Мониторинг строительных конструкций

• Автор: Живаев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 194 с. : ил.

Содержание
Введение .

Г лава 1. Анализ существующих систем мониторинга.

1.1. Структура системы мониторинга.

1.2. Функциональные возможности существующих

систем мониторинга.

1.3. Парадигма мониторинга.

1.4. Динамический мониторинг.

Выводы по главе 1

Г лава 2. Основы динамики строительных конструкций.

2.1. Общие сведения о системах.

2.2. Основные характеристики расчетных задач
динамики консгрукций.
2.3. Методы дискретизации
2.3.1. Метод сосредоточенных масс.
2.3.2. Метод обобщенных перемещений.
2.3.3. Метод конечных элементов.
2.4. Система с одной степенью свободы
2.4.1. Передаточная функция.
2.4.2. Частотные характеристики физических систем.
2.5. Решение задач динамики конструкций в пространстве состояний.
2.5.1. Пространство состояний.
2.5.2. Модальный анализ в пространстве состояний
2.5.3. Нормализация форм колебаний
Выводы по главе 2
Глава 3. Идентификация систем строительных конструкций.
3.1. Процедура идентификации систем
3.2. Идентификация систем в домене частот
3.2.1. Техника случайного декремента
3.2.2. Метод аппроксимации кривой в частотном домене
3.2.3. Метод частотного разложения
3.3. Алгоритмы идентификации систем в пространстве состояний домене времени
3.3.1. Реализационный алгоритм собственных значений.
3.3.2. Стохастическая полпространственная идентификация.
3.3.3. Выделение собственных частот.
3.3.4. Вычисление спектра мощности
3.4. Сравнение методов идентификации систем.
3.4.1. Моделирование отклика системы в домене времени.
3.4.2. Сравнение результатов идентификации
тестовой системы.
Выводы по главе 3.
Г лава 4. Комплексная технология динамического мониторинга строительных конструкций
4.1. Информационное моделирование.
4.2. Конечноэлементное моделирование.
4.3. Инструменты экспериментального динамического анализа.
4.3.1. Удаление дрейфов измерительных каналов.
4.3.2. Выбор данных для анализа.
4.3.3. Вычисление спектра сигнала.
4.3.4. Идентификация гармоник.
4.3.5. Вычисление скоростей и перемещений по измерениям
ускорений.
Выводы по главе 4
Глава 5. Примеры применения технологии
динамического мониторинга
5.1. Технические средства
5.1.1. Акселерометр Гек 1 В1.
5.1.2. Акселерометр 1 В3.ИЗ
5.1.3. Сейсмоприсмник шесгиканалъный 0
5.1.4. Уровень электронный 0 ii ii.
5.2. Энергоблок 1 Балаковской АЭС
5.2.1. Состав конструкций машинного зала.
5.2.2. Расположение точек измерений
5.2.3. Методика анализа экспериментальных данных.
5.2.4. Вычисление спектрограмм.
5.2.5. Результаты идентификации гармоник на конструкциях объекта
5.2.6. Карты девиации ускорений
5.2.7. Карты амплитуд ускорений
5.2.8. Карты расположения источников гармоник
5.2.9. Выводы по результатам исследований
5.2 Использование результатов измерений
5.3. Фундаменты для настройки оборудования, чувствительного к вибрации
5.3.1. Состав конструкций
5.3.2. Методика исследований.
5.3.3. Результаты исследований.
5.4. Трибунные конструкции АренаОмск.
5.4.1. Состав конструкций
5.4.2. Методика исследований.
5.4.3. Методика идентификации собственных
частот колебаний.
5.4.4. Модальный анализ фрагмента трибуны МКЭ
5.4.5. Экспериментальный модальный анализ
фрагмента трибуны
5.4.6. Идентификация частот собственных колебаний
5.4.7. Выводы по спортивному комплексу АренаОмск
5.5. Выводы по главе 5
Глава 6. Методика идентификации конечноэлементных моделей
6.1. Постановка задачи идентификации КЭ модели
6.1.1. Выбор домена представления данных.
6.1.2. Выбор параметров для оптимизации
6.1.3. Выбор целевой функции
6.1.4. Оптимизация целевой функции
6.2. Создание конечноэлементной модели
6.2.1. Алгоритм расчета спектров отклика КЭ модели
6.3. Реализация процедуры оптимизации
6.4. Результаты идентификации
Выводы по главе 6.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
Список литературы


