Динамічні випробування мостів. Загальний огляд методів

Опубліковано:
Номер: Випуск 29(2024)
Розділ: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Cторінковий інтервал статті: 293-306
Ключові слова: власні форми коливань, динамічне випробування, жорсткість, міст, методи вібродіагностики, модальний контроль, модальні параметри, прогонова будова, технічний стан.
Як цитувати статтю: Редченко В. П., Завгородній С. С. Динамічні випробування мостів. Загальний огляд методів. Дороги і мости. Київ, 2024. Вип. 29. С. 293–306.
Як цитувати статтю (references): Vasyl Redchenko, Serhii Zavhorodnii. Dynamic testing of bridges. General overview of methods. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2024. Issue 29. P. 293–306 [in Ukrainian].

Автори

Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0003-1928-4544
Приватне спеціалізоване підприємство «Мост-сервіс» (ПСП «Мост-сервіс»), м. Дніпро, Україна
https://orcid.org/0000-0001-5938-1467

Анотація

Вступ. У даній статті розглядається питання актуальності застосування динамічних випробувань мостів в Україні, огляд методів динамічних випробувань та перспектива розвитку даного виду випробувань мостів.

Проблематика. Контроль технічного стану мостів є нагальною проблемою експлуатаційних служб та потребує залучення найбільш передових методів для оперативного виявлення можливих дефектів та пошкоджень у їх конструкціях. Динамічні випробування і є одним з таких методів, розвиток та впровадження якого потребує спільних зусиль інженерів та наукової спільноти.

Мета. Головна мета статті полягає в оцінці та аналізі наявних підходів до динамічних випробувань мостів для діагностування їх стану. Це дослідження має на меті висвітлення необхідності застосування цих методів для підвищення надійності та безпеки мостів, а також для вдосконалення стратегій обслуговування та ремонту мостових споруд.

Матеріали й методи. Матеріалом для статті є досвід виконання динамічних випробувань мостів на території України, в тому числі наведено приклад випробування залізобетонного автодорожнього моста довжиною 420, метрів, що знаходиться на заході України. Використано наступні методи дослідження: аналіз інформації даних з наукових джерел, аналіз нормативної документації, практичні результати застосування програмного комплексу «СпектрУМ», математичне моделювання, а також загальні методи теоретичних досліджень.

Результати. Було встановлено, що як активні, так і пасивні методи динамічного випробування відіграють важливу роль у визначенні технічного стану мостових конструкцій, кожен з методів має свої унікальні переваги та певні обмеження. Використання цих методів дозволяє отримати важливу інформацію, необхідну для оцінки безпеки та надійності мостів, що є вирішальним для їх ефективного експлуатаційного утримання.

Висновки. На основі історичного огляду показано як методи випробування мостів динамічним навантаженням все більше впроваджуються в практику діагностики технічного стану мостів. На практичному прикладі показано можливості модального контролю у виявленні дефектів прогонової будови натурного мосту.

Посилання

  1. Jan Bencat, Robert Kohar. Bridges Subjected to Dynamic Loading. 2018. Р. 111–135. URL: https://www.researchgate.net/publication/325341081_Bridges_Subjected_to_Dynamic_Loading (дата звернення: 05.02.2024).
  2. Great Britain Commissioners of Railways. Report of the Commissioners of Railways. 1848. 305 p. URL: https://books.google.com.ua/books?id=2HAxAQAAMAAJ&pg=PA103&redir_esc=y#v= onepage&q&f=false (дата звернення: 05.02.2024).
  3. K. Yusuf Billah; Robert H. Scanlan. Resonance, Tacoma Narrows bridge failure, and undergraduate physics textbooks. American Journal of Physics. 59 (2). 199. Р. 118–124.
  4. William Clowes and sons. Report of the Commissioners Appointed to Inquire Into the Application of Iron to Railway Structures. London. 1849. 435 p.
  5. Stokes GG. Discussion of a differential equation relating to the breaking of railway bridges. Transaction Cambridge Philosophical Society. 1849. 8 (Part 5). P. 707–735.
  6. Zimmerman H. Die Schwingungen eines Tragers mit bewegter Last. Centralblatt der Bauver waltung, Berlin. 1896.620 p.
  7. Krylov A. N. Mathematical collection of papers of the. Academy of Sciences. 1905. 61:211.
  8. Timoshenko S. P. On the forced vibration of bridges. Philosophical Magazine. 1922. 6 (43). 1018. Р. 707–735.
  9. ASCE Reports of Committee 105. ACI Journal. 1931. 27:761.
  10. Редченко В. П. Динамічні випробування мостів. Частина 1 : Загальні положення, спектральний аналіз, динамічні характеристики : монографія. Дніпро : Пороги, 2016. 216 с.
  11. Посібник до ДСТУ 8748:2017 Настанова щодо проведення динамічних випробувань автодорожніх мостів. Київ. 2018. 227 с. (Інформація та документація).
  12. ДСТУ 8748:2017 Настанова щодо проведення динамічних випробувань автодорожніх мостів. Київ, 2018. 22 с. (Інформація та документація).
  13. D. J. Ewins. Modal Testing: Theory, Practice and Application. Second edition. Imperial College of Science, Technology and Medicine. London, England. 2000. 592 р.
  14. Larry D., Olson P.E. Dynamic Bridge Substructure  Evaluation and Monitoring. U.S. Departament of Transportation. Federal Higway administration. 2005. 220 р.
  15. S. Gres, P. Andersen, R. Johansen, M.Ulriksen, L. Damkilde. A comparison of damage detection methods applied to civil engineering structures. EVACES. 2017 – Experimental Vibration Analysis of Civil Engineering Structures. Jul, San Diego, United States. 2017.
  16. Brian Schwarz & Mark Richardson. Post-Processing Ambient and Forced Response Bridge Data to Obtain Modal Parameters. Vibrant Technology, Inc. Jamestown, California. IMAC 2001. URL: https://www.academia.edu/101577995/Post_Processing_Ambient_and_Forced_Response_Bridge_Data_to_Obtain_Modal_Parameters?uc-sb-sw=36524020 (дата звернення: 05.02.2024).
  17. Alvaro Araujo, Octavio Nieto-Taladriz, Javier Blesa, Elena Romero. Some advances in extensive bridge monitoring using lowcost dynamic characterization. Varenna, Italy. 2011. Р. 417–424.
  18. Редченко В. П. Аналіз результатів динамічних випробувань мостів з використанням програми «СПЕКТРУМ». В. П. Редченко. Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. 2014. Вип. 6. С. 119–125.
  19. Редченко В. П. Розвиток методів динамічних випробувань мостів та алгоритмів спектрального аналізу для опрацювання їх результатів: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Дніпро. 2012.
  20. Редченко В. П., Завгородній С. С. Динамічні випробування мостів імпульсним навантаженням. Дороги і мости. Київ, 2023. Вип. 28. С. 185–194.