RU2613484C2 - Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста - Google Patents
Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613484C2 RU2613484C2 RU2015134616A RU2015134616A RU2613484C2 RU 2613484 C2 RU2613484 C2 RU 2613484C2 RU 2015134616 A RU2015134616 A RU 2015134616A RU 2015134616 A RU2015134616 A RU 2015134616A RU 2613484 C2 RU2613484 C2 RU 2613484C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cable
- stayed
- stayed element
- tension force
- vibrations
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
- G01L5/042—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands by measuring vibrational characteristics of the flexible member
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к метрологии, в частности к способам неразрушающего контроля мостовых сооружений. Способ предполагает возбуждение свободных колебаний вантового элемента путем приложения импульсного воздействия в месте его прикрепления к анкерному устройству. Осуществляют измерение колебаний датчиком-акселерометром, передачу измерительной информации в измерительный блок и далее в программный модуль, где происходит их обработка. При этом усилие определяется на основе первых трех кратных зафиксированных частот собственных колебаний вантового элемента. При расчетах продольного усилия в вантовом элементе учитываются такие параметры, как погонная масса вантового элемента, масса антивандальной оболочки, собственная частота колебаний вантового элемента, длина вантового элемента, длина анкерного устройства. По усредненному значению вычисленных усилий оценивают усилие натяжения ванта моста. Технический результат – повышение точности измерений. 2 ил., 1 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния мостовых сооружений и может быть использовано для контроля и диагностики усилий натяжения вантовых элементов мостов, в том числе и элементов внешнего армирования.
Известен способ измерения усилий в растянутых или сжатых стержнях (см. патент СССР №118648), отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности проведения измерения в реальных условиях, величину усилия определяют по разности фаз между возбуждающей силой и колебаниями контролируемого стержня.
Недостаток данного способа заключается в том, что для определения усилия натяжения стержня требуется вибратор с генератором, возбуждающий вынужденные колебания диагностируемого элемента с определенной частотой.
Известен также способ определения натяжения вант по частоте собственных колебаний (см. Овчинников И.Г., Солохин В.Ф., Раткин В.В., Дядькин С.Н. «Автодорожный мост через реку Обь у г. Сургута: особенности проектирования и строительства»: учебное пособие, Саратов, СГТУ, 2002. - С. 74-75), принятый в качестве прототипа. В известном способе измерительные датчики (пьезорезистивные акселерометры) крепились по одному к каждой ванте вблизи звеньев заделки специально изготовленными скобами. Колебания каждой ванты возбуждались поочередно многократным приложением импульсного воздействия вручную через капроновый шнур длиной около 15 м. Для измерения колебаний использовалась виброизмерительная аппаратура. Далее производилась компьютерная обработка результатов измерения свободных затухающих колебаний: визуализация переходного процесса по сигналу датчика; визуализация отклика конструкции в диапазоне частот 8-12-го низших тонов; идентификация преобладающих собственных тонов и определение для каждого из них порядкового номера (n), частоты (fn); выбор 3-10-го тонов с близкими величинами fn/n и определение по выбранному числу (k) тонов усредненной частоты 1-го тона в виде ; определение усилия натяжения ванты по формуле При этом время возбуждения, регистрации колебаний и обработки результатов для каждой ванты составляет около 5 мин.
Недостатком данного способа является то, что он не учитывает включение анкера и антивандальной оболочки в колебательный процесс, что приводит к снижению точности и достоверности определения усилий, а также тот факт, что для измерений необходим специальный автомобиль с оборудованием, делающий процесс трудозатратным и длительным - определение усилий во всех вантовых элементах (с учетом передвижения специального автомобиля, установки и снятия оборудования) занимает несколько дней, в течение которых ситуация на мосту, а следовательно, и усилия натяжения вантовых элементов меняются.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности и достоверности измерений за счет учета включения анкера и антивандальной оболочки в колебательный процесс и снижении трудозатрат при определении усилий натяжения вантовых элементов за счет использования малогабаритного измерительного комплекса, исключающего необходимость применения оборудования значительных размеров.
Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста заключается в том, что в контролируемом месте устанавливают измерительный датчик, возбуждают свободные колебания вантового элемента путем импульсного воздействия и измеряют его частоты собственных колебаний, по которым определяют усилие натяжения, импульсное воздействие осуществляют в месте прикрепления вантового элемента к анкерному устройству, фиксируют не менее трех кратных частот собственных колебаний вантового элемента, определяют для каждой из первых трех кратных зафиксированных частот собственных колебаний (если частот собственных колебаний, присутствующих в спектре частот вантового элемента, больше трех) усилие натяжения вантового элемента по формуле
где N - продольное усилие в вантовом элементе, Н; m - погонная масса вантового элемента, кг/м; М - масса антивандальной оболочки, кг; fn - собственная частота колебаний вантового элемента, Гц; n - порядковый номер формы колебаний вантового элемента; Lp - расчетная длина вантового элемента, м, равная сумме длины собственно вантового элемента (от пассивного до активного анкерного устройства) и расчетной длины анкерного устройства (от точки закрепления вантового элемента до места шарнирного прикрепления анкерного устройства к конструкции); и по усредненному значению этих усилий в виде судят об усилии натяжения вантового элемента.
Реализуется способ следующим образом. В месте закрепления вантового элемента с анкерным устройством устанавливается датчик-акселерометр (датчик вибрации, м2/с3) малогабаритного измерительного комплекса «Тензор МС» разработки НИЛ «Мосты» СГУПС, в основе которого лежат пьезорезистивные чувствительные элементы. Импульсным воздействием вручную (например, периодическими однократными толчками анкера) возбуждают свободные колебания вантового элемента, которые фиксируются высокочувствительным датчиком-акселерометром (см. фиг. 1) и передаются в измерительный блок и далее в программный модуль, где происходит их обработка. В полученном после обработки спектре частот (см. фиг. 2) определяют порядковый номер (n) зафиксированных частот собственных колебаний вантового элемента (fn). Определяют усилие по формуле
для первых трех кратных (если частот собственных колебаний, присутствующих в спектре частот вантового элемента, больше трех), зафиксированных частот собственных колебаний (см. фиг. 2). Вычисляют среднее значение усилия натяжения в вантовом элементе по формуле .
На фиг. 1 представлена виброграмма колебаний вантового элемента, записанная на одном из вантовых элементов главного пролета Бугринского моста через р. Обь в г. Новосибирске, где 1 - фоновые колебания, 2 - переходный процесс колебаний при однократном воздействии испытателя на анкер; на фиг. 2 приведен спектр частот, зафиксированный измерительным комплексом «Тензор MG» (программное обеспечение основано на быстром преобразовании Фурье).
Пример реализации способа. Определение усилий натяжения в вантовых элементах производилось при строительстве главного пролета Бугринского моста в г. Новосибирске. В месте прикрепления вантового элемента к пассивному анкерному устройству (установленному на затяжке арочного пролетного строения) устанавливали датчик-акселерометр измерительного комплекса «Тензор МG» (№ в госреестре средств измерений 38532-08, свидетельство об утверждении типа средств измерений RU.C.34.007.A №32603/1). Периодическими однократными толчками анкера вручную возбуждали свободные колебания вантового элемента, которые фиксировались высокочувствительным датчиком и передавались в измерительный блок, откуда поступали в программный модуль, где происходила их обработка. В полученном после обработки спектре частот определяли порядковый номер (n) зафиксированных частот собственных колебаний (fn) вантового элемента. Определяли усилие для первых трех кратных (если частот собственных колебаний, присутствующих в спектре частот вантового элемента, больше трех) зафиксированных частот собственных колебаний. Вычисляли среднее значение усилия натяжения в вантовом элементе в виде . В таблице приведены значения усилий в нескольких диагностируемых элементах, определенных с помощью разработанного способа, и значения усилий, определенные по способу-прототипу.
В сравнении с прототипом данный способ имеет следующие преимущества: учет включения анкера и антивандальной оболочки в колебательный процесс и, как следствие, повышение точности и достоверности при определении усилий натяжения до 10%, а также снижение трудоемкости процесса сбора данных, поскольку нет необходимости в эксплуатации специального автомобиля с оборудованием, находящегося непосредственно на мосту во время сбора данных.
