RU2317534C1 - Method of monitoring automotive bridge - Google Patents
Method of monitoring automotive bridge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2317534C1 RU2317534C1 RU2006138000/28A RU2006138000A RU2317534C1 RU 2317534 C1 RU2317534 C1 RU 2317534C1 RU 2006138000/28 A RU2006138000/28 A RU 2006138000/28A RU 2006138000 A RU2006138000 A RU 2006138000A RU 2317534 C1 RU2317534 C1 RU 2317534C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bridge
- ave
- dominant
- influence
- resource
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при мониторинге технического состояния строительных конструкций, а именно автомобильного моста.The invention relates to construction and can be used to monitor the technical condition of building structures, namely, an automobile bridge.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ мониторинга автомобильного моста в процессе его эксплуатации, включающий измерение перемещений элементов конструкции моста под воздействием нагрузок и определение оставшегося ресурса моста, (см. Патент РФ №2250444, опубл. 10.01.2001).The closest technical solution to the proposed one is a method for monitoring an automobile bridge during its operation, which includes measuring the displacements of structural elements of the bridge under the influence of loads and determining the remaining resource of the bridge (see RF Patent No. 2250444, publ. 10.01.2001).
Недостатком его является большая трудоемкость, недостаточная точность, поскольку процесс изменения характеристик моста со временем носит нелинейный характер, а это в известном техническом решении не учитывается.Its disadvantage is the large complexity, lack of accuracy, since the process of changing the characteristics of the bridge over time is non-linear, and this is not taken into account in the known technical solution.
В изобретении решается задача снижения трудоемкости и повышения точности определения ресурса.The invention solves the problem of reducing the complexity and increasing the accuracy of determining the resource.
Для достижения этого технического результата производят измерение перемещений элементов конструкции моста под воздействием нагрузок и определяют оставшийся ресурса моста, а именно через равные промежутки времени не менее 3 раз в год осуществляют замеры перемещений в угловых точках пролетных перекрытий ригелей моста под воздействием нагрузки от движущегося транспорта в часы пиковой нагрузки, над измеряемыми величинами проводят вейвлет-преобразования, получают амплитудно-частотные характеристики, определяют зоны концентраций спектра мощности доминирующих частот и оставшийся ресурс моста определяют по формуле:To achieve this technical result, the displacements of the bridge structural elements under the influence of loads are measured and the remaining resource of the bridge is determined, namely, at equal intervals of at least 3 times a year, measurements of displacements at the corner points of the span of the bridge crossbars under the influence of the load from a moving vehicle during hours peak load, wavelet transforms are carried out over the measured values, the amplitude-frequency characteristics are obtained, the spectral concentration zones are determined and the dominant frequency power and remaining life of the bridge is given by:
tост.=tпр.-t3 t rest = t ave. -t 3
где:Where:
tпр.=af2 пр.+bfпр.+ct ave. = af 2 ave. + bf ave. + c
где fпр. - предельная доминирующая частота колебаний,where f ave - the limiting dominant oscillation frequency,
a, b, c - коэффициенты, определяемые из системы линейных уравнений:a, b, c - coefficients determined from a system of linear equations:
t1=af2 1+bf1+с;t 1 = af 2 1 + bf 1 + s;
t2=af2 2+bf2+c;t 2 = af 2 2 + bf 2 + c;
t3=af2 3+bf3+c;t 3 = af 2 3 + bf 3 + c;
где: t1, t2, t3 - время последних трех испытаний, отсчитанное от начала эксплуатации моста;where: t 1 , t 2 , t 3 - time of the last three tests, counted from the start of operation of the bridge;
