Kredit:CC0 Public Domain
Två forskare vid Ohio State University har byggt en modell för att ytterligare utforska svajandet som upplevs av Millennium Bridge i London. I deras papper publicerad i tidskriften Biologi bokstäver , Varun Joshi och Manoj Srinivasan beskriver sin modell och vad den visade.
Tillbaka år 2000, ingenjörerna som designade Londons Millennium Bridge blev förvånade över att upptäcka att massor av människor som gick över den under en invigningsceremoni fick den att skaka och svaja – två dagar senare, bron stängdes av säkerhetsskäl. I efterföljande studier, forskare fann att bron svajade på grund av fotgängares gångbeteende. När bron rörde sig något, de reagerade som någon som stod i en roddbåt och försökte hindra den från att kapsejsa. Alla dessa människor som reagerade orsakade en återkopplingsslinga som gjorde bron instabil. I denna nya ansträngning, forskarna har förbättrat tidigare modeller som byggts för att efterlikna brons beteende och lärt sig mer om skakningar och svängningar.
Forskarna byggde sin modell först 2015 med funktioner som tog hänsyn till sådana saker som effekten av individer som rör sig i låst steg, förändringar i vikt, eller till och med slumpmässiga handlingar som att människor vänder sig om. Men den modellen kunde inte ta hänsyn till energikostnaden för en individ som arbetar för att stabilisera sin gång. I deras nya modell, de har lagt till en förmåga att ta hänsyn till effekterna av justeringar som människor gör när de går på en instabil yta.
Forskarna upptäckte att brons vinkling inte krävde publiksynkronisering, vilket tidigare studier hade föreslagit var nödvändigt för att vingla för att komma igång. De fann också att folkmassor som synkroniserades och brons vinglar inte nödvändigtvis behövde ske samtidigt. Modellen visade också att när bron började vackla, människorna som gick på den vidgade sina steg, som krävde mer energi, men erbjöd mer stabilitet.
Går på en skakig bro. (a) Plattformsvängning med P ¼ 2, 4, 6 och 80 grupper av fotgängare som representerar ett motsvarande antal N ¼ 80, 240 eller 400 fotgängare. Det stabila tillståndet är oberoende av P, med undantag för tidsförskjutningar på grund av slumpmässig inledande fas. Vi ser sönderfallande svängningar för lågt N, oscillationer med flerstegsperiodicitet för mellanliggande N och tvåstegs periodiska oscillationer för stort N. (b) Plattformsstabilitetsoscillationsamplitud (root-mean-squad position of the steady-state motion) som funktion av N, visar tre kvalitativt olika regimer. (c) Brorörelse när tvåbenta (P ¼ 8) är identiska och oidentiska. (d) Orderparametervariation som visar att identiska tvåbenta synkroniserar men icke-identiska tvåbenta inte. Se elektroniskt tilläggsmaterial, videor för promenader. (e) Energikostnaden för att gå ökar när fotgängarna skakar bron, jämföra 400 fotgängarfodral (skakning) med 80 fotgängarfodral (ingen skakning). Går på ett skakat löpband. Fasta fasskillnaden som en funktion av (f) plattformsoscillationsamplitud och (g) plattformsoscillationsfrekvens. Fotgängare drar med sig svängningar till plattformen för vissa frekvenser och amplituder. Alla kvantiteter icke-dimensionella. Kreditera: Biologi bokstäver (2018). DOI:10.1098/rsbl.2018.0564
Ingenjörerna som arbetade med vinglingsproblemet behövde inte vänta på att den senaste modellen skulle fixa det, men – de installerade dämpare som dramatiskt minimerade både vinkling och svajning, gör bron säker för gångtrafik.
© 2018 Science X Network
