Регулирование динамических характеристик несущих балок пролетных строений автодорожных мостов

   Изменение динамических характеристик вызвано внедрением новых типов конструктивных решений в проектирование мостов, а именно: заменой железобетонной плиты проезжей части на ортотропную, отступлением от типовых решений в формировании продольных схем и применением нового типа опорных частей, обеспечивающих диссипацию энергии колебаний и обладающих эффектом гиромаятника. Особенностью этапа регулирования динамических характеристик с учетом многофакторных дефектов является пренебрежение величиной демпфирования амортизаторов движущихся автомобилей по поверхности проезжей части. В этом случае целесообразно регулировать динамические характеристики с учетом диссипации энергии колебательных процессов в рамках внутренней и внешней границ деформирования, каждая из которых функционально разрешима зависимостями между параметрами статического и динамического условия упругости и пластичности. Многолетний опыт диагностики мостов в условиях изменяющегося воздействия временной подвижной нагрузки позволяет выявить критические моменты и предельные значения динамических характеристик, при которых происходит нарушение целостности работы конструкции системы «пролетное строение + автомобиль». Разобщенность работы элементов системы, по мнению авторов, осложняется воздействием широкого спектра динамических воздействий, имеющих природу, обратную механическому воздействию от гасителей колебаний в виде всесторонних подвижных опорных частей. Критерием регулирования динамических характеристик в таких условиях следует считать проявление противофазности колебаний массы пролетного строения и опорных частей и соотношение их жесткостных показателей. На основе полученных авторами результатов теоретических и экспериментальных исследований динамической работы пролетных строений мостов представлены базовые положения регулирования динамических характеристик:

– методика определения критической скорости временной подвижной нагрузки должна включать различные формы энергии деформированного состояния конструкции, в том числе резонансные;

– регулирование динамических характеристик эффективно только в условиях диссипации и рассеяния энергии колебательного процесса системы «пролетное строение + автомобиль»;

– новые параметры и требования к мостовым сооружениям с отрегулированными динамическими характеристиками должны быть адекватны параметрам широкого диапазона численного моделирования экспериментальных исследований мостов с пролетами от 40 до 60 м, 80 м и более;

– в рамках регулирования характеристик при статической и динамической нагрузках мостовых конструкций на основе результатов уникальных натурных экспериментов на мостах с альтернативным уклоном проектирования реализуется ряд оптимизационных задач модернизации вибродиагностики мостов.

1. Картопольцев А. В. Совершенствование метода оценки динамических характеристик пролётных строений балочных автодорожных мостов : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Андрей Владимирович Картопольцев. – Томск, 1998. – 147 с.

2. Paltre P., Prouls J. Dinamic testing of Laroje–Scale Structures // Structural Engineering International. 1997. V.7. № 1. P. 29–34.

3. Bochkarev N. N., Kartopolsev A. V., Safronov V., Shendel A. S. Numerical modeling of experimental researches steelconcrete of flying structures of road bridges // 9th International Scientific conference VSU. Sofia, Bulgaria. P. II–229, II–231.

4. Картопольцев В. М. Влияние дефектов проезжей части на изменение динамических характеристик пролетных строений мостов / В. М. Картопольцев, А. В. Картопольцев, Б. Д. Колмаков // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2015. – № 6. – С. 156–164.

5. Картопольцев А. В. К вопросу о динамическом коэффициенте / А. В. Картопольцев, В. М. Картопольцев, С. А. Кухаренко // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2021. – № 5. – С. 127–141.

6. Будковой А. Н. Нестационарные колебания балочных систем при переходных режимах воздействия подвижной нагрузки : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / А. Н. Будковой. – Воронеж, 2014. – 20 с.

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

8. Kartopolsev A. V., Bochkarev N. N., Selivanova T. V. The analysis of the compelled fluctuations of flying structures road bridges in conditions of real operation // Proceedings International Conference VSU’2005. Bulgaria, Sofia. 2005. V. 1. P. II 226−228.

9. Катцын П. А. Исследование напряженно-деформированного состояния моста через реку Томь в городе Томске / П. А. Катцын [и др.] // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2001. – № 2. – С. 116–120.

10. Картопольцев В. М. Металлические мосты с бистальными балками / В. М. Картопольцев ; под ред. К. Х. Толмачева. – Томск : Изд-во Томского университета. 1992. – 241 с.

11. Картопольцев А. В. К вопросу развития методов регулирования динамических характеристик пролетных строений мостов / А. В. Картопольцев, В. М. Картопольцев, С. А. Кухаренко // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2021. – Т. 23. – № 6. – С. 201–219.

12. Картопольцев В. М. Определение динамических напряжений и деформаций в сталежелезобетонных мостах / В. М. Картопольцев [и др.] // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2016. – № 3. – С. 194–204.

13. Картопольцев А.В. К вопросу о диссипативности деформирования балок пролетных строений мостов / А. В. Картопольцев, В. М. Картопольцев, М. В. Зголич // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2016. – № 2. – С. 194–199.

14. Ibrahim R. A., Pilipchuk V. N., Ikeda T. Resent advances in liquid sloshing dynamics // Appl. Mech. Rev. 2001. V. 54. № 2. P. 133–199.

15. Работнов Ю. Н.. Распространение упругопластических волн в стержнях и балках с учетом запаздывания текучести / Ю. Н. Работнов, Ю. Б. Суворова // ПТМТФ. – 1968. – № 6. – С. 193–198.

16. Скучик Е. Простые и сложные колебательные системы / Е. Скучик. – Москва : Мир. 1971. – 552 с.

17. Кольский Г. Волны напряжений в твердых телах / Г. Кольский. – Москва : Изд-во иностранной литературы. 1955. – 192 с.

18. Ротенберг Р. В. Подвеска автомобиля / Р. В. Ротенберг. – Москва : Машиностроение, 1972. – 395 с.

19. Работнов Ю. Н. Динамика жесткопластической балки с запаздыванием текучести / Ю. Н. Работнов, Ю. В. Суворова // МТТ. –1968. – № 6. – С. 78–86.

20. Картопольцев В. М. Применение бистальных балок в пролетных строениях автодорожных мостов : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Владимир Михайлович Картопольцев. – Ленинград, 1991. – 33 с.