f1, f2, f3 доминирующие частоты в этих испытаниях. Отличительными признаками предлагаемого способа мониторинга автомобильного моста от указанного выше известного, наиболее близкого к нему являются следующие признаки: через равные промежутки времени не менее 3 раз в год осуществляют замеры перемещений в угловых точках пролетных перекрытий ригелей моста под воздействием нагрузки от движущегося транспорта в часы пиковой нагрузки, над измеряемыми величинами проводят вейвлет-преобразования, получают амплитудно-частотные характеристики, определяют зоны концентраций спектра мощности доминирующих частот и оставшийся ресурс моста определяют по формуле:f 1 , f 2 , f 3 dominant frequencies in these trials. The distinguishing features of the proposed method for monitoring an automobile bridge from the above known, closest to it are the following features: at regular intervals at least 3 times a year, they measure movements at the corner points of the span of the bridge crossbars under the influence of the load from a moving vehicle during peak hours , wavelet transforms are carried out over the measured values, the amplitude-frequency characteristics are obtained, the concentration spectrum concentration zones are determined up to INIR frequencies and remaining life of the bridge is given by:
tост.=tпр.-t3 t rest = t ave. -t 3
где:Where:
tпр.=af2 пр.+bfпр.+ct ave. = af 2 ave. + bf ave. + c
где fпр.- предельная доминирующая частота колебаний,where f ave - the limiting dominant oscillation frequency,
а, b, с - коэффициенты, определяемые из системы линейных уравнений:a, b, c - coefficients determined from a system of linear equations:
t1=af2 1+bf1+c;t 1 = af 2 1 + bf 1 + c;
t2=af2 2+bf2+c;t 2 = af 2 2 + bf 2 + c;
t3=af2 3+bf3+с;t 3 = af 2 3 + bf 3 + s;
где: t1, t2, t3 - время последних трех испытаний, отсчитанное от начала эксплуатации моста;where: t 1 , t 2 , t 3 - time of the last three tests, counted from the start of operation of the bridge;
f1, f2, f3 доминирующие частоты в этих испытаниях.f 1 , f 2 , f 3 dominant frequencies in these trials.
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема измерительного комплекса, на фиг.2 показана схема размещения датчиков на ригеле автомобильного моста, на фиг.3 - спектрограмма перемещений ригеля моста, на фиг.4 кривая зависимости доминирующей частоты от времени испытаний.The proposed method is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general diagram of a measuring complex, Fig. 2 shows a diagram of the placement of sensors on a crossbar of an automobile bridge, Fig. 3 is a spectrogram of movements of a crossbar of a bridge, in Fig. 4 a curve of the dependence of the dominant frequency on the test time .
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
Оценка остаточного ресурса автомобильного моста производится по параметрам экспериментальных амплитудно-частотных характеристик под воздействием нагрузки. Измерения проводят с помощью измерительного комплекса (фиг.1) через равные промежутки времени не менее 3 раз в год. При этом определяют текущие значение скоростей или ускорений в крайних угловых точках 1, 2, 3, 4 верхней плиты каждого ригеля моста (см. фиг.2) под воздействием движущихся транспортных средств в часы пиковой нагрузки. С полученными значениями проводят численное интегрирование, осуществляют вейвлет-преобразование (Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразования. СПб.: Изд-во ВУС, 1999, 208 с.), получают спектрограммы перемещений (см. фиг.3), определяют частоты зоны максимальных амплитуд под воздействием нагрузки от движущегося транспорта в часы пиковой нагрузки, определяют зоны концентраций спектра мощности доминирующих частот и оставшийся ресурс моста определяют по формуле:The residual resource of the automobile bridge is estimated by the parameters of the experimental amplitude-frequency characteristics under the influence of the load. The measurements are carried out using the measuring complex (figure 1) at regular intervals at least 3 times a year. In this case, determine the current value of speeds or accelerations at the
tост.=tпр.-t3 t rest = t ave. -t 3
где:Where:
tпр.=af2 пр.+bfпр.+ct ave. = af 2 ave. + bf ave. + c
где fпр. - предельная доминирующая частота колебаний,where f ave - the limiting dominant oscillation frequency,
а, b, с - коэффициенты, определяемые из системы линейных уравнений:a, b, c - coefficients determined from a system of linear equations:
t1=af2 1+bf1+с;t 1 = af 2 1 + bf 1 + s;
t2=af2 2+bf2+c;t 2 = af 2 2 + bf 2 + c;
t3=af2 3+bf3+c;t 3 = af 2 3 + bf 3 + c;
где: t1, t2, t3 - время последних трех испытаний, отсчитанное от начала эксплуатации моста;where: t 1 , t 2 , t 3 - time of the last three tests, counted from the start of operation of the bridge;
f1, f2, f3 доминирующие частоты в этих испытаниях.f 1 , f 2 , f 3 dominant frequencies in these trials.
