К вопросу развития методов регулирования динамических характеристик пролетных строений мостов

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.

1. Картопольцев В.М., Картопольцев А.В. Регулирование динамических характеристик – фактор повышения эксплуатационного ресурса транспортных сооружений // Природные и интеллектуальные ресурсы (СИБРЕСУРС-25-2019) : доклады (материалы конференции) 25-й Всероссийской научно-практической конференции. Томск : Изд-во Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2019. С. 62–65.

2. Бочкарев Н.Н., Картопольцев А.В. Техническая диагностика динамической работы пролетных строений при возникновении и развитии дефектов в автодорожных мостах // Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации : материалы Международного конгресса. Омск : СибАДИ, 2013. С. 178–183.

3. Картопольцев В.М., Картопольцев А.В., Колмаков Б.Д. К вопросу автоматического регулирования динамических характеристик пролетных строений мостов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 4. С. 171–176.

4. Kartopolsev A., Safronov V. Анализ на результат и отизпитванен астоманен пътен мост // Пьтища. 2007. 2. P. 11–16.

5. Бочкарев Н.Н. Мониторинг динамических характеристик пролетных строений мостов с применением мобильного аппаратно-программного комплекса «Диамос» // Техника и технология дорожного хозяйства. 2000. 1. С. 62–66.

6. Kartopoltsev V.M., Bochkarev N.N., Kartopoltsev A.V. Evaluation of dynamic characteristics of a bridge span highway bridges in terms of exposure random traffic flow // Cambridge Journal of Education and Science. 2015. 2 (14). P. 521–533.

7. Сертификат об утверждении типа средств измерений = Pattern approval certificate of measuring instruments. Ru.E.28.060. AN.7903. Портативный вибродиагностический комплекс «Диамос» (Государственный реестр средств измерений № 19790–00). 30.06.2000. 3 с.

8. Бочкарев Н.Н., Картопольцев А.В., Сафронов В.М., Шендель А.С. Численное моделирование экспериментальных исследований сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов // IX Международная научная конференция. София, Болгария, 2009. СII-226-II-233.

9. Картопольцев В.М., Картопольцев А.В., Колмаков Б.Д., Щербинин А.Н. Применение резонансных методов определения динамических характеристик сталежелезобетонных мостов с учетом дефектов проезжей части // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 4. С. 126–134.

10. Картопольцев В.М., Кисов Д., Картопльцев А.В., Колмаков Б.Д. Динамические испытания сталежелезобетонных мостов с учетом влияния дефектов проезжей части // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 5. С. 178–193.

11. Картопольцев А.В., Колмаков Б.Д. К вопросу о колебании системы «автомобиль + пролетное строение» при совпадении центров масс и жесткости // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 6. С. 251–259.

12. Якубович В.А., Старжинский В.М. Параметрический резонанс в линейных системах. Москва, 1987. 328 с.

13. Картопольцев В.М., Сафронов В.М., Картопольцев А.В., Колмаков Б.Д. Определение динамических напряжений и деформаций в сталежелезобетонных мостах // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 3. С. 194–204.

14. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. В 10 томах. Т. VII. Теория упругости. Москва : Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 248 с.

15. 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.

16. Всесторонне-подвижная опорная часть ОЧШС-П-410-75. Проект 1815. КМД-101.04. ООО «К° Люмьер ЛТД». Технический паспорт. 2020. № 2. 6 с.

17. Гриднев С.Ю., Боровков Д.В. Определение податливости мостовых резинометаллических опорных частей в условиях всестороннего деформирования // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. 2009. Вып. 1. С. 83–91.

18. Бочкарев Н.Н., Картопольцев А.В. Техническая вибродиагностика пролетных строений автодорожных мостов // Акустика речи. Медицинская и биологическая акустика. Архитектурная и строительная акустика. Шумы и вибрация. Аэроакустика : сборник трудов XX сессии Российского акустического общества. 27–31 октября 2008. Москва : ГЕОС, 2008. С. 228–233.

19. Ли Д.В., Картопольцев В.М. К вопросу динамической работы пролетных строений мостов со сквозной стенкой // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 3. С. 194–201.

20. Чжао Цзянь, Белуцкий И.Ю., Яцура В.Г. Отражение воздействия временной нагрузки в динамическом коэффициенте при расчете автодорожных мостов // Ученые заметки ТОГУ : электрон. науч. изд. 2013. Т. 4. № 4. С. 1657–1661.