2022. — Т 9. — № 2 - перейти к содержанию номера...

Постоянный адрес этой страницы - https://t-s.today/01sats222.html

This article metadata is also available in English

DOI: 10.15862/01SATS222 (https://doi.org/10.15862/01SATS222)

Полный текст статьи в формате PDF (объем файла: 1.2 Мбайт)

Ссылка для цитирования этой статьи:

Крутиков, О. В. Оценка форм собственных колебаний пролетных строений моста при мониторинге / О. В. Крутиков, И. Ш. Гершуни, Д. И. Рыжов // Транспортные сооружения. — 2022. — Т 9. — № 2. — URL: https://t-s.today/PDF/01SATS222.pdf. — DOI: 10.15862/01SATS222. (дата обращения: 20.04.2024).

Оценка форм собственных колебаний пролетных строений моста при мониторинге

¹Крутиков О.В., ^1,2Гершуни И.Ш., ¹Рыжов Д.И.

¹ООО «Т.К.М.», Москва, Россия
²ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта (МИИТ)», Москва, Россия

Автор, ответственный за переписку: Крутиков Олег Владимирович, e-mail: ovkru@mail.ru

 Аннотация. В последние 20–30 лет на сети автомобильных дорог России все большее распространение получает мониторинг состояния мостов в период эксплуатации. При мониторинге обеспечивается контроль моста на постоянной основе в непрерывном режиме.

Задачей, стоящей перед разработчиками систем мониторинга, является расширение спектра параметров, которые в реальном времени могут быть использованы для контроля состояния моста и безопасных условий его эксплуатации. Одним из путей является использование косвенных параметров, получаемых в результате обработки прямых данных. Необходимы соответствующие алгоритмы преобразования информации, регистрируемой датчиками системы и получения новых параметров.

Важнейшими характеристиками конструкции являются динамические характеристики, к которым относят частоты и амплитуды форм собственных колебаний, декременты колебаний. В настоящей статье рассматривается методика оценки динамических характеристик моста, а именно, частот и амплитуд форм собственных колебаний с использованием экспериментальных данных.

Рассмотрена математическая модель динамической системы, совершающей свободные колебания, в виде системы с одним входным сигналом и n выходными сигналами. Приведены формулы частотной характеристики модели и ее составляющих: амплитудной и фазовой характеристик системы. Для вычисления частотной характеристики необходимы спектры мощности и взаимные спектры-мощности, которые получают с использованием преобразований Фурье сигнала.

В статье показано, как с целью уменьшения случайной ошибки оценивать взаимный спектр, разбивая реализации на несколько смежных отрезков (сегментов) длиной T каждый. Итоговый спектр (периодограмму) получают как среднее арифметическое спектров сегментов.

Системы мониторинга с помощью акселерометров, измеряющих линейные ускорения конструкции, регистрируют выходные сигналы. В качестве источника входного сигнала рассматривается один из акселерометров. Согласно предложенной математической модели частотная характеристика собственных колебаний системы характеризует амплитуды и знаки перемещений конструкции в точке размещения акселерометров на различных частотах.

Рассмотренный авторами математический аппарат применен к данным, полученным на реальном объекте: мостовом переходе через р. Волга на автомобильной дороге Н. Новгород-Шахунья-Киров в Нижегородской области — Борский мост. Мониторинг состояния моста ч/р Волга по назначению является контрольным и исследовательским, по форме представления информации в течение времени — непрерывным, по скорости и синхронности опроса датчиков — динамическим. Цель мониторинга — наблюдение за работой конструкции моста и условиями его эксплуатации, включающее в себя технический контроль параметров напряженно-деформированного состояния (НДС). Приводятся характеристики моста и действующей системы мониторинга. Приводятся результаты численных расчетов арочного пролетного строения на колебания.

Авторами выполнены расчеты периодограмм средствами математического пакета MathCad с использованием сигналов двух акселерометров.

С целью оценки частот и амплитуд форм колебаний пролетного строения с использованием данных мониторинга были выполнены расчеты периодограмм с помощью программы «СпектрКатКросс», реализующий предложенный алгоритм. Показано соответствие результатов программы результатам расчетов по программе MathCad.

Расчетные и экспериментальные формы колебаний пролетного строения близки. В результате использования предложенной математической модели достоверность данного сопоставления обеспечивается как в части частот, так и в части амплитуд.

Ключевые слова: мониторинг технического состояния моста; исследовательский мониторинг; контрольный мониторинг; напряженно-деформированное состояние; НДС; преобразование Фурье; спектр мощности; взаимный спектр; формы собственных колебаний; частотная характеристика модели; периодограмма; динамический мониторинг

Скачать