vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2023-25-6-169-182YDJOWAvestniktgasu-1608Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙENGINEERING AND CONSTRUCTION OF ROADS, SUBWAYS, AIRDROMES, AND TUNNELSПрогнозирование надежности бистальных балок пролетных строений мостов (ООО «ДИАМОС», г. Томск)Reliability prediction of bridge bisteel beams (Tomsk)КартопольцевА. В.KartopoltsevA. V.

Картопольцев Андрей Владимирович, канд. техн. наук, доцент

634003, г. Томск, пер. Соляной, 24/1

Andrei V. Kartopoltsev, PhD, A/Professor

24/1, Solyanoy Str., 634003, Tomsk

diamos@mail.ruООО «ДИАМОС»РоссияOOO “DIAMOS”Russian Federation202326122023256169182Copyright © Картопольцев А.В., 20242024Картопольцев А.В.Kartopoltsev A.V.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/1608Актуальность

Актуальность. Современный уровень научно-технического прогресса позволяет создавать пролетные строения мостов из сталей различной прочности, обладающих высокой экономичностью и надежностью.

Процесс создания и эксплуатации мостов с бистальными (гибридными) пролетными строениями включает в себя различные этапы (от проектирования до эксплуатации), обеспечивающие необходимый уровень надежности. Таким образом, в результате проектирования, изготовления и строительства мостов с такими пролетными строениями формируется уровень надежности, который проявляется в процессе эксплуатации.

Цель

Цель. На основе предельных состояний для бистальных балок определить критерии безотказной работы за заданный срок службы, описать и сформировать некий целесообразный уровень надежности.

Результаты

Результаты. С использованием вероятностных подходов и случайной природы нагружения рассмотрен способ оценки риска появления отказов в безопасной работе конструкции в зависимости от механизма взаимодействия элементов в сечении бистальных балок в процессе нагружения. Обсуждаются вопросы безопасности, риска, уровня надежности и живучести бистальных балок пролетных строений мостов.

The scientific and technological progress makes it possible to create steel beams of various strength with high efficiency and reliability.

Purpose

Purpose: The bridge construction and operation with bisteel (hybrid) beams include various stages of design to operation, providing the required level of reliability. As a result of design, manufacture and construction of bridges with such superstructures, the reliability is predicted, which manifests itself during the operation.

Research findings

Research findings: The article determines the criteria for trouble-free operation for a given service life, describes and predicts the reliability level based on the limit state of bisteel beams. Using probabilistic approaches and the random nature of loading, the risk of failure is considered in safe operation of the structure, depending on the interaction between elements in the cross section of bisteel beams under loading. The issues of safety, risk, reliability, and survivability of bisteel beams are discussed.