Использование предлагаемого интервала между экспериментами обеспечивает достаточно высокую точность определения ресурса и позволяет вовремя принять меры, чтобы избежать крупной аварии.Using the proposed interval between experiments provides a sufficiently high accuracy of determining the resource and allows you to take measures in time to avoid a major accident.
Использование для возбуждения колебаний воздействий автомобильного движения во время пиковой нагрузки позволяет приблизить условия испытаний к эксплуатационным и получить максимальные амплитуды виброперемещений. Кроме того, такой способ сокращает материальные затраты на проведение мониторинга. Осуществление вейвлет-преобразований позволяет повысить точность определения доминирующей частоты колебания моста. Предлагаемый способ мониторинга позволяет учесть нелинейность процессов изменения параметров моста (его жесткости), появляющиеся в последний самый критический период его эксплуатации и тем самым повысить точность в определении оставшегося ресурса и избежать аварийной ситуации.The use for excitation of vibrations of the effects of automobile traffic during peak loads allows us to bring the test conditions closer to operational and to obtain maximum amplitudes of vibration displacements. In addition, this method reduces the material costs of monitoring. The implementation of wavelet transforms improves the accuracy of determining the dominant frequency of the oscillation of the bridge. The proposed monitoring method allows to take into account the non-linearity of the processes of changing the bridge parameters (its rigidity) that appear during the last most critical period of its operation and thereby increase the accuracy in determining the remaining resource and avoid an emergency.
Пример выполнения предлагаемого способа.An example of the proposed method.
Эксперименты и определение ресурса было произведено для ригельного блока конструкции Камского автомобильного моста.Experiments and resource determination were carried out for the crossbar block of the Kama automobile bridge construction.
Сборный железобетонный мост через реку Каму был сдан в эксплуатацию в 1967 году.The precast concrete bridge over the Kama River was commissioned in 1967.
В качестве первичных элементов для регистрации колебаний были использованы сейсмические датчики:As primary elements for recording oscillations, seismic sensors were used:
- СМ-4Б - датчик виброускорений (акселерометр) с рабочим диапазоном измеряемых частот 0,6-40 Гц;- SM-4B - vibration acceleration sensor (accelerometer) with a working range of measured frequencies of 0.6-40 Hz;
- КВЭ-3Б - датчик виброскоростей (велосиметр) с рабочим диапазоном 0,01-10 Гц.- KVE-3B - vibration velocity sensor (cycle meter) with an operating range of 0.01-10 Hz.
Датчики были установлены в концевых зонах внутри коробов ригельных блоков на специальных металлических горизонтальных площадках.Sensors were installed in the end zones inside the boxes of crossbar blocks on special horizontal metal platforms.
В ходе трех экспериментов (ноябрь 2002, май и октябрь 2003 г.) регистрировались временные сигналы (в вольтах), являющиеся напряжением датчика и характеризующие вертикальные составляющие виброускорений (для аксерерометра СМ-4Б) или виброскоростей (для велосиметра КВЭ-3Б) в точке его расположения. Путем численного интегрирования виброускорения или виброскорости пересчитываются в виброперемещения. Для виброперемещений были осуществлены вейвлет-преобразования и получены спектральные характеристики (фиг.3).During three experiments (November 2002, May and October 2003), temporary signals (in volts) were recorded, which are the voltage of the sensor and characterize the vertical components of vibration acceleration (for the SM-4B accelerometer) or vibration velocities (for the KVE-3B bicycle meter) location. By numerically integrating the vibration acceleration or vibration velocity are converted into vibration displacement. For vibration displacement, wavelet transforms were performed and spectral characteristics were obtained (Fig. 3).
