RU2799291C1 - Method for determining the coefficient of friction in the support parts of buildings and structures - Google Patents
Method for determining the coefficient of friction in the support parts of buildings and structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799291C1 RU2799291C1 RU2022134993A RU2022134993A RU2799291C1 RU 2799291 C1 RU2799291 C1 RU 2799291C1 RU 2022134993 A RU2022134993 A RU 2022134993A RU 2022134993 A RU2022134993 A RU 2022134993A RU 2799291 C1 RU2799291 C1 RU 2799291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- load
- support
- compression force
- friction
- temporary
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений, в том числе мостов, мостовых кранов.The invention relates to the field of construction and operation of buildings and structures, including bridges, overhead cranes.
Известен способ определения коэффициента трения в опорных частях зданий и сооружений, включающий визуальный осмотр опираемой конструкции и опоры, элементов опорных частей, измерение их расположения друг относительно друга, оценку технического состояния поверхностей контакта и опирания на соответствие требованиям норм и регламентов монтажа и эксплуатации опорных частей, вывод о степени соответствия коэффициента трения нормативным значениям и требуемых мероприятиях по приведению опорной части в нормативное состояние (см. кн. Осипов В.О. и др. Содержание и реконструкция мостов. М.: Транспорт, 1986, с.58-60).There is a known method for determining the coefficient of friction in the supporting parts of buildings and structures, including a visual inspection of the supported structure and support, elements of the supporting parts, measuring their location relative to each other, assessing the technical condition of the contact and support surfaces for compliance with the requirements of the norms and regulations for the installation and operation of the supporting parts, a conclusion about the degree of compliance of the friction coefficient with the standard values and the required measures to bring the supporting part into the standard state (see the book Osipov V.O. and others. Maintenance and reconstruction of bridges. M .: Transport, 1986, p. 58-60).
Недостаток известного способа заключается в применяемости доступными к осмотру открытыми конструкциями, преимущественно тангенциальными и катковыми типами опорных частей и ограниченной применяемостью к закрытым конструкциям опорных частей скольжения - стаканообразным и с шаровыми сегментами (см. кн. Эггерт Х. и др. Опорные части в строительстве. Проектирование, расчет, нормы. М.: Транспорт, 1978, с.100, рис.4.4), а также недостаточная точность ввиду неучета таких факторов, как величина нагрузки, скорость скольжения (качения), свойств антифрикционного материала, смазки, приработки и выдержки поверхностей контакта, влияние засорений, изнашивания поверхностей трения (см. кн. Подвижные опорные части трубопроводов и других сооружений. Киев, Вища школа, 1976, с.31-68).The disadvantage of this method lies in the applicability of open structures accessible for inspection, mainly tangential and roller types of bearing parts and limited applicability to closed structures of sliding bearing parts - glass-shaped and with spherical segments (see book. Eggert H. et al. Bearing parts in construction. Design, calculation, norms. M.: Transport, 1978, p.100, Fig. 4.4), as well as insufficient accuracy due to the failure to take into account such factors as the magnitude of the load, sliding (rolling) speed, properties of the anti-friction material, lubrication, running-in and holding contact surfaces, the effect of clogging, wear of friction surfaces (see the book. Movable supporting parts of pipelines and other structures. Kiev, Vishcha school, 1976, p. 31-68).
Известен также способ определения коэффициента трения в опорных частях мостов, имеющих подвижный и неподвижный относительно опоры элементы (Еремеев В.П. и др. сборник: Дороги и мосты, вып.46/2, М., ФАУ РосДорНИИ, 2021, с.232-233), включающий обжатие опорной части вертикальной временной нагрузкой при выполнении статических испытаний моста, измерение величины сдвигающей нагрузки опосредованно с использованием деформометров, установленных на опоре, вычислением значений реактивных усилий в теле опоры и соответствующей им горизонтальной силы, приложенной к неподвижному относительно опоры элементу опорной части.There is also a known method for determining the coefficient of friction in the bearing parts of bridges having elements that are movable and fixed relative to the support (Eremeev V.P. and other collection: Roads and bridges, issue 46/2, M., FAU RosDorNII, 2021, p. 232 -233), which includes compression of the bearing part by a vertical live load when performing static tests of the bridge, measuring the magnitude of the shear load indirectly using deformometers installed on the bearing, calculating the values of reactive forces in the bearing body and the corresponding horizontal force applied to the bearing element that is stationary relative to the bearing parts.