мостпролетные строениябистальные балкивысокопрочные сталинадежностьотказыбезопасностьbridgesuperstructuresbisteel beamhigh-strength steelsreliabilityfailuresafetyReferencesКартопольцев 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)Картопольцев В.М., Бондарюк В., Боровиков А.Г. Некоторые аспекты нелинейной теории изгиба бистальных балок. Ростов-на-Дону, 1987. С. 43–52.Kartopoltsev V.M., Bondaryuk V., Borovikov A.G. Some aspects of nonlinear bending theory of bisteel beams. Rostov-on-Don, 1987, Pp. 43–52. (In Russian)Гвоздев А.А., Маратян С.А., Сегалов А.Е. Об учете совместной работы упругопластичных элементов в конструкции // СМРС. 1978. № 5. С. 1–4.Gvozdev A.A., Maratyan S.A., Segalov A.E. Consideration of joint work of elastic-plastic elements in a structure. SMRS. 1978; (5): 1–4. (In Russian)Картопольцев В.М. Применение бистальных балок в пролетных строениях автодорожных мостов : специальность 05.23.15 «Мосты и транспортные тоннели» : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Ленинград, 1991. 33 с.Kartopoltsev V.M. Application of bisteel beams in roadway spans. DSc Abstract. Leningrad, 1991. 33 p. (In Russian)Кочев Б.В. О вероятностном обосновании коэффициента учета развития пластических деформаций // Совершенствование расчета металлических конструкций в упругопластической стадии : тезисы докладов научно-технической конференции. 15 ноября. Свердловск, 1983. С. 11–12.Kochev B.V. Probabilistic justification of plastic deformation development. In: Proc. Sci. Conf. ‘Calculation Improvement of Metallic Structures at Elastoplastic Stage’. Sverdlovsk, 1983. Pp. 11–12. (In Russian)Raizer V.D. Reliability of structural analysis and applications. Backbone Publishing Company. New York, USA, 2009. 146 p.Raizer V.D. Reliability of structural analysis and applications. Backbone Publishing Company. Nev York, USA, 2009. 146 p.Бочкарев Н.Н., Картопольцев А.В. Техническая вибродиагностика пролетных строений мостов // Акустика речи, медицинская и биологическая акустика, архитектурная и строительная акустика, шумные вибрации, аэроакустика : сб. трудов XX сессии Российского акустического общества. Т. 3. Москва : ГЕОС, 2008. С. 228–233.Bochkarev N.N., Kartopoltsev A.V. Technical vibration diagnostics of bridge spans. In: Proc. 20th Meeting of Russ. Acoustic Community ‘Speech Acoustics, Medical and Biological Acoustics, Architectural and Construction Acoustics, Noisy Vibrations, Aeroacoustics’. Vol. 3. Mocsow: GEOS, 2008. Pp. 228–233. (In Russian)Новожилова Н.И., Быстров В.А., Шайкевич В.Л. Прогнозирование надежности конструкций стальных и сталежелезобетонных мостов. Ленинград, 1989. 96 с.Novozhilova N.I., Bystrov V.A., Shajkevich V.L. Prediction of structural reliability of steel and steel-reinforced concrete bridges. Leningrad, 1989. 96 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)Ditlevson O., Madsen H.O. Structural reliability methods. NY, Willey and Sons, 1996. 369 p. ISBN 0471960861.Ditlevson O., Madsen H.O. Structural reliability methods. New York: Willey and Sons, 1996. 369 p. ISBN 0471960861.Перельмутер А.В. Избранные проблемы надежности и безопасности строительных конструкций. Киев : Изд-во УкрНИИПроектстальконструкция, 1999. 210 с.Perel'muter A.V. Selected problems of reliability and safety of building structures. Kiev, 1999. 210 p. (In Russian)Райзер В.Д. Методы теории надежности в задачах нормирования расчетных параметров строительных конструкций. Москва : Стройиздат, 1986. 180 с.Rajzer V.D. Methods of reliability theory in problems of design parameter normalization of buildings. Moscow: Strojizdat, 1986. 180 p. (In Russian)Знаменский Е.М., Сухов Ю.Д. О расчетах конструкций с заданным уровнем надежности // СМРС. 1962. № 2. С. 7–9.Znamenskij E.M., Suhov Yu.D. Structural analysis at a given level of reliability. SMRS. 1962; (2): 7–9. (In Russian)Takaoka N., Shirak W. Reliability analysis of Structural members composed of several random processes // International Journal of Mechanics Structural. 1984. 1212. P. 151–180.Takaoka N., Shirak W. Reliability analysis of Structural members composed of several random processes. International Journal of Mechanics Structural. 1984; (1212): 151–180.Гумбель Э. Статистика экспериментальных значений. Москва : Мир, 1965. 449 с.Gumbel' E. Statistics of experimental values. Moscow: Mir, 1965. 449 p. (In Russian)Федотов Е.И., Лосицкая К.С. О выборе коэффициента сочетания нагрузок // СМРС. 1980. № 1. С. 18–21.Fedotov E.I., Losickaya K.S. Selection of load combination factor. SMRS. 1980; (1): 18–21. (In Russian)Rackwitz R. Time aspects in applying the life geniality inder to structural safety rebiality and optimization of structural systems. Balrena Puble. 2003. P. 249–259. URL: https://doi.org/ 10.1201/9780203740965Rackwitz R. Time aspects in applying the life geniality to structural safety. Reliability and Optimization of Structural Systems. 2003; 249–259. https://doi.org/10.1201/978020374096518.Громацкий В.А. О методах назначения контрольных нагрузок и оценке надежности по результатам испытаний // СМРС. 1984. № 5. С. 7–10.Gromackij V.A. Methods of assigning test loads and reliability based on test results. SMRS. 1984; (5): 7–10. (In Russian)Заславский Г.М. Стохастичность динамических систем. Москва : Наука, 1984. 268 с.Zaslavskij G.M. Stochasticity of dynamic systems. Moscow: Nauka, 1984. 268 p. (In Russian)Крамер Г., Лидбеттер М. Стационарные случайные процессы. Москва : Мир, 1969. 398 с.Kramer G., Lidbetter M. Stationary random processes. Moscow: Mir, 1969. 398 p. (In Russian)

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