Анализ спектральных характеристик ригельного блока для всех датчиков, полученных в 2002 г., показал, что по спектру мощности доминируют частота 0,74 Гц. Повторное испытание в 2003 г. показало на снижение доминирующей частоты в мае до 0,71 Гц, а в октябре до 0,67 Гц. Предельная частота потери упругости конструкции fпр.=0,48 Гц. Эта величина предельной частоты соответствует потере жесткости железобетонной конструкции моста в 4 раза, по отношению к жесткости на момент сдаточных испытаний. Остаточный ресурс 5,5 лет. Испытания показали, что предлагаемый способ мониторинга позволяет повысить точность определения остаточного ресурса моста, и особенно необходим после наработки половины планового ресурса, когда жесткость его элементов конструкции начинает изменяться нелинейно.An analysis of the spectral characteristics of the crossbar for all sensors obtained in 2002 showed that a frequency of 0.74 Hz dominates in the power spectrum. Repeated testing in 2003 showed a decrease in the dominant frequency in May to 0.71 Hz, and in October to 0.67 Hz. The limiting frequency of the loss of elasticity of the structure f pr = 0.48 Hz. This value of the limiting frequency corresponds to a 4-fold loss in the stiffness of the reinforced concrete structure of the bridge, relative to the stiffness at the time of acceptance tests. The residual resource is 5.5 years. Tests have shown that the proposed monitoring method improves the accuracy of determining the residual life of the bridge, and is especially necessary after half of the planned life, when the rigidity of its structural elements begins to change nonlinearly.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138000/28A RU2317534C1 (en) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Method of monitoring automotive bridge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138000/28A RU2317534C1 (en) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Method of monitoring automotive bridge |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2317534C1 true RU2317534C1 (en) | 2008-02-20 |
Family
ID=39267294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006138000/28A RU2317534C1 (en) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Method of monitoring automotive bridge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2317534C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650812C1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-04-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИВТ СО РАН) | Method of monitoring the technical condition of bridge structures in the process of their operation (variants) |
-
2006
- 2006-10-27 RU RU2006138000/28A patent/RU2317534C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650812C1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-04-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИВТ СО РАН) | Method of monitoring the technical condition of bridge structures in the process of their operation (variants) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102519651B (en) | Method for determining basic frequency of stay cable when testing cable tension of cable stayed bridge by using vibration method | |
JP6531984B2 (en) | Displacement response calculation method using acceleration recording | |
Girolami et al. | Modal analysis of structures with low-cost embedded systems | |
CN101762347A (en) | Method for measuring rope force of multi-span steel stay rope by using half-wave method | |
EP3432036A1 (en) | Seismic sensor and earthquake detection method | |
RU2317534C1 (en) | Method of monitoring automotive bridge | |
CN107128329B (en) | Track gauge dynamic change monitoring device and design method based on strain measurement inversion deformation acceleration response | |
Somaschini et al. | Experimental analysis of a composite bridge under high-speed train passages | |
RU2362136C1 (en) | Method for impact testing of construction | |
Yu et al. | A study on PVDF sensor using wireless experimental system for bridge structural local monitoring | |
JP7035488B2 (en) | Analytical equipment, analysis system and analysis method | |
Davis et al. | Dynamic strain monitoring of an in-use interstate bridge using fiber Bragg grating sensors | |
JP2018179535A (en) | Soundness monitoring system and soundness monitoring method | |
RU2299410C1 (en) | Mode of evaluation of a residual resource of an automobile bridge | |
KR100553124B1 (en) | Energy-Dissipation-Ratio based structural health monitoring method | |
KR20110109217A (en) | Method for measuring tension of cable, media that program executing the method is recorded, analyzing device that the program is installed | |
JP3115176B2 (en) | Measurement method of natural frequency of bridge girder and spring constant of bearing | |
CN108318125B (en) | Method for detecting ballast rigidity based on vertical vibration characteristic of steel rail | |
Magalhães et al. | Dynamic testing of the new Coimbra footbridge before implementation of control devices | |
RU2487325C2 (en) | Method to measure stretching forces acting at rail and device for its realisation | |
CN101726355B (en) | Measuring and analyzing system for vibration and vibration phase of crystallizer of portable conticaster | |
RU2790418C1 (en) | Method for controlling the adhesion of anchor bolting to a rock mass | |
RU2284489C1 (en) | Vibration testing method to control technical bridge span state | |
RU2608332C1 (en) | Method for dynamic testing superstructures | |
Zonzini et al. | Heterogeneous sensor-network for vibration-based SHM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181028 |