Недостаток известного способа заключается в недостаточной точности из-за изменения величины коэффициента трения в процессе перемещения подвижного элемента опорной части относительно неподвижного элемента от коэффициента трения покоя до коэффициента трения движения, а также приближенного учета величины обжатия опорной части, поскольку перемещение подвижного элемента опорной части начинается еще до заезда временной нагрузки на испытуемый пролет моста из-за влияния трения в опорных частях соседних пролетов.The disadvantage of the known method lies in insufficient accuracy due to the change in the value of the friction coefficient in the process of moving the movable element of the support part relative to the fixed element from the coefficient of static friction to the coefficient of friction of motion, as well as the approximate accounting for the amount of compression of the support part, since the movement of the movable element of the support part begins even before the arrival of the live load on the test span of the bridge due to the influence of friction in the bearing parts of adjacent spans.
Прототипом изобретения является способ определения коэффициента трения в опорных частях, имеющих подвижный и неподвижный относительно опоры элементы зданий и сооружений, включающий обжатие опорной части вертикальной нагрузкой, приложение к ней сдвигающей нагрузки, определение силы обжатия H опорной части и горизонтальной сдвигающей нагрузки V, вычисление значения коэффициента трения μ=V/H (см. кн. Эггерт Х. и др. Опорные части в строительстве. Проектирование, расчет, нормы. М.: Транспорт, 1978, с.326-329, рис.9.7 и 9.8).The prototype of the invention is a method for determining the coefficient of friction in bearing parts that have elements of buildings and structures that are movable and fixed relative to the support, including compression of the bearing part by a vertical load, applying a shear load to it, determining the compression force H of the bearing part and horizontal shear load V, calculating the value of the coefficient friction μ \u003d V / H (see the book. Eggert H. et al. Support parts in construction. Design, calculation, norms. M .: Transport, 1978, p. 326-329, fig. 9.7 and 9.8).
Недостатки прототипа заключаются в ограниченности применения искусственными условиями испытательной лаборатории и невозможности одновременного учета эксплуатационных факторов: одновременного изменения величины вертикальной нагрузки, скорости скольжения (качения) подвижного относительно опоры элемента опорной части над неподвижным элементом, наличия смазки и засорений, изнашивания поверхностей трения, приработки и выдержки поверхностей контакта в конструкциях эксплуатируемых опорных частей.The disadvantages of the prototype are the limited use of the artificial conditions of the testing laboratory and the impossibility of simultaneously taking into account operational factors: simultaneous changes in the magnitude of the vertical load, the speed of sliding (rolling) of the movable relative to the support element of the supporting part over the fixed element, the presence of lubrication and clogging, wear of friction surfaces, running in and soak contact surfaces in the structures of operating bearing parts.
Техническим результатом изобретения является расширение применимости способа определения коэффициента трения в опорных частях для одновременного учета эксплуатационных факторов: одновременного изменения величины вертикальной нагрузки, скорости скольжения (качения) подвижного относительно опоры элемента опорной части над неподвижным элементом, наличия смазки и засорений, изнашивания поверхностей трения, приработки и выдержки поверхностей контакта в конструкциях эксплуатируемых опорных частей.The technical result of the invention is the expansion of the applicability of the method for determining the coefficient of friction in the bearing parts to simultaneously take into account operational factors: simultaneous changes in the magnitude of the vertical load, the speed of sliding (rolling) of the element of the bearing part moving relative to the support over the fixed element, the presence of lubrication and clogging, wear of friction surfaces, running-in and exposure of contact surfaces in the structures of operated bearing parts.
