vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2025-27-4-206-220MORLDBvestniktgasu-2166Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙENGINEERING AND CONSTRUCTION OF ROADS, SUBWAYS, AIRDROMES, AND TUNNELSСпектральный анализ свободных колебаний балок при однократном динамическом ударном воздействии подвижной нагрузкиSpectral Analysis of Beam Free Vibrations under One-Time Dynamic LoadКартопольцевА. В.KartopoltsevA. V.

Картопольцев Андрей Владимирович, канд. техн. наук, доцент

634003, г. Томск, пер. Соляной, 24/1

Andrey V. Kartopoltsev, PhD, A/Professor

24/1, Solyanoy Str., 634003, Tomsk

diamos@mail.ruООО «ДИАМОС»РоссияOOO “DIAMOS”Russian Federation202527082025274206220Copyright © Картопольцев А.В., 20252025Картопольцев 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/2166Актуальность

Актуальность. Спектральный анализ результатов свободных колебаний балок пролетных строений мостов относится к одному из основных классов инженерных задач, направленных на обеспечение точности в определении спектра собственных амплитудно-частотных характеристик и форм колебаний на их соответствие реальным условиям.

Цель работы

Цель работы: выявление погрешностей в воздействии ударных сил и изменения ускорения как случайных величин, а также анализ влияния погрешностей записанных акселерограмм колебаний в зависимости от типа инерционных импульсов.

Практическая значимость исследования состоит в проведении глубокого анализа трансформации входных возмущающих импульсов, вызванных ударным воздействием по методу Герца, и выходных реакций в виде комплексных спектров свободных колебаний балок. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования методов расчетов.

The spectral analysis of free vibrations of bridge span beams is one of the significant engineering problems aimed at ensuring the accuracy in determining the spectrum of natural amplitude-frequency characteristics and vibration shape for their compliance with real conditions.

Purpose

Purpose: Identification of errors in impact forces and changes in acceleration as random variables and the errors analysis in recorded accelerograms of vibrations, depending on the type of inertial pulses.

Practical implications

Practical implications: An in-depth analysis of transformation of input disturbing pulses from impact using the Hertz method and output reactions in the form of complex spectra of the beam free vibrations.

