vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2024-26-5-225-235XCIHDGvestniktgasu-1876Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙENGINEERING AND CONSTRUCTION OF ROADS, SUBWAYS, AIRDROMES, AND TUNNELSК вопросу ограниченной долговечности несущих балок металлических пролетных строений мостовToward Limited Durability of Load-Bearing Beams of Metal Bridge SpansАлексеевА. А.AlekseevА. А.

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.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation202429102024265225–235Copyright © Алексеев А.А., 20242024Алексеев А.А.Alekseev А.А.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/1876

Актуальность. Рассматривая ограниченную долговечность как свойство конструкции непрерывно сохранять работоспособность в течение ресурсных пределов времени в условиях случайной интенсивности нагруженности элементов балки, происходящих в процессе эксплуатации, автором предложено определение ресурса как основного критерия долговечности на уровне вероятностей возможного отказа и разрушения отдельных элементов моста или балки в целом.Цель работы. Разработать методы, определяющие долговечность, на основе анализа повреждений, представляющих собой случайный, нестационарный процесс нагружения. Автором предлагается кумулятивная модель квазимонотонного процесса накопления повреждений и формы отказа элементов балки.Результаты. Получены результаты расчета процесса накопления повреждений в балках. Процесс рассматривается как квазимонотонный. Выражены зависимости величин нагруженностей от напряжений, включая этапы изменения вероятностных характеристик не только материалов конструкции, но и уровней изменения режимов нагружения от роста повреждений. Ограничения долговечности балок пролетных строений оцениваются как номинальными напряжениями, так и суммарными повреждениями в более опасном сечении. 

The paper considers the limited durability as a structural property which continuously maintains operability during certain time under random loading of beam elements and proposes the definition for durability as the main criterion of failure and destruction of beam elements or beam as a whole.Methodology: Structural analysis; cumulative model of quasi-monotonic damage accumulation and failure of beam elements.Purpose: To develop methods to determine the durability based on damages representing a random, non-stationary loading process.Research findings: The damage accumulation is calculated for beams. The process is considered as quasi-monotonic. Stress-strain curves are obtained, including changes in probabilistic characteristics of not only structural materials, but also loading modes from the damage growth. The durability limitations of span girders are estimated both by nominal stresses and total damage in the more dangerous section.

