Патент на изобретение №2299410
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА АВТОМОБИЛЬНОГО МОСТА
(57) Реферат:
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки технического состояния строительных конструкций, а именно ресурса автомобильного моста. Оценку остаточного ресурса автомобильного моста проводят по параметрам экспериментальных амплитудно-частотных характеристик под воздействием нагрузки, измерения проводят в два этапа с интервалом между ними не менее 0,05 проектного ресурса моста. При этом определяют текущие значение скоростей или ускорений в крайних угловых точках верхней плиты ригеля моста под воздействием движущейся колонны транспортных средств из не менее 5 автомашин каждая весом 19-20 т, с интервалом 10-30 м, со скоростью 40, 50, 60 км/час. Проводят численное интегрирование, осуществляют вейвлет-преобразование, получают спектрограммы перемещений на всех режимах движения колонн. Определяют скорость изменения частоты зоны максимальных амплитуд за интервал времени
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при оценке технического состояния строительных конструкций, а именно ресурса автомобильного моста. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ оценки остаточного ресурса строительных конструкций по параметрам экспериментальных амплитудно-частотных характеристик под воздействием механических нагрузок (см. Патент РФ № 2161788, опубл. 10.01.2001.) Недостатком его является большая трудоемкость, недостаточная точность. В изобретении решается задача снижения трудоемкости и повышения точности определения ресурса. Решение указанной задачи достигается следующим образом. Оценку остаточного ресурса автомобильного моста проводят по параметрам экспериментальных амплитудно-частотных характеристик под воздействием нагрузки, измерения проводят в два этапа с интервалом между ними не менее 0,05 проектного ресурса моста, при этом определяют текущие значение скоростей или ускорений в крайних угловых точках верхней плиты ригеля моста под воздействием движущейся колонны транспортных средств из не менее 5 автомашин каждая весом 19-20 т, с интервалом 10-30 м, со скоростью 40, 50, 60 км/час, проводят численное интегрирование, осуществляют вейвлет-преобразование, получают спектрограммы перемещений на всех режимах движения колонн, определяют скорость изменения частоты зоны максимальных амплитуд за интервал времени
а остаточный ресурс Т определяют по формуле
где fпр. – предельная частота потери упругости конструкции. Отличительными признаками предлагаемого способа являются следующие: измерения проводят в два этапа с интервалом между ними не менее 0,05 проектного ресурса моста, при этом определяют текущие значение скоростей или ускорений в крайних угловых точках верхней плиты ригеля моста под воздействием движущейся колонны транспортных средств из не менее 5 автомашин каждая весом 19-20 т, с интервалом 10-30 м, со скоростью 40, 50, 60 км/час, проводят численное интегрирование, осуществляют вейвлет-преобразование, получают спектрограммы перемещений на всех режимах движения колонн, определяют скорость изменения частоты зоны максимальных амплитуд за интервал времени
а остаточный ресурс Т определяют по формуле
где fпр. – предельная частота потери упругости конструкции. Это позволяет снизить трудоемкость определения ресурса моста и повысить его точность. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема размещения датчиков на ригеле автомобильного моста, на фиг.2 – спектрограмма перемещений ригеля моста. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Оценка остаточного ресурса автомобильного моста производится по параметрам экспериментальных амплитудно-частотных характеристик под воздействием нагрузки. Измерения проводят в два этапа с интервалом между ними не менее 0,05 проектного ресурса моста, при этом определяют текущие значение скоростей или ускорений в крайних угловых точках 1, 2, 3, 4 верхней плиты ригеля моста (см. фиг.1) под воздействием движущейся колонны транспортных средств из не менее 5 автомашин каждая весом 19-20 т, с интервалом 10-30 м, со скоростью 40, 50, 60 км/час по каждой полосе движения транспортных средств. С полученными значениями проводят численное интегрирование, осуществляют вейвлет-преобразование (Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразования. СПб.: Изд-во ВУС, 1999, 208 с.), получают спектрограммы перемещений (см. фиг.2) на всех режимах движения колонн, определяют скорость изменения частоты зоны максимальных амплитуд за интервал времени
а остаточный ресурс Т определяют по формуле
где fпр. – предельная частота потери упругости конструкции. Использование интервала 0,05 проектного ресурса моста между экспериментами обеспечивает достаточно высокую точность определения ресурса. Использование для возбуждения колебаний груженых машин с весом 19-20 т позволяет приблизить условия испытаний к эксплуатационным и получить максимальные амплитуды виброперемещений. Режим движения автотранспорта 40, 50, 60 км/час по имеющимся в автомобилях спидометрам обеспечивает получение спектральных характеристик во всем диапазоне возможных скоростей автомобилей от 35 до 65 км/час. Осуществление вейвлет-преобразований позволяет точнее установить доминирующие частоты колебания моста. Пример выполнения предлагаемого способа. Эксперименты и определение ресурса было произведено для ригельного блока конструкции Камского автомобильного моста. Сборный железобетонный мост через реку Каму был сдан в эксплуатацию в 1967 году. В качестве первичных элементов для регистрации колебаний были использованы сейсмические датчики: – СМ-4Б – датчик виброускорений (акселерометр) с рабочим диапазоном измеряемых частот 0,6-40 Гц; – КВЭ-3Б – датчик виброскоростей (велосиметр) с рабочим диапазоном 0,01-10 Гц. Датчики были установлены в концевых зонах внутри коробов ригельных блоков на специальных металлических горизонтальных площадках (фиг.1). В ходе экспериментов в 1991 г. регистрировались временные сигналы (в вольтах), являющиеся напряжением датчика и характеризующие вертикальные составляющие виброускорений (для аксерерометра СМ-4Б) или виброскоростей (для велосиметра КВЭ-3Б) в точке его расположения. Путем численного интегрирования виброускорения или виброскорости пересчитываются в виброперемещения. Для виброперемещений были осуществлены вейвлет-преобразования и получены спектральные характеристики (фиг.2). Анализ спектральных характеристик ригельного блока для всех датчиков и всех режимов движения показал, что по спектру мощности доминирует частота 0,82 Гц. Повторное испытание в 1997 г. показало на снижение доминирующей частоты до 0,54 Гц. Предельная частота потери упругости конструкции (потеря жесткости) fпр.=0,2 Гц. Остаточный ресурс 6,07 лет.
Формула изобретения
Способ оценки остаточного ресурса автомобильного моста по параметрам экспериментальных амплитудно-частотных характеристик под воздействием нагрузки, отличающийся тем, что измерения проводят в два этапа с интервалом между ними не менее 0,05 проектного ресурса моста, при этом определяют текущие значения скоростей или ускорений в крайних угловых точках верхней плиты ригеля моста под воздействием движущейся колонны транспортных средств из не менее 5 автомашин, каждая весом 19-20 т, с интервалом 10-30 м со скоростью 40, 50, 60 км/ч, проводят численное интегрирование, осуществляют вейвлет-преобразование, получают спектрограммы перемещений на всех режимах движения колонн, определяют скорость изменения частоты зоны максимальных амплитуд за интервал времени Д1 между контрольными испытаниями по формуле
а остаточный ресурс Т определяют по формуле
где fпр. – предельная частота потери упругости конструкции.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
t между контрольными испытаниями и остаточный ресурс Т. Технический результат заключается в снижении трудоемкости и повышении точности определения ресурса строительных конструкций. 2 ил.
