Картопольцев Андрей Владимирович, кандидат технических наук, доцент
634003, г. Томск, пер. Соляной, 24/1
Andrei V. Kartopoltsev, PhD, A/Professor,
24/1, Solyanoy Alley, 634003, Tomsk
Картопольцев Владимир Михайлович, доктор технических наук, профессор
634003, г. Томск, пер. Соляной, 24/1
Vladimir M. Kartopoltsev, DSc, Professor
24/1, Solyanoy Alley, 634003, Tomsk
Кухаренко Светлана Александровна, старший преподаватель
634003, г. Томск, пл. Соляная, 2
Svetlana A. Kukhachenko, Senior Lecturer
2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk
Регулирование динамических характеристик пролетных строений является приоритетным направлением исследования авторов и решает современную общемировую проблему повышения моральной и физической долговечности мостовых сооружений, проявляющихся как на стадии проектирования с перераспределением усилий в несущих элементах пролетных строений с учетом перспективного изменения воздействия временной подвижной нагрузки, так и в условиях длительной эксплуатации.
Техническая диагностика мостов за последние 40 лет показала, что для обеспечения долговечности и длительной безопасной эксплуатации необходимо внедрение фундаментальных положений по совершенствованию расчета, эксплуатации и регулированию основных прочностных и деформативных характеристик при действии сверхнормативных и сверхрасчетных подвижных нагрузок.
Целью исследования является регулирование динамических деформационных и амплитудно-частотных характеристик пролетных строений мостов в условиях гармонических случайных (нестационарных) колебаний системы «пролетное строение + автомобиль» за счет изменения энергетического и напряженного состояния конструкции. Феномен динамической индивидуальности системы «пролетное строение + автомобиль» основан на регулировании амплитудно-частотных характеристик случайных колебаний по осредненным значениям с обеспечением при этом требуемой спектральной плотности.
Использование динамических гасителей в качестве регулирующего звена в элементах системы и жесткости связей между ними обеспечивает противофазность колебаний отдельных элементов пролетных строений, например балок и плиты проезжей части, что приводит к появлению неучтенных инерционных усилий.
Другим важным элементом разбалансирования совместной работы элементов пролетного строения моста при динамическом возбуждении является наличие различных дефектов как в конструкции проезжей части, так и в несущих элементах.
Подтверждается гипотеза, что следует рассматривать плиту проезжей части мостов в качестве передаточного слоя (элемента) колебаний от автомобиля к балкам пролетного строения. Выявленные обстоятельства показали рациональность процесса регулирования динамических характеристик в случае совпадения жесткостей и масс автомобиля и балок пролетного строения на уровне центра жесткости системы.
Пристальное внимание в статье авторы уделяют условиям и зависимостям между параметрами динамического нагружения и характеристиками напряженно-деформированного состояния мостовых балок в упругой и упругопластической стадиях с учетом проявления дополнительной инерционности системы. Направление относится к пионерным в отечественном и зарубежном мостостроении в области экспериментального исследования и испытания мостов на непрерывный случайный поток.
Практическая реализация методологической концепции динамических испытаний пролетных строений мостов случайным транспортным потоком способствует созданию вибрационных диагностических экспресс-лабораторий, используемых при эксплуатации и содержании мостов.
Regulation of the dynamic properties of bridge spans is a priority field of this research, which solves the problem of increasing the obsolescence and physical periods of bridge structures manifested both at the design stage of the load redistribution in the load bearing and during long-term operation.
Over the past 40 years, technical bridge diagnostics has shown that the durability and safe long-term operation can be ensured by the improved calculations, operation and stress and strain control under the excess and over-calculated live loads.
The aim of this work is to control the dynamic deformation and amplitude-frequency characteristics of bridge spans under harmonic random (non-stationary) oscillations of the span-vehicle system due to changes in the energy and stress state of the structure. The dynamic behavior of the span-vehicle system is based on the control for the amplitude-frequency characteristics of random oscillations by averaged values, the required spectral density being provided.
The use of dynamic dampers for the system element control and the rigidity of junctions provide antiphase oscillations of the bridge span elements such as beams and decks, that leads to the unaccounted inertial forces.
Another important element of the joint work imbalance of the bridge span elements during the dynamic load, are various defects, both in the deck design and load-bearing elements. It is assumed that the deck is a transfer layer (element) of vibrations induced by a vehicle in the beams. It is shown that the control for the dynamic properties is required in the case of a coincidence between the vehicle and beam stiffness and mass at the center of the system rigidity.
The attention is paid to the conditions and dependencies between the dynamic load parameters and the stress-strain state of the bridge beams at the elastic and elastoplastic stages, with respect to the additional inertia of the system. This approach is the pilot in the Russian and foreign bridge construction in terms of experimental studies and testing of bridges for continuous random traffic.
The dynamic testing of bridge spans for random traffic flow contributes to the creation of vibration diagnostic express laboratories necessary for the operation and maintenance of bridges.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.