долговечностьнадежностьремонтопригодностьостаточный ресурссрок службыфизический износdurabilityreliabilityrepairabilityresidual lifeservice lifephysical wearReferencesКартопольцев В.М., Картопольцев А.В., Колмаков Б.Д. Концептуальные основы оценки остаточного ресурса пролетных строений металлических мостов по критерию усталостной долговечности // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 4. С. 206–211.Kartopoltsev V.M., Kartopoltsev A.V., Kolmakov B.D. Conceptual framework of fatigue life criterion assessment of steel bridge residual life. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2015; (4): 206–211. (In Russian)Быстров В.А. Режимы нагружения сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с целью оценки надежности их элементов // Вопросы надежности мостовых конструкций : межвуз. темат. сб. тр. Ленинград, 1984. С. 16–23.Bystrov V.A. Loading Modes of Steel-Reinforced Concrete Superstructures of Road Bridges to Assess Reliability of their Elements. In: Voprosy nadezhnosti mostovykh konstruktsii, 1984. Pp. 16–23. (In Russian)Васильченко Г.С., Кошелев П.Ф. Практическое применение механики разрушения для оценки прочности конструкций. Москва : Наука, 1974. 147 с.Vasilchenko G.S., Koshelev P.F. Practical Application of Fracture Mechanics for Structural Strength Evaluation. Moscow: Nauka, 1974. 147 p. (In Russian)Irvin G.R. Analysis of stresses and strain near the end of traversing plate // J. Appl. Mch. 1957. V. 24. P. 90–92.Irvin G.R. Analysis of Stresses and Strain Near the End of Traversing Plate. Journal of Applied Mechanics. 1957; (24): 90–92.Новожилова Н.И., Быстров В.А., Шайкевич В.Л. Прогнозирование надежности конструкций стальных и сталежелезобетонных мостов. Ленинград : ЛИСИ, 1989. 96 с.Novozhilova N.I., Bystrov V.A., Shoikevich V.L. Structural Reliability of Steel and Steel-Reinforced Concrete Bridges. Leningrad, 1989. 96 p. (In Russian)Weibull W.A. Statistical theory of the strength of materials // Proc. Rog. Swedish Iust. Enging. Res. Stockholm. 1939. № 151. P. 93–105.Weibull W.A. A Statistical Theory of the Strength of Materials. Generalstabens Litografiska Anstalts Foerlag, Stockholm, 1939. Pp. 93–105.Нечаев Ю.П. Долговечность искусственных сооружений // Эксплуатационная надежность искусственных сооружений : сб. научных трудов. ВНИИЖТ. Москва : Транспорт, 1989. С. 67–72.Nechaev Yu.P. Durability of Artificial Structures. In: Operational Reliability of Artificial Structures. Moscow: Transport, 1989. Pp. 67–72. (In Russian)Потапкин А.А. Методические указания к основам расчета мостовых конструкций на надежность. Москва : МАДИ, 1987. 20 с.Potapkin A.A. Methodological Guidelines for Structural Analysis of Bridges. Moscow, 1987. 17 p. (In Russian)Новожилова Н.И. Строительные металлические конструкции. Ленинград : ЛИСИ, 1998. 99 с.Novozhilova N.I. Building Metal Structures. Leningrad, 1998. 99 p. (In Russian)Картопольцев В.М., Картопольцев А.В., Алексеев А.А. К вопросу надежности несущих балок пролетных строений мостов // Вестник Томского государственного архитектурностроительного университета. 2023. Т. 25. № 6. С. 183–195. DOI: 10.31675/1607-1859-202325-6-183-195Kartopoltsev V.M., Kartopoltsev A.V., Alekseev A.A. Towards Reliability of Load-Bearing Beams of Bridges. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2023; 25 (6): 183–195. DOI: 10.31675/16071859-2023-25-6-183-195 (In Russian)Safronov V.M. Determination of the Remaining Resources of Reinforced concrete Bridges in exploitation // International Conference on Civil Eng. Des. and Const. 12–14 Sept. Varna, Bulgaria, 2008. P. 103–107.Safronov V.M. Determination of Remaining Resources of Reinforced Concrete Bridges in Exploitation. In: Proc. Int. Conf. on Civil Engineering Desing and Construction. Varna, Bulgaria, 2008. Pp. 103–107.Костелянец Б.А., Картопольцев В.М. К проблеме надежности больших мостов Сибирского региона // Автомобильные дороги. 1994. № 10–11. С. 9–13.Kostelianets B.A., Kartopoltsev V.M. Reliability of Large Bridges in the Siberian Region. Avtomobil'nye dorogi. 1994; (10–11): 9–13. (In Russian)Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. Москва : Стройиздат, 1982. 351 с.Bolotin V.V. Probability Theory and Reliability Theory Methods in Structural Analysis. Moscow: Stroyizdat, 1983, 351 p. (In Russian)Семкин Е.Ф., Картопольцев В.М. К вопросу многокритериальной оценки надежности мостов // Современные методы статистического и динамического расчета сооружений и конструкций. Вып. 3. Воронеж, 1994. С. 25–33.Semkin E.F., Kartopoltsev V.M. Multi-Criteria Assessment of Bridge Reliability. In: Modern Methods of Statistical and Dynamic Structural Analysis. Iss. 3. 1994. Pp. 25–33. (In Russian)Должиков В.Н. Условия работы и отказы искусственных сооружений и их элементов. Донецк : Донецкий политехнический институт. Горловский филиал, 1987. 6 с. Депонирована в ЦБНТИ Минавтодора РСФСР. 28.12.87. ГАСНТИ, 73.31.13.Dolzhikov V.N. Working Conditions and Failures of Artificial Structures and Elements. Donetsk: Donetsk Polytechnic Institute, 1987. 6 p. (In Russian)Добромыслов А.Н. Оценка надежности зданий и сооружений по внешним признакам. Москва : Изд-во АСВ, 2004. 72 с.Dobromyslov A.N. Reliability Assessment of Buildings by External Signs. Moscow: ASV, 2004. 72 p. (In Russian)Fisher J.W, Mertz D.R., Shong A. Steel bridge members under variable amplitude long life fatigue loading // Mat. Coop. Highway Res. Program Rept. 1983. № 267. 26 p.Fisher J.W, Mertz D.R., Shong A. Steel Bridge Members under Variable Amplitude Long Life Fatigue Loading. National Cooperative Highway Research Program. 1983; (267): 26 p.Chesson E., Asce F. Structural steel failures // Proc. W.H. Munsn Symp. Behav. Metal Struct. Res. Pract. Philadelphia, Pr. 17 May, 1983. P. 156–173.Chesson E., Asce F. Structural Steel Failures. In: Proc. W.H. Munsn Symp. Behav. Metal Struct. Res. Pract. Philadelphia, Pr. 17 May, 1983. Pp. 156–173.Ashby M.F., Gandni C., Taplin M.R. Fracture Mechanism Maps and thlir Construction for F.C.C. Metalsanot Aalloys // Acta Net. 1979. V. 27. P. 699–729.Ashby M.F., Gandni C., Taplin M.R. Fracture Mechanism Maps and their Construction for F.C.C. Metals and Alloys. Acta Metallurgica. 1979; (27): 699–729.Пашкевич А.А., Шахназаров С.С. Возможный подход к оценке технического состояния и остаточного ресурса строительных конструкций // Металлические конструкции и испытание сооружений. Ленинград : ЛИСИ, 1980. С. 67–76.Pashkevich A.A., Shakhnazarov S.S. Possible Approach to Assess Technical Condition and Residual Life of Buildings. In: Metal Structures and Testing of Structures. Leningrad, 1980. Pp. 67–76. (In Russian)

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