Согласно [2] СМ должна иметь открытую архитектуру, которая должна допускать последующее расширение, как по числу объектов мониторинга, так и по числу функций системы, а также позволять интеграцию с другими системами мониторинга и управления. По функциональным возможностям в зависимости от типа контролируемых параметров системы мониторинга разделены на два класса: статические и динамические. Статические CM (Tokyo Sokki Kenkyujo Co. Ltd [1], Geokon []) измеряют параметры, медленно изменяющиеся во времени (температура, прогиб, крен, осадка, контактные напряжения под подошвой фундамента), а динамические системы мониторинга (ФГУП «ВНИИА», ФГУП «НИИФИ», RefTek [], Kinemetrics [], Digitexx []) измеряют параметры, быстро изменяющиеся во времени (ускорение, скорость колебаний). В настоящее время при разработке систем мониторинга используются три технологических платформы. СЕО []); вторая дополнительно включает серверы сбора и автоматической обработки данных измерений с автоматическим контролем нормируемых параметров (прогиб, крен, деформация) и передачей информации с использованием проводной или беспроводной связи (беспроводные системы мониторинга МюгоЗй'ат [], N1 [], 1Ьупс []) и третья, дополнительно к предыдущим, обладает возможностью принятия решения о техническом состоянии конструкций на основе математического и физического моделирования (система мониторинга состояния мостов Впшоб [2]). Данная система мониторинга состояния мостов проводит измерения ускорений колебаний канатов. По спектру измеренного отклика вычисляются параметры математической модели. В качестве параметров выступают изгибная жесткость и сила натяжения каната []. По величине натяжения канатов определяется возможность безопасной эксплуатации конструкции моста. Среди отечественных исследований в области статического мониторинга следует отметить работу []. Данная работа посвящена вопросам оценки напряженно-деформированного состояния несущих конструкций зданий и сооружений в ходе мониторинга их технического состояния. Для оценки состояния разработана система мониторинга, включающая разработанные методы автоматизированной геодезической съемки перемещений точек конструкций и электронных тахеометров. В работе [] предлагается использовать выборочное обследование, пространственно-координатные (ПК) измерения, конечно-элементный анализ НДС состояния конструкций по результатам измерений (рис. Результаты диссертационной работы [] внедрены в практическую инженерную деятельность на объектах в г. Москве и Московской области. Недостатком примененного подхода является отсутствие измерений, выполненных иными способами, например датчиками деформации, температуры и т. По сути нельзя в полной мере установить причину изменения ПК только по результатам тахеометрической съемки. Рис. Примером статической системы мониторинга также является система, описанная в работе []. Данная система мониторинга выполняет измерения давления грунта, деформации бетона и усилия в стержнях арматуры. Необходимость применения указанной системы была вызвана расхождениями расчетных и фактических величин осадок и кренов. Результаты мониторинга трех зданий повышенной этажности в г. Киеве показали, что вся разработанная аппаратура работает удовлетворительно и позволяет оценить реальную работу конструкций. Недостатком системы является применения морально устаревшего оборудования. Среди последних отечественных разработок динамических систем мониторинга следует отметить работу []. Данная работа посвящена разработке комплексной системе мониторинга конструкций памятника победы на поклонной горе в г. Москве. Памятник представляет собой стелу-обелиск высотой 2 м в виде усеченной трехгранной пирамиды, с прикрепленной к ней на высоте 0 м. Богиня Ника с амурами». Под воздействием эксплуатационной ветровой нагрузки сооружение подвержено резонансным колебаниям на нескольких собственных частотах, поэтому объект оснащен динамическими гасителями колебаний на нескольких собственных частотах. В связи с этим нормальная эксплуатация монументы требует системы контроля (мониторинга) состояния сооружения.