Результат достигается тем, что обжатие опорной части вертикальной нагрузкой ΔH, приложение к неподвижному относительно опоры элементу опорной части горизонтальной нагрузки V производится загружением опорной части временной подвижной нагрузкой, вызывающей дополнительную силу обжатия ΔH, схемой приложения, скоростью и величиной максимально приближенной к реальным эксплуатационным временным нагрузкам, дополнительно к постоянной вертикальной нагрузке, а измерение вертикальной силы обжатия H=H0+ΔH, где H0 - постоянная сила обжатия опорной части, ΔH - приращение силы обжатия от действия временной подвижной нагрузки и горизонтальной сдвигающей силы V выполняют непрерывно во время приложения временной нагрузки с соответствующей ей приращением силы обжатия ΔH измерением деформаций a,b,c на конструктивных элементах опоры на направлениях, соответствующих им координатных осей OXYZ с началом координат, расположенным преимущественно в центре неподвижного относительно опоры элемента опорной части с координатами точек x0, y0, расположенных на боковой поверхности конструктивного элемента опоры в сечении с координатой z0>0, вычислением соответствующих деформациям a, b, c напряжений σx, σy, σz, путем интегрирования по площади поперечного сечения s, вычисляют значения вертикальной ΔH и горизонтальных Vx, Vy сил:The result is achieved by the fact that the compression of the support part with a vertical load ΔH, the application of a horizontal load V to the element that is stationary relative to the support of the support part is carried out by loading the support part with a temporary moving load that causes an additional compression force ΔH, the application scheme, the speed and the value as close as possible to real operational temporary loads , in addition to the constant vertical load, and the measurement of the vertical compression force H=H 0 +ΔH, where H 0 is the constant compression force of the support part, ΔH is the increment in the compression force from the action of a temporary moving load and the horizontal shear force V is performed continuously during the application of a temporary load with the corresponding increase in the compression force ΔH by measuring the deformations a,b,c on the structural elements of the support in the directions of the corresponding coordinate axes OXYZ with the origin of coordinates located mainly in the center of the element of the supporting part that is fixed relative to the support with the coordinates of the points x 0 , y 0 , located on the side surface of the structural element of the support in the cross section with the coordinate z 0 >0, calculating the corresponding strains a, b, c stresses σ x , σ y , σ z , by integrating over the cross-sectional area s, calculate the values of vertical ΔH and horizontal V x , V y forces:
определяющим множество значений коэффициентов трения μ соответствующих положению временной подвижной нагрузки, из которых выбирают максимальное μmax и вычисляют среднее значение .determining the set of values of friction coefficients μ corresponding to the position of the temporary moving load, from which the maximum μ max is selected and the average value is calculated .
В качестве временной подвижной нагрузки для определения коэффициента трения в опорных частях мостовых сооружений используют преимущественно грузовые автомобили, статическое воздействие которых на мостовую конструкцию сопоставимо с воздействием реально действующей временной нагрузки, например, эталонной.As a temporary moving load to determine the coefficient of friction in the bearing parts of bridge structures, trucks are mainly used, the static effect of which on the bridge structure is comparable to the effect of a real live load, for example, a reference one.
В основу предлагаемого способа положено применение известного закона Гука о наличии детерминированной зависимости между силой, механическими напряжениями, перемещениями, геометрическими характеристиками и упругими свойствами в исследуемой точке конструкции, что позволяет в способе определения коэффициента трения в опорных частях зданий и сооружений переходить от деформаций к напряжениям и силам обжатия и сдвига, действующим на опорную часть.The proposed method is based on the application of the well-known Hooke's law on the presence of a deterministic relationship between force, mechanical stresses, displacements, geometric characteristics and elastic properties at the studied point of the structure, which makes it possible to switch from deformations to stresses and compression and shear forces acting on the bearing part.
Другой особенностью предлагаемого способа является использование оборудования для тензометрии, электродеформометров, а также цифровых интеллектуальных акселерометров - виброметров.Another feature of the proposed method is the use of equipment for strain gauges, electrostrain meters, as well as digital intelligent accelerometers - vibrometers.
Измерительные приборы, например, тензорезисторы размещают преимущественно на боковых гранях подферменников, а если таковой элемент отсутствует - на боковых гранях опоры.Measuring devices, for example, strain gauges, are placed mainly on the side faces of the trusses, and if there is no such element, on the side faces of the support.
В качестве примера одного из вариантов реализации предлагаемого способа измерения коэффициента трения в опорных частях приведена схема испытания автодорожного моста.As an example of one of the options for implementing the proposed method for measuring the coefficient of friction in the bearing parts, a scheme for testing a road bridge is given.