Claims (9)
- Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста, заключающийся в том, что в контролируемом месте устанавливают измерительный датчик, возбуждают свободные колебания вантового элемента путем импульсного воздействия и измеряют его частоты собственных колебаний, по которым определяют усилие натяжения, отличающийся тем, что импульсное воздействие осуществляют в месте прикрепления вантового элемента к анкерному устройству, фиксируют не менее трех кратных частот собственных колебаний вантового элемента, определяют для каждой из первых трех кратных зафиксированных частот усилие натяжения вантового элемента по формуле
- где N - продольное усилие в вантовом элементе, Н;
- m - погонная масса вантового элемента, кг/м;
- М - масса антивандальной оболочки, кг;
- fn - собственная частота колебаний вантового элемента, Гц;
- n - порядковый номер формы колебаний вантового элемента;
- Lp - расчетная длина вантового элемента, м, равная сумме длин собственно вантового элемента и расчетной длины анкерного устройства,
- и по усредненному значению этих усилий судят об усилии натяжения вантового элемента.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015134616A RU2613484C2 (ru) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015134616A RU2613484C2 (ru) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015134616A RU2015134616A (ru) | 2017-02-21 |
RU2613484C2 true RU2613484C2 (ru) | 2017-03-16 |
Family
ID=58453784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015134616A RU2613484C2 (ru) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613484C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110146276A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-20 | 北京源清慧虹信息科技有限公司 | 一种基于无线传感器的索力与抗弯刚度监测方法及系统 |
CN110470422A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-19 | 中铁大桥(南京)桥隧诊治有限公司 | 一种基于拉索振动频谱分析的基频优化方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109063351B (zh) * | 2018-08-10 | 2023-06-23 | 武汉理工大学 | 一种调节套筒影响下的斜拉桥索力计算方法 |
CN116026511B (zh) * | 2023-03-24 | 2023-07-04 | 江西飞尚科技有限公司 | 一种索力自动识别方法、系统、计算机及可读存储介质 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4979125A (en) * | 1987-11-20 | 1990-12-18 | Southwest Research Institute | Non-destructive evaluation of ropes by using transverse impulse vibrational wave method |
US5821430A (en) * | 1997-02-28 | 1998-10-13 | Southwest Research Institute | Method and apparatus for conducting in-situ nondestructive tensile load measurements in cables and ropes |
KR20080047186A (ko) * | 2006-11-24 | 2008-05-28 | 부산대학교 산학협력단 | 행어 케이블의 장력 측정방법 |
CN103217248A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 清华大学 | 一种桥梁钢索拉力的检测方法 |
CN103852288A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-06-11 | 东南大学 | 索力监测受损索载荷递进式识别方法 |
RU2555196C2 (ru) * | 2013-10-24 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Способ измерения натяжения длинномерных изделий |
-
2015
- 2015-08-17 RU RU2015134616A patent/RU2613484C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4979125A (en) * | 1987-11-20 | 1990-12-18 | Southwest Research Institute | Non-destructive evaluation of ropes by using transverse impulse vibrational wave method |
US5821430A (en) * | 1997-02-28 | 1998-10-13 | Southwest Research Institute | Method and apparatus for conducting in-situ nondestructive tensile load measurements in cables and ropes |
KR20080047186A (ko) * | 2006-11-24 | 2008-05-28 | 부산대학교 산학협력단 | 행어 케이블의 장력 측정방법 |
CN103217248A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 清华大学 | 一种桥梁钢索拉力的检测方法 |
RU2555196C2 (ru) * | 2013-10-24 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Способ измерения натяжения длинномерных изделий |
