самых гибких мостов на всей планете.

Вот некоторые из наиболее трудоемких задач, которые стояли перед инженерами в ходе реализации данного проекта:

  • анализ нелинейного поведения конструкции;
  • необходимость оптимизации геометрии вантов при проектировании вогнутого профиля;
  • анализ нелинейного поведения, вызванного транспортной нагрузкой;
  • оптимизация монтажных работ, ветровой нагрузки и вибраций.

Со всеми трудностями удалось справиться благодаря RM Bridge. Расчеты ветровой нагрузки и числовые исследования главной балки и пилона производились с помощью модуля CFD. Он описал воздушные потоки в зоне поперечного сечения посредством метода вихревых частиц.

В Норвегии продолжают использовать надежное ПО для строительства мостов и тоннелей, отвечающих высочайшим стандартам качества и безопасности. В их числе — беспаромная трасса E39, которая соединит Кристиансанд, Ставангер, Берген и Тронхейм.

«Значение масштабных висячих мостов в транспортной структуре трудно переоценить. Именно поэтому проектировать, строить, проверять и обслуживать их нужно с максимальной тщательностью. Качество работ по моделированию, возведению и эксплуатационному контролю должно быть безупречным. Срывы сроков недопустимы, цена малейшей ошибки инженера очень высока (это касается не только финансовых потерь). Особенно опасно недооценить влияние ветров на конструкцию моста. Очевидно, что с динамическим анализом такой сложности справится только специальное программное обеспечение. Модули RM Bridge «заточены» под интенсивный анализ мостов составного типа с длинными пролетами. Проектируете вы вантовый или канатный висячий мост, программные средства Bentley помогут выполнить все работы в срок и с максимальной эффективностью».

Комментарий эксперта Bentley Systems Россия

ИТ-инструменты для проектирования мостов — это узкоспециализированная экспертная система. Она способна автоматически находить оптимальные решения для любой проблемы, связанной с мостовой конструкцией. Использование специального ПО позволяет быстро справиться с трудностями и обеспечить эффективную и безопасную работу моста с помощью глобального многодетального анализа.

«Сочетание новаторских технологий, опыта первоклассных инженеров и надежного программного обеспечения, предназначенного для решения самых сложных задач, — тот фундамент, на котором в XXI веке необходимо возводить функциональные и долговечные мосты дорожной сети».

д-р Ванья Самек (Vanja Samec),
главный директор по RM Bridge,
Bentley Systems GmbH, Австрия