На фиг. 1 показана схема балочного разрезного пролетного строения, загруженного временной подвижной нагрузкой ΔH, а сплошной тонкой линией показано его деформированное состояние; на фиг. 2 показана схема перемещений верха опоры и приложенные к ней силы, на фиг. 3 - виброграмма горизонтальных перемещений верха опоры, 1 - подвижный относительно опоры 2 элемент опорной части, 2 - опора, 3 - неподвижный относительно опоры 2 элемент опорной части, 4 - измерительные приборы (тензорезисторы), 5 - пролетное строение (сплошной тонкой линией показано деформированное состояние); ΔH - временная подвижная нагрузка, H - вертикальная сила обжатия опорной части, V - горизонтальная сила, H0 - сила обжатия опорной части от собственного веса пролетного строения, a - горизонтальное смещение верха опоры 2, с - вертикальное перемещение верха опоры 2, σ - эпюра нормальных напряжений в сечении z=z0 конструктивного элемента опоры. Вследствие трения в опорной части между подвижным 1 и неподвижным 3 элементами возникает горизонтальная сила V, приложенная к неподвижному элементу опорной части 3, меняющаяся по мере движения временной подвижной нагрузки ΔH ввиду изменения силы обжатия H=H0+ΔH, меняется и значение перемещения верха опоры и коэффициента трения μ. В расчетном сечении z=h0 измеряются относительные деформации εс на поверхности конструктивного элемента 2 опоры. В соответствии с известным законом Гука вычисляют величины нормальных напряжений σ (фиг. 2) и перемещения а верха опоры, из полученных значений на основе пространственной модели опоры, преимущественно методом конечных элементов, вычисляют вертикальную H=H0+ΔH и горизонтальную силу V, коэффициенты трения μmax и .In FIG. 1 shows a diagram of a sectional beam span loaded with a temporary moving load ΔH, and its deformed state is shown by a solid thin line; in fig. 2 shows a diagram of the movement of the top of the support and the forces applied to it, in Fig. 3 - vibrogram of horizontal displacements of the top of the support, 1 - element of the support part movable relative to the support 2, 2 - support, 3 - element of the support part fixed relative to the support 2, 4 - measuring instruments (strain gauges), 5 - span structure (the solid thin line shows the deformed state); ΔH - temporary moving load, H - vertical compression force of the support part, V - horizontal force, H 0 - compression force of the support part from the own weight of the span, a - horizontal displacement of the top of the support 2, c - vertical displacement of the top of the support 2, σ - diagram of normal stresses in the section z=z 0 of the structural element of the support. Due to friction in the support part between the movable 1 and the fixed 3 elements, a horizontal force V arises, applied to the fixed element of the
Полученные значения максимального μmax коэффициента трения сравниваются с нормативными значениями, и делается вывод о техническом состоянии опорной части.The obtained values of the maximum μ max friction coefficient are compared with the normative values, and a conclusion is made about the technical condition of the bearing part.
Применение представленного способа измерения коэффициента трения в опорных частях позволяет расширить его применение для одновременного учета эксплуатационных факторов: одновременного изменения величины вертикальной нагрузки, скорости скольжения (качения) подвижного относительно опоры элемента опорной части над неподвижным элементом, наличия смазки и засорений, изнашивания поверхностей трения, приработки и выдержки поверхностей контакта в конструкциях эксплуатируемых опорных частей, что особенно важно для принятия обоснованных решений о возможности дальнейшей эксплуатации опорной части или замене при проектировании ремонта.The application of the presented method for measuring the coefficient of friction in bearing parts allows expanding its application for simultaneous consideration of operational factors: simultaneous changes in the magnitude of the vertical load, sliding (rolling) speed of the element of the supporting part moving relative to the support over the fixed element, the presence of lubrication and clogging, wear of friction surfaces, running-in and exposure of the contact surfaces in the structures of the bearings in operation, which is especially important for making informed decisions about the possibility of further operation of the bearing or replacement when designing repairs.
Накопление статистических данных по значениям среднего значения коэффициента трения позволяет формировать реальную оценку качества типа опорной части.Accumulation of statistical data on the values of the average value of the coefficient of friction allows you to form a real assessment of the quality of the type of support part.
