В онлайне: 2 (гостей - 2, участников - 0)  Вход | Регистрация

 
УДК 332.36

Частотно-резонансные измерения пролета пешеходного моста


Нагибин А.А., Сиренко Г.В, магистранты,
Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Рассмотрено использование частотно-резонансного метода для непрерывных геодезических измерений деформаций строительных конструкций эксплуатируемых сооружений, с использованием датчиков разработанных профессором инженерной геодезии и геоинформатики Резником Б.Е.

Объект для выполнения измерений располагается в центральной части г. Караганда над железнодорожными путями. Длина исследуемого пролета составляет 22 м. измерения проводились во временном периоде с 16.30 до 17.30 при температуре 25oС. (Рис. 1)

Рис. 1


Рис. 1


Датчик измеряет колебания в 3-х плоскостях, но точность измерения по оси Z значительно хуже.

При измерениях датчик был поставлен так, что точные измерения совпадали с плоскостью вертикальных и поперечных колебаний моста, а ось Z была направлена в направлении продольной оси, колебания которой особого интереса для исследования не представляли. При обработке результатов данные датчика по оси Z не использовались (Рис. 2).

Схема и порядок установки датчика


Рис. 2 – Схема и порядок установки датчика


Полевые измерения с помощью датчика для частотно-резонансных измерений не представляются трудоемкими и не требуют особых навыков. Результатом измерений одним датчиком является цифровой ряд данных, сортированный по времени. В течение нескольких секунд собираются данные объемом в десятки тысяч измерений (Рис. 3). В момент произведения измерений на пункте установки №1 было зафиксировано движение поезда непосредственно под исследуемым пролетом. Вследствие чего на диаграмме было отображено увеличение амплитуды колебаний. После прохождения поезда можно наблюдать собственные колебания мостового пролета. (Рис. 3б)

Результаты измерения


Рис. 3 – Результаты измерения на точке (а- без воздействия агрессивных внешних источников вибраций, б- влияние поезда проходившего под мостом в момент наблюдений)


Обработка и последующий анализ полученной информации требуют специальных математических и технических знаний.

В берлинском университете прикладных наук были разработаны собственные алгоритмы и написаны модули с использованием программы MatLab.

Первичным результатом обработки измерений являются так называемые спектрограммы, совмещающие выделенные частоты и соответствующие амплитуды колебаний на характерных точках мостового перехода, отобранных для пробных измерений.

При обработке данных была произведена фильтрация амплитуды и частоты колебаний. Датчиком было произведено 60344 измерений.

Можно заметить, что амплитуда колебаний в вертикальном направлении гораздо больше (Рис. 4а), чем в горизонтальном (Рис. 4б). Если амплитуда горизонтальных колебаний изменяется на сотые доли, то вертикальных на десятые (Рис. 4).

Результаты обработки данных датчика


Рис. 4 – Результаты обработки данных датчика на пункте №2 (а - по оси Y, б - по оси X)


Так как основные шаги обработки, такие как вычисление отдельных спектров и картограмм колебаний, выполняются в подготовленной программе нажатием нескольких кнопок, визуальный контроль можно осуществлять на полевом компьютере сразу после завершения измерений. И спектрограммы и картограммы колебаний можно сохранить в различных графических форматах для дальнейшего анализа и интерпретации.
В результате проведенного исследования была получена картограмма (Рис. 5), полученная путем совмещения результатов по всем пунктам. На данной спектрограмме видно, что характерная частота колебаний моста находится в пределах 2-5,5 Герц. Максимальная амплитуда колебаний соответствует середине пролета.

Картограмма колебаний


Рис. 5 – Картограмма колебаний


По результатам выполненного исследования нельзя сделать какой-либо однозначный вывод о состоянии объекта. Однако следуют следующие предположения:

1. Системы датчиков могут быть применены для мониторинга в реальном масштабе времени протяженных мостовых и других инженерных сооружений, подверженных значительным возмущающим воздействиям. Основные контролируемые параметры - это прогибы и горизонтальные смещения контролируемых точек конструкции под нагрузкой, спектральные характеристики их колебаний в диапазоне 0,1-10 Гц.

2. Для использования системы датчиков для частотно-резонансных измерений в целях мониторинга мостов необходимо проведение со специалистами проектных и эксплуатирующих организаций совместных работ по уточнению требований к системе и возможности её комплексирования с имеющимися средствами диагностики.

3. Использование как отдельных датчиков так и системы датчиков дает возможность контролировать малодинамичные смещения инженерных сооружений на начальных стадиях.

Для подтверждения высказанных предположений следует:

1. Для точности измерений частоты колебания увеличить время измерения на пункте и частоту установки пунктов наблюдений.

2. Для получения объективной картины собственной формы колебания моста и выявления его деформаций вести наблюдения с определенной периодичностью для сравнения результатов.

3. Для повышения точности измерений необходимо вести синхронные измерения на всех пунктах с использованием нескольких датчиков одновременно.

4. При измерениях таких объектов, как мосты следует избегать измерений во время кратковременного влияния агрессивных источников колебаний.


27.12.12 14:35 | Gerata (участник)
Здравствуйте
Математическую модель моста не строили, анализировались амплитуда и частота колебаний пролета моста в двух направлениях - вертикальном и горизонтальном перпендикулярно пролету.
Сравниваются полученные при регулярных наблюдениях в течение продолжительного промежутка времени картограммы колебаний . При обнаружении колебаний в новых, не свойственных до этого для моста, частотах, следует проанализировать ситуацию. Данным методом возможно выявить ослабления крепления секций, разрыв преднатянутых канатов, образование трещин.

27.12.12 10:20 | В.Б.Струков (участник)
Здравствуйте.
У меня по Вашему исследованию два вопроса:
1.Строили ли Вы математическую модель моста?
2.Из тезисов мне не совсем понятно какие количественные показатели Вы принимали критическими, характеризующими неудовлетворительной состояние сооружения?

Все комментарии (2)


 

Разделы конференции

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.