vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2023-25-6-183-195XACQYXvestniktgasu-1580Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙENGINEERING AND CONSTRUCTION OF ROADS, SUBWAYS, AIRDROMES, AND TUNNELSК вопросу надежности несущих балок пролетных строений мостов (ООО «ДИАМОС», ТГАСУ, г. Томск)Towards reliability of load-bearing beams of bridges (Tomsk)КартопольцевВ. М.KartopoltsevV. М.

Картопольцев Владимир Михайлович, докт. техн. наук, профессор

634003, г. Томск, пер. Соляной, 24/1

 

Vladimir M. Kartopoltsev, DSc, Professor

24/1, Solyanoy Str., 634003, Tomsk

 

diamos@mail.ruКартопольцевА. В.KartopoltsevA. V.

Картопольцев Андрей Владимирович, канд. техн. наук, доцент

634003, г. Томск, пер. Соляной, 24/1

Audrei V. Kartopoltsev, PhD, A/Professor

24/1, Solyanoy Str., 634003, Tomsk

diamos@mail.ruАлексеевА. А.AlekseevA. A.

Алексеев Александр Аверьянович, канд. техн. наук, доцент

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Аleksandr А. Alekseev, PhD, A/Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

alekseev10@yandex.ruООО «ДИАМОС»РоссияOOO “DIAMOS”Russian FederationТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation202326122023256183195Copyright © Картопольцев В.М., Картопольцев А.В., Алексеев А.А., 20242024Картопольцев В.М., Картопольцев А.В., Алексеев А.А.Kartopoltsev V.М., Kartopoltsev A.V., Alekseev A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1580Актуальность

Актуальность. В качестве одного из критериев оценки надежности несущих элементов пролетных строений мостов рассматриваются пиковые значения величин временной подвижной нагрузки, возникающие в отдельные короткие промежутки времени и значительно превышающие нормативный уровень нагружения.

Пиковые нагрузки интерпретируются как непрерывный случайный процесс в виде случайной последовательности некоторых импульсов, проявляющихся через случайный промежуток времени ti и обладающих случайной длительностью во времени  Dti. 

Цель

Цель. В статье предпринята попытка представить изменения временных подвижных нагрузок во времени в виде простого пуассоновского потока, где события, моменты появления нагрузки на пролетном строении моста независимы между собой, а периоды повторяемости и продолжительности действия случайной нагрузки представляются независимыми случайными величинами.

Результаты

Результаты. При заданном нормативном сроке службы мостов авторами рассмотрены три случая в обеспечении и определении достаточно малого значения вероятности появления разрушающей или близкой к ней одной или группы временных подвижных нагрузок в течение определенного срока. Исходя из видов отказов определено среднее время безотказной работы пролетного строения моста, а также время наработки на возможный отказ при длительном или конкретном превышении значения нагрузки.

One of the criteria for assessing the reliability of load-bearing elements of bridges, are peak values of the temporary mobile load significantly exceeding the standard level of loading. Peak loads are interpreted as a continuous random process in the form of a random pulse sequence manifested after a random period of time and having a random duration.

Purpose

Purpose: The aim of the paper is to show changes in temporary mobile load over time in the form of a simple Poissonian flow, where the bridge load is independent, and repeatability and duration of the random load are independent random variables.

Research findings

Research findings: Three cases are considered to determine sufficiently low probability of destructive temporary mobile loads during the given normative service life of bridges. Based on the failure types, the average failure-free operation of the beam is determined as well as the operating time for a possible failure with a prolonged or specific excess load.