Среднее значение коэффициента трения соотносится с нормативным значением и техническими параметрами изготовителя опорной части для оценки типа опорной части.Average friction coefficient correlates with the standard value and technical parameters of the bearing manufacturer to evaluate the type of bearing.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2799291C1 true RU2799291C1 (en) | 2023-07-04 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564830C1 (en) * | 2014-08-04 | 2015-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Method of experimental-theoretical determination of ratio between coefficients of friction at rest and sliding friction of friction pair and device for its realisation |
CN109668682A (en) * | 2018-04-30 | 2019-04-23 | 交通运输部公路科学研究所 | A kind of side-friction calibrating installation and calibration method |
CN111999019A (en) * | 2020-08-26 | 2020-11-27 | 成都济通路桥科技有限公司 | Novel calibration method for bridge support device in operation period |
CN112284612A (en) * | 2020-10-23 | 2021-01-29 | 成都济通路桥科技有限公司 | Operation period supporting device serial type calibration method and system |
CN112666075A (en) * | 2020-12-23 | 2021-04-16 | 成都济通路桥科技有限公司 | Novel force measuring device and method for measuring friction coefficient of support in operation period |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564830C1 (en) * | 2014-08-04 | 2015-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Method of experimental-theoretical determination of ratio between coefficients of friction at rest and sliding friction of friction pair and device for its realisation |
CN109668682A (en) * | 2018-04-30 | 2019-04-23 | 交通运输部公路科学研究所 | A kind of side-friction calibrating installation and calibration method |
CN111999019A (en) * | 2020-08-26 | 2020-11-27 | 成都济通路桥科技有限公司 | Novel calibration method for bridge support device in operation period |
CN112284612A (en) * | 2020-10-23 | 2021-01-29 | 成都济通路桥科技有限公司 | Operation period supporting device serial type calibration method and system |
CN112666075A (en) * | 2020-12-23 | 2021-04-16 | 成都济通路桥科技有限公司 | Novel force measuring device and method for measuring friction coefficient of support in operation period |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЭГГЕРТ Х. и др., Опорные части в строительстве. Проектирование, расчет, нормы, Москва, Транспорт, 1978, с.326-329. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pang et al. | Measurement of deformation of the concrete sleepers under different support conditions using non-contact laser speckle imaging sensor | |
US11274989B2 (en) | Method for determining the structural integrity of an infrastructural element | |
Laura et al. | Static and dynamic testing of highway bridges: A best practice example | |
Zhou et al. | Damage identification in simply supported bridge based on rotational-angle influence lines method | |
Cachot et al. | The Millau viaduct: ten years of structural monitoring | |
Jamadin et al. | Effect of high-cyclic loads on dynamic response of reinforced concrete slabs | |
Domaneschi et al. | Laboratory investigation of digital image correlation techniques for structural assessment | |
RU2799291C1 (en) | Method for determining the coefficient of friction in the support parts of buildings and structures | |
RU2771598C1 (en) | Method for determining the bearing capacity of a span | |
Bujnakova et al. | Verification of precast concrete girder bridge under static load | |
Hornych et al. | Selection and evaluation of models for prediction of permanent deformations of unbound granular materials in road pavements | |
Dorafshan et al. | Friction coefficients for slide-in bridge construction using PTFE and steel sliding bearings | |
Burdet | Load testing and monitoring of Swiss bridges | |
Halding et al. | Structural response of full-scale concrete bridges subjected to high load magnitudes | |
Chang et al. | Development of smart seismic bridge bearing using fiber optic Bragg-grating sensors | |
Nieto et al. | An approximated methodology for fatigue tests and fatigue monitoring of concrete specimens | |
Chiu et al. | Integration of in-situ load experiments and numerical modeling in a long-term bridge monitoring system on a newly-constructed widened section of freeway in Taiwan | |
RU2250444C2 (en) | Method of monitoring bridge during use | |
Huth et al. | Pot bearings behavior after 32 years of service: In situ and laboratory tests | |
Lenett et al. | Subjective and objective evaluations of bridge damage | |
Sabato et al. | Full-scale damage detection of railroad crossties using Digital Image Correlation | |
Lindley | Investigation of the Time-Dependent Longitudinal Flexural Behavior of the Varina-Enon Bridge | |
Voggu et al. | Numerical simulations for structural response of masonry arch bridge with relieving slab as upgradation strategy | |
Trang et al. | Asphalt concrete testing device: Studying and designing based on the properties of asphalt concrete | |
RU2808099C1 (en) | Method for quick determination of possibility of passing excessive load across span structure |