 |  | ||||||||||||||||
 УДК 332.36 Частотно-резонансные измерения пролета пешеходного моста
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)
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).
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)
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).
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.
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.
| |||||||||||||||||
 |  |