мостнадежностьвероятностьпрочностьвременная подвижная нагрузкапиковые нагрузкислучайный процессотказпролетное строениеbridgereliabilityprobabilitystrengthtemporary mobile loadpeak loadrandom processfailurebeamReferencesАугусти Г., Баратта А., Кашпати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. Москва : Стройиздат, 1988. 573 с.Augusti G., Baratta A., Casciati F. Probabilistic methods in structural engineering. Moscow: Stroyizdat, 1988. 573 p. (Russian translation)Wen Y.K. Shochastic dependendies in load combination, proceedings // Structural safety and reliability : proceedings of ICOSSAR '81, the 3rd International Conference on Structural Safety and Reliability, the Norwegian Institute of Technology, Trondheim, Norway, June 23–25, 1981 / Ed. T. Moan, M. Shinozuka. Elsevier Scientific Pub. Co., 1981. P. 89–103.Wen Y.K. Shochastic dependendies in load combination, proceedings. In: Proc. 3rd Int. Conf. ‘Structural Safety and Reliability’, Norwegian Institute of Technology, T. Moan, M. Shinozuka, Eds., Trondheim, 1981. Pp. 89–103.Булычев А.П., Сухов Ю.Д. Применение теории надежности для нормирования расчетных значений нагрузок // СМРС. 1973. № 4. С. 15–19.Bulychev A.P., Sukhov Iu.D. Application of the reliability theory for normalisation of the calculated load values. SMRS. 1973; (4): 15–19. (In Russian)Ржаницын Р.А. Расчет конструкций на сочетание нагрузок // Проблемы надежности в строительном проектировании. Свердловск, 1972. С. 184–191.Rzhanitsyn R.A. Calculation of structures for load combination. In: Reliability problems in building design. Sverdlovsk, 1972. Pp. 184–191. (In Russian)Райзер В.Д. Теория надежности в строительном проектировании. Москва : Изд-во Ассоциации строительных вузов, 1998. 302 с.Raizer V.D. Theory of reliability in construction design. Moscow: Izd-vo Assotsiatsii stroitelnykh vuzov, 1998. 302 p. (In Russian)Володин Б.Г., Ганин М.П., Динер И.Я., Комаров Л.Б., Свешников А.А., Старобин К.Б. Сборник по теории вероятностей, математической статистики и теории случайных функций / под общ. ред. А.А. Свешникова. Санкт-Петербург ; Москва ; Краснодар : Лань, 2008. 445 с.Volodin B.G., Ganin M.P., Diner I.Y., Komarov L.B., Sveshnikov A.A., Starobin K.B. Collection on probability theory, mathematical statistics and theory of random functions, A.A. Sveshnikov, Ed., Saint-Petersburg; Moscow; Krasnodar: Lan, 2008. 445 p. (In Russian)Картопольцев В.М., Картопольцев А.В., Алексеев А.А. К вопросу прогнозирования динамической надежности пролетных строений мостов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. Т. 24. № 6. С. 170–181. DOI: 10.31675/1607-1859-2022-24-6-170-181Kartopol'tsev V.M., Kartopol'tsev A.V., Alekseev A.A. Towards predicting dynamic reliability of bridge spans. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2022; 24(6): 170–181. DOI: 10.31675/1607- 1859-2022-24-6-170-181 (In Russian)Болотин В.В. О сочетании случайных нагрузок, действующих на сооружения // Строительная механика и расчет сооружений. 1962. № 2. С. 1–5.Bolotin V.V. Combination of random loads of structures. Stroitelnaia mekhanika i raschet sooruzhenii. 1962; (2): 1–5. (In Russian)Raizer V.D. Reliability of structures. analysis and applications. USA : Backbone Publishing Company, 2009. 146 p. ISBN: 978-0974201979.Raizer V.D. Reliability of structures. Analysis and applications. USA: Backbone Publishing Company, 2009. 146 p. ISBN: 978-0974201979.Цейтлин А.И., Гусева Н.И. Расчет конструкций на синхронные групповые воздействия // Строительная механика и расчет сооружений. 1977. № 6. С. 46–52.Tseitlin A.I., Guseva N.I. Calculation of structures on synchronous group impacts. Stroitelnaia mekhanika i raschet sooruzhenii. 1977; (6): 46–52. (In Russian)Ditllevsen O, Madsen H.O. Structural reliability methods. 2nd edition. Department of Mechanical Engineering Technical University of Denmark, 2007. 373 p.Ditllevsen O, Madsen H.O. Structural reliability methods, 2nd ed., Department of Mechanical Engineering Technical University of Denmark, 2007. 373 p.Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов // Успехи физических наук. 1962. Т. 77. Вып. 3. С. 449–480.Tikhonov V.I. Emissions of random processes. Uspekhi fizicheskikh nauk. 1962; 77 (3): 449–480. (In Russian)Райзер В.Д. Методы теории надежности в задачах нормирования расчетных параметров строительных конструкций. Москва : Стройиздат, 1986. 186 с.Raizer V.D. Methods of the theory of reliability in tasks of norming of building design parameters. Moscow: Stroyizdat, 1986. 186 p. (In Russian)Racwitz R, Schrupp K. Quality control, prof testing and structural reliability // Structural Safety. 1985. V. 2. P. 239–244. https://doi.org/10.1016/0167-4730(85)90030-XRacwitz R., Schrupp K. Quality control, prof testing and structural reliability. Structural Safety. 1985; 2: 239–244. https://doi.org/10.1016/0167-4730(85)90030-XСмирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. Москва, 1969. 329 с.Smirnov N.V., Dunin-Barkovskii I.V. Course of the theory of probabilities and mathematical statistics. Moscow, 1969. 329 p. (In Russian)Тимошенко С.П. Прочность и колебания элементов конструкций. Москва : Наука, 1975. 704 с.Timoshenko S.P. Strength and vibrations of structural elements. Moscow: Nauka, 1975. 704 p. (In Russian)Сидоров В.И. О методах расчета надежности работы систем, содержащих большое число элементов // Известия АН СССР. ОТН. 1954. № 6. С. 3–12.Sidorov V.I. Methods of reliability analysis of systems containing large number of elements. Izvestia AS USSR. 1954. (6): 3–12. (In Russian)Faber M.H. On the treatment of uncertain-ties and probabilities in engineering decision analysis // Offshore Mechanics and Arctic Engineering. 2005. V. 127. № 3. P. 243–248. DOI:10.1115/1.1951776Faber M.H. On the treatment of uncertain-ties and probabilities in engineering decision analysis. Offshore Mechanics and Arctic Engineering. 2005; 127(3): 243–248. DOI:10.1115/ 1.1951776.Боровиков А.Г., Картопольцев В.М. Оценка грузоподъемности сталежелезобетонных пролетных строений металлических автодорожных мостов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 4. С. 273–279.Borovikov A.G., Kartopoltsev V.M. Assessment of load capacity of composite-girder bridge spans. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013; (4): 273–279. (In Russian)Гордеев В.Н., Лантух-Лященко А.И., Пашинский В.А., Перельмутер А.В., Пичигин С.Ф. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения. Москва : Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. 478 с.Gordeev V.N., Lantukh-Liashchenko A.I., Pashinskii V.A., Perelmuter A.V., Pichigin S.F. Loads and impacts on buildings. Moscow: Izd-vo Assotsiatsii stroitelnykh vuzov, 2006, 478 p. (In Russian)Картопольцев В.М., Картопольцев А.В. Разработка перспективных (гибридных) конструкций пролетных строений мостов из сталей различной прочности // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 3. С. 171–182.Kartopoltsev V.M., Kartopoltsev A.V. Hybrid design of bridge span structures made of different strength steel. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2017; (3): 171–182. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.