CN103852288A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-06-11 | 东南大学 | 索力监测受损索载荷递进式识别方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
SOOJIN CHO Development of an Automated Wireless Tension Force Estimation System for Cable-stayed Bridges // JOURNAL OF INTELLIGENT MATERIAL SYSTEMS AND STRUCTURES, Vol. 21. February 2010. Dong-Ho Choi New Procedure for Estimating Cable Force in Cable-stayed Bridge // TRB 2013 Annual Meeting. * |
Овчинников И.Г и др. "Автодорожный мост через реку Обь у г. Сургута: особенности проектирования и строительства": учебное пособие, Саратов, СГТУ, 2002. - С. 74-75. * |
Овчинников И.Г и др. "Автодорожный мост через реку Обь у г. Сургута: особенности проектирования и строительства": учебное пособие, Саратов, СГТУ, 2002. - С. 74-75. Яшнов А.Н. и др. Организация научно-инженерного сопровождения строительства внеклассного моста // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2015, N 1, стр. 148-160. * |
Яшнов А.Н. и др. Организация научно-инженерного сопровождения строительства внеклассного моста // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2015, N 1, стр. 148-160. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110146276A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-20 | 北京源清慧虹信息科技有限公司 | 一种基于无线传感器的索力与抗弯刚度监测方法及系统 |
CN110146276B (zh) * | 2019-06-19 | 2021-03-19 | 北京源清慧虹信息科技有限公司 | 一种基于无线传感器的索力与抗弯刚度监测方法及系统 |
CN110470422A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-19 | 中铁大桥(南京)桥隧诊治有限公司 | 一种基于拉索振动频谱分析的基频优化方法 |
CN110470422B (zh) * | 2019-08-22 | 2020-11-17 | 中铁桥隧技术有限公司 | 一种基于拉索振动频谱分析的基频优化方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015134616A (ru) | 2017-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2613484C2 (ru) | Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста | |
Feldbusch et al. | Vibration analysis using mobile devices (smartphones or tablets) | |
CN107300432B (zh) | 一种用于实现现场自适应索力测量的方法和装置 | |
JP2011247700A (ja) | コンクリート部材の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラム | |
US20190011405A1 (en) | Method and Apparatus for Non-Destructive Measurement of Modulus of Elasticity and/or the Compressive Strength of Masonry Samples | |
JP2004069598A (ja) | 構造物の損傷推定システムおよびプログラム | |
RU2362136C1 (ru) | Способ испытания конструкции на ударные воздействия | |
JPS63186122A (ja) | 構造物の異常診断方式 | |
CN105388210A (zh) | 基于临时钢斜撑的斜拉索损伤检测装置及检测方法 | |
JP2012229982A (ja) | コンクリート構造体のヘルスモニタリング方法及び装置 | |
JP7001173B2 (ja) | 診断装置、診断方法、及びプログラム | |
JP7004005B2 (ja) | 推定装置、推定方法及びコンピュータプログラム | |
RU2654897C1 (ru) | Способ динамических испытаний опор воздушных линий электропередачи | |
JP2001074706A (ja) | グランドアンカー診断方法 | |
Luna Vera et al. | Flexural performance correlation with natural bending frequency of post-tensioned concrete beam: Experimental investigation | |
KR20110109217A (ko) | 케이블의 장력 측정 방법, 이를 실행하는 프로그램이 기록된 기록매체, 및 그 프로그램이 설치된 분석 장치 | |
JP2017090057A (ja) | アンカーボルト健全度評価判定方法 | |
JP6283439B1 (ja) | グラウンドアンカーの緊張力測定装置及び緊張力測定方法 | |
RU2259560C1 (ru) | Способ определения характеристик чувствительности взрывчатых веществ к динамическим нагрузкам | |
JP2021009072A (ja) | グラウンドアンカーの緊張力評価方法および緊張力評価システム | |
JP3696298B2 (ja) | 建築物の耐震評価方法および装置 | |
RU2791836C1 (ru) | Устройство для измерения прочности бетона | |
RU2589459C2 (ru) | Способ диагностики преднапряженных железобетонных пролетных строений балочного типа | |
RU2443867C1 (ru) | Способ контроля сцепления анкерной крепи с массивом горных пород и устройство для его осуществления | |
CN117033982B (zh) | 一种基于车辆余振数据提取桥梁振动基频的方法和系统 |