isicad: Самый длинный мост Норвегии: технологии Bentley в действии

От редакции isicad.ru: Четыре года назад isicad.ru имел удовольствие взять интервью «Bentley RM Bridge решает любую задачу проектирования и анализа мостов» у автора сегодняшней статьи. Воспроизводим с очевидными обновлениями опубликованные в 2011 году биографические данные.

Ваня Самец Дипломированный инженер в области гражданского строительства (Университет Любляны, Словения), госпожа Самец обладает двадцатишестилетним (в 2015 году – уже 30 лет!) опытом технических исследований, практической проектной работы и разработки ПО в различных исследовательских и проектных организациях – Институте строительства, сейсмической инженерии и компьютерных исследований в Любляне, словенской инженерной фирме RC Celje, TDV/Bentley Systems (Австрия). Она принимала участие в нескольких масштабных проектах по строительству мостов в Корее, Гонконге, Тайване и Австрии. С 2008 г. она является директорам по глобальным продажам решения RM Bridge в компании Bentley Systems (в 2015 – уже главный директор по RM Bridge).

Имеет смысл привести один ответ из тогдашнего интервью:

RM Bridge – это профессиональный программный пакет – инструмент комплексной поддержки создания мостов: их анализа, проектирования и поддержки производства. Эта система была разработана много лет назад инженерами-мостостроителями для инженеров-мостостроителей и с тех пор постоянно совершенствуется в соответствии с потребностями, которые возникают в мостостроительной отрасли разных стран. В этом – главная причина долгосрочной живучести и актуальности RM Bridge. Программный пакет включает в себя специализацию для самых разнообразных типов мостов и применяемых технологий. Дело в том, что разные проекты часто требуют разного типа анализа (линейного или нелинейного, статического или динамического) – и все они поддерживаются системой RM Bridge.

Инновационным подходом Bentley стала методология BrIM – Bridge Information Modelling, которая предоставляет пользователям эффективно взаимодействующий между собой набор продуктов для поддержки жизненного цикла моста: Планирование – Анализ – Проектирование – Строительство – Эксплуатация и сопровождение. RM Bridge охватывает большую часть этих компонентов и реализует связи с другими этапами поддержки жизненного цикла.

Висячие мосты с большими пролетами - одновременно наиболее ценные и наиболее уязвимые активы дорожной сети. Роль этих мостов в транспортной сети обуславливает тот факт, что их проектирование, строительство, отслеживание состояния и техническое обслуживание должны выполняться с особой тщательностью. На стадии проектирования инженеры-мостостроители сталкиваются с широким рядом проблем, требующих разрешения. Эти проблемы включают нелинейное поведение структуры, необходимость оптимизации геометрии вантов и воздействие ветра.

Рис.1 Хардангерский мост

Одной из сложностей нелинейного анализа мостовых конструкций является постоянное изменение конструктивной системы. Для висячих мостов требуется проведение особых процедур по оптимизации. При проектировании вантовых и висячих мостов с большими пролетами инженеры должны учитывать динамическую ветровую нагрузку. Причина значительной подверженности этих структур ветровой вибрации кроется в их уникальном ультратонком дизайне. В частности, стальные мосты отличаются особенно гибким поперечным сечением главной балки. Для определения критической скорости ветра для всех известных видов ветрового воздействия необходимо применять сложные аналитические методы. Как следствие, динамический анализ ветровой нагрузки приобретает все большее значение для инженеров-мостостроителей. Составными частями этого анализа является изучение образования вихревых потоков, эффекта синхронизации, галопирования, вихревого возбуждения, крутильной дивергенции, флаттера и бафтинга.

В наше время важнейшую поддержку в процессе проектирования оказывает специальное программное обеспечение. Один из таких продуктов - RM Bridge компании Bentley. Он был опробован в ходе крупнейших проектов и получил всемирное признание в качестве экспертной системы, способной находить решения практически любых проблем, связанных с проектированием и анализом мостов.

Программный пакет RM Bridge от Bentley Systems позволяет проектировать мосты в любом числе измерений

ПО RM Bridge было с успехом использовано в ходе проектирования Хардангерского моста (Рис. 1), самого длинного большепролетного висячего моста в Норвегии. Этот мост, раскинувшийся над фьордом Хардангер, был открыт в августе 2013 года. Длина главного пролета Хардангерского моста, находящегося на десятом месте в списке длиннейших висячих мостов в мире, составляет 1310 метров. Проект моста был разработан дорожным управлением Норвегии Statens Vegvesen в тесном сотрудничестве с TDA Norway и австрийским офисом компании Bentley Systems, базирующимся в г. Грац.

Мостовое полотно состоит из ортотропной стальной коробки с соотношением ширина/глубина 17,3/3,2 м. Жесткость главной балки является относительно небольшой по сравнению с другими мостами с подобными пролетами. Расстояние между главними вантами составляет лишь 14,5 метров. Это означает, что Хардангерский мост - один из наиболее гибких мостов в мире (Рис. 2).

Рис.2 Главные ванты

В число проблем, возникших в ходе реализации этого проекта, входило в высшей степени нелинейное поведение конструкции, необходимость оптимизации геометрии вантах при проектировании вогнутого профиля; нелинейное поведение, вызванное транспортной нагрузкой, а также оптимизация монтажных работ, ветровой нагрузки и вибраций.

Расчеты ветровой нагрузки и числовые исследования главной балки и пилона были произведены с помощью модуля CFD, который использует метод вихревых частиц для описания воздушных потоков в зоне поперечного сечения (Рис. 3).

Рис.3 Расчет CFD

В Норвегии ведется реализация ряда проектов, связанных с мостостроением и строительством тоннелей, требующих применения новаторских технологий, участия опытных инженеров и использования надежного ПО. В их числе - строительство трассы E39, соединяющей Кристиансанд, Ставангер, Берген и Тронхейм и призванной стать беспаромным маршрутом.