Методики обработки экспериментальных данных мониторинга состояния мостовых конструкций

Надёжность искусственных сооружений транспортной отрасли и пропуск подвижного состава с установленными скоростями должны обеспечиваться необходимой и достаточной несущей способностью, прочностью, жёсткостью и устойчивостью искусственных сооружений.

Целью данной работы являлось обоснование возможности применения широко известных методов контроля напряжённо-деформированного состояния конструкций в автоматизированных системах мониторинга технического состояния пролётных строений мостов.

Это особенно важно применительно к эксплуатации искусственных сооружений транспортной отрасли, спроектированных по нормам первой половины ХХ века.

В этих условиях экспериментальное определение напряжённо-деформированного состояния несущих конструкций мостов становится важнейшей составляющей задачи комплексной оценки физического износа и эксплуатационной надёжности сооружения. Мониторинг технического состояния мостов и планирование на этой основе своевременных мероприятий по ремонту, усилению или реконструкции пролётных строений позволят продлить срок их службы и обеспечить безопасность при эксплуатации.

Поскольку для обеспечения плавности движения транспортных средств необходимо контролировать горизонтальные продольные и поперечные перемещения верха опор мостов, а также их вертикальные осадки, выявлены предельно допустимые прогибы пролётных строений от вертикальной временной подвижной нагрузки.

В настоящей работе приведены методики интерпретации данных, измеренных инклинометрами и электрическими тензометрами, с целью их использования в автоматизированной системе мониторинга технического состояния железнодорожных мостов. Подробно изложен метод тензометрии в предложенных вариантах установки тензорезисторов на конструкции для измерения напряжений растяжения–сжатия и продольных усилий от временной вертикальной нагрузки.

Мониторинг технического состояния мостовых конструкций с применением предлагаемых авторами в данной статье методик измерений прогибов и деформаций позволит оценить изменение несущей способности сооружения за весь период эксплуатации.

В исследовании использовались нормативные документы и практический опыт Российской Федерации и Республики Казахстан. 

1. Хазанов M. Л. Анализ напряжённо-деформированного состояния мостовых конструкций с использованием компьютерной измерительной системы // Дис… канд. техн. наук. - М.: МАДИ. - 2007. - 130 с. [Электронный ресурс]: https://www.dissercat.com/content/analiz-napryazhenno-deformirovannogo-sostoyaniyamostovykh-konstruktsii-s-ispolzovaniem-komp. Доступ 24.05.2021.

2. Кобаяси А. Экспериментальная механика: Монография в 2 кн.: Кн. 1 / Пер. с англ.; под ред. А. Кобаяси. - М.: Мир, 1990. - 552 с.

3. Kaloop, M., Hu, Jong. Dynamic Performance Analysis of the Towers of a Long-Span Bridge Based on GPS Monitoring Technique. Journal of Sensors, 2016, Article ID 7494817, 14 p. https://doi.org/10.1155/2016/7494817.

4. Yang, Y.; Li, S.; Yan, B. Specifications and applications of the technical code for monitoring of building and bridge structures in China. Advances in Mechanical Engineering, 2017, Vol. 9 (1), pp. 1-10. https://doi.org/http://doi:10.1177/1687814016684272.

5. Lienhart, W., Ehrhart, M. State of the art of geodetic bridge monitoring Structural Health Monitoring: System Reliability for Verification and Implementation - Proceedings of the 10th International Workshop on Structural Health Monitoring, IWSHM, 2015. https://doi.org/https://doi:10.12783/SHM2015/58.

6. Belyi, A., Karapetov, E., Efimenko, Yu. Structural Health and Geotechnical Monitoring During Transport Objects Construction and Maintenance (Saint-Petersburg Example). Procedia Engineering, 2017, Vol. 189, pp. 145- 151. https://doi.org/https://doi:10.1016/j.proeng.2017.05.024.

7. Бондарь И. С., Квашнин М. Я., Косенко С. А. Диагностика и мониторинг балочных пролетных строений железнодорожных мостов. Политранспортные системы. Материалы IX Международной научно-техн. конф. по направлению «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке». − СГУПС, Новосибирск, 2017. − С. 35−43.

8. Бондарь И. С. Измерение деформаций балочных пролётных строений мостов // Мир транспорта. - 2016. - Т. 14. - № 6. - С. 36−51. [Электронный ресурс]: https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/1086. Доступ 24.05.2021.

9. Бондарь И. С., Квашнин М. Я., Алдекеева Д. Т., Зайцев А. А. Инструментальная диагностика металлических железнодорожных мостов // Тр. XV Международной научно-техн. конф. «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути». Чтения, посвященные памяти профессора Г. М. Шахунянца. − М.: МГУПС (МИИТ), 2018. − С. 259−265.

10. Бондарь И. С., Квашнин М. Я., Алдекеева Д. Т. Напряжённо-деформированное состояние железобетонного путепровода под нагрузкой // Мир транспорта. - 2020. - Т. 18. - № 2. - С. 68−81. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2020-18-68-81.

11. Bonessio, N., Lomiento, G., Benzoni, G. Damage Identification Procedure for Seismically Isolated Bridges. Structural Control Health Monitoring, 2011, Vol. 19, pp. 565−578. https://doi.org/https://doi: 10.1002/stc.448.

12. Lanis, A., Razuvaev, D., Lomov, P. Conjugation of approach fill with bridge and overbridge. The Russian Automobile and Highway Industry Journal, 2016, Vol. 2 (48), pp. 110−120. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2016-2(48)-110-120.

13. Овчинников И. И., Овчинников И. Г., Филиппова В. О. Танцующий мост в Волгограде: причины, аналогии, мероприятия. Часть 1. Причины // Интернет-журнал Науковедение. - 2015. - Т. 7. - № 6. https://doi.org/http://doi:10.15862/07KO615.

14. Solonenko, V. G., Makhmetova, N. M., Nikolaev, V. A., Kvashnin, M. Ya., Bekzhanova, S. E., Bondar, I. S., Mirzabaev, S. A. Analysis of the stress-strain state of travel pipes with the use of hardware and software complex. News of the national academy of sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of geology and technical sciences, 2020, Vol. 1, Iss. 439, pp. 181-188. https://doi.org/10.32014/2020.2518-170X.22.

15. Abdullayev, S. S., Bondar, I. S., Bakyt, G. B., Ashirbayev, G. K., Budiukin A. M., Baubekov Ye. Ye. Interaction of frame structures with rolling stock. News of the national academy of sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of geology and technical sciences, 2021, Vol. 1, Iss. 445, pp. 22-28. https://doi.org/10.32014/2021.2518-170X.3.

16. Abdullayev, S. S., Bakyt, G. B., Aikumbekov, M. N., Bondar, I. S., Auyesbayev, Ye. T. Determination of natural modes of railway overpasses. Journal of Applied Research and Technology, 2021, Vol. 19, Iss. 1, pp. 1-10. https://doi.org/10.22201/icat.24486736e.2021.19.1.1487.

17. Квашнин М. Я., Бекжанова С. Е., Акбаева А. С., Бондарь И. С., Курбенова А. К. К вопросу безопасной эксплуатации искусственных сооружений железнодорожных магистралей // Вестник КазГАСА. - Алматы, 2021. - № 1 (79). − С. 229−241. https://doi.org/10.51488/1680-080X/2021.1-30.