спектрвыборкаколебанияакселерограммаимпульсамплитудаслучайный процессspectrumsamplingoscillationsaccelerogramimpulseamplituderandom processReferencesТихонов В.И. Выбросы случайных процессов // Успехи физических наук. 1962. Т. 77. № 3. С. 70–73.Tikhonov V.I. Emissions of Random Processes. Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 1962; 77 (3): 70–73. (In Russian)Иориш Ю.И. Виброметрия. Москва : Государственное научно-техническое изд-во машиностроительной литературы, 1963. 756 с.Iorish Yu.I. Vibrometry. Moscow: Mashinostroenie, 1963. 756 p. (In Russian)Шиманский Ю.А. Динамический расчет судовых конструкций. Ленинград : Государственное изд-во судостроительной литературы, 1948. 407 с.Shimansky Yu.A. Dynamic Calculation of Ship Structures. Leningrad: Sudostroenie. 1948. 407 p. (In Russian)Бочкарев Н.Н., Картопольцев А.В. Техническая вибродиагностика пролетных строений мостов // Акустика речи, медицинская и биологическая акустика, архитектурная и строительная акустика, шумы и вибрации, аэроакустика : сб. трудов XX сессии Российского акустического общества. Том 3. Москва : ГЕОС, 2008. С. 228–233.Bochkarev N.N., Kartopoltsev A.V. Technical Vibration Diagnostics of Bridge Spans. In: Proc. 20th session of the Russian Acoustical Society “Speech, Medical and Biological, Architectural and Building Acoustics, Noise and Vibration, Aeroacoustics”, vol. 3, Moscow: GEOS, 2008, Pp. 228–233. (In Russian)Мак-Миллан В.Д. Динамика твердого тела. Москва : Изд-во иностранной литературы, 1951. 467 с.Macmillan W.D. Dynamics of Rigid Bodies. Moscow: Foreign Literature Publishing House. 1951. 467 p. (Russian translation)Аппель П. Теоретическая механика. Том II. Москва : Государственное изд-во физико-математической литературы, 1960. 487 с.Appel P. Theoretical Mechanics. Vol. T. II. Moscow: Fizmatlit, 1960. 487 p. (In Russian)Батуев Г.С., Голубков Ю.В., Ефремов А.К., Федосов А.А. Инженерные методы исследования ударных процессов. Москва : Машиностроение, 1969. 247 с.Batuev G.S., Golubkov Yu.V., Efremov A.K., Fedosov A.A. Engineering Methods in Studying Impact Processes. Moscow: Mashinostroenie, 1969, 247 p. (In Russian)Харкевич А.А. Спектры и анализ. Москва : Физматгаз, 1962. 249 с.Kharkevich A.A. Spectra and Analysis. Moscow: Fizmatgaz, 1962. 249 p. (In Russian)Кренделл С. Случайные колебания. Москва : Мир, 1967. 356 с.Krendell S. (Ed.) Random Oscillations. Moscow: Mir, 1967. 356 p. (Russian translation)Гусев С.К. К анализу выбросов случайных функций // Известия вузов. Машиностроение. 1967. № 3. С. 27–30.Gusev S.K. On the Analysis of Outliers of Random Functions. Izvestiya vuzov. Mashinostroenie. 1967; (3): 27–30 (In Russian)Хазанов М.Л. Методика анализа результатов динамических испытаний мостовых сооружений // Наука и техника в дорожной отрасли. 2007. № 3. С. 26–28.Khazanov M.L. Analysis of dynamic test results of bridge structures. Nauka i tekhnika v dorozhnoi otrasli. 2007; (3): 26–28. (In Russian)Картопольцев А.В., Колмаков Б.Д., Зголич М.В. К вопросу о диссипативности деформирования балок пролетных строений мостов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 2. С. 194–199.Kartopoltsev A.V., Kolmakov B.D., Zgolich M.V. Dissipative Deformation of Bridge Span Beams. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2016; (2): 194–199. (In Russian)Кан С.Н., Цветков А.В. Определение собственных частот поперечных колебаний прямых стержней при сложных граничных условиях // Новые облегченные конструкции зданий : межв. сб. статей. Ровстов-на-Дону, 1982. С. 92–98.Kan S.N., Tsvetkov A.V. Determination of natural frequencies of transverse vibrations of straight rods under complex boundary conditions. In: Cool. Papers ‘New Lightweight Building Structures’, Rovstov-on-Don, 1982, Pp. 92–98. (In Russian)Бочкарев Н.И., Картопольцев А.В. Автоматизация мониторинга вибрационных характеристик пролетных строений автодорожных мостов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2003. № 1. С. 161–167.Bochkarev N.I., Kartopoltsev A.V. Automation of Monitoring Vibration Characteristics of Road Bridge Spans. Vestnik of State University of Architecture and Building. 2003; (1): 161–167. (In Russian)Paltre P., Proulx J. Structure testing of large – Seale Structures // Structural Engineering International. 1997. V. 7. № 1. P. 29–34.Paultre P., Proulx J. Dynamic Testing of Large-Scale Structures. Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering. 1997; 1/97: 29–34.Патент № 2284489 Российская Федерация, МПК G01M 7/02 (2006.01). Способ вибрационного контроля технического состояния пролетных строений мостовых конструкций : № 2005109688/28 : заявл. 04.04.2005 : опубл.. 27.09.2006 / Селиванова Т.В., Бочкарев Н.Н., Картопольцев А.В. Государственный реестр изобретений Российской Федерации, 2005.Bochkarev N.N., Kartopoltsev A.V. Vibration Monitoring of Technical Condition of Bridge Spans. Patent Russ. Fed. No. 228448, 2005. (In Russian)Spliner L.M. Erros in power spectra due to finit sample // J.Appl. phys. 1954. V. 25. № 5. P. 653–659.Spetner L.M. Errors in Power Spectra due to Finite Sample. Journal of Applied Physics. 1954; 25 (5): 653–659.

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