Analysis of aerodynamic stability of long-span suspended bridges
Translated title
Aeroelastisk stabilitetsanalyse af store hængebroer
Author
Carepa Cordeiro, Carlos
Term
4. term
Education
Publication year
2018
Submitted on
2018-06-07
Pages
76
Abstract
I 1820 åbnede Union Chain Bridge (137 m) og bandt England og Skotland sammen. I 1931 passerede George Washington Bridge i New York milepælen på 1.000 m fri spænd. Siden da er spændvidderne vokset, mens kravene om lette, slanke og fleksible konstruktioner med stor kapacitet er blevet skærpet. Det gør vindpåvirkning og aerodynamik afgørende, som den tragiske hændelse med Tacoma Narrows Bridge i 1940 viste. Denne afhandling præsenterer en aerodynamisk analyse af tre systemer baseret på opskalerede modeller af en referencebro: Storebæltsbroen (Danmark). Målet er at beskrive og vurdere en fremgangsmåde til at undersøge, hvornår flutter begynder i langspændte systemer. Flutter er selvforstærkende svingninger, som kan opstå, når vinden interagerer med en bro, og som i værste fald kan føre til skader. Tilgangen bygger på en ny teori, der adskiller sig fra den udbredte Scanlan-metode i broaerodynamik. Proceduren spænder fra at definere kablers geometri og stivhed til at bestemme aerodynamiske parametre – altså hvordan form og materialer påvirker luftstrømmen og broens bevægelser. Afhandlingen fokuserer på at gøre metoden gennemsigtig og anvendelig, så ingeniører bedre kan vurdere vindstabilitet og forebygge vindfremkaldte vibrationer i meget lange broer.
In 1820, the Union Chain Bridge (137 m) opened, linking England and Scotland. In 1931, New York’s George Washington Bridge surpassed the 1,000 m span milestone. Since then, spans have grown while bridges are expected to be lighter, slimmer, and more flexible, yet carry increasing traffic. This makes wind effects and aerodynamics crucial, as the 1940 Tacoma Narrows Bridge collapse starkly illustrated. This thesis presents an aerodynamic analysis of three systems based on larger-scale models of a reference bridge: the Great Belt Bridge in Denmark. The aim is to describe and evaluate a procedure for identifying when flutter begins in long-span systems. Flutter is a self-sustaining vibration caused by wind–structure interaction that can escalate and damage a bridge. The approach is built on a new theory that differs from the widely used Scanlan method in bridge aerodynamics. The procedure runs from defining cable geometry and stiffness to determining aerodynamic parameters—how shape and materials influence airflow and motion. The focus is on making the assessment method clear and usable, so engineers can better evaluate wind stability and help prevent wind-induced vibrations in very long bridges.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents