Методика экспериментальной оценки динамических характеристик пролётных строений автодорожных мостов

• Автор: Павлов, Евгений Иридиевич
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание

Обозначении и сокращении

Введение.

Глава 1 Состояние проблемы

1.1 Регламентированные методы динамических испытаний пролтных строений.

1.2 Отечественные экспериментальные исследования динамики мостов.

1.3 Исследование динамики мостов за рубежом

1.4 Обзор экспериментальных методов анализа колебаний

1.5 Передаточная функция системы с одной степенью свободы

1.6 Решение динамической задачи в общем виде методом переменных состояния

1.7 Цели и задачи исследований

Глава 2 Оценка функций частотной реакции мостов
2.1 Некоторые общие правила получения передаточных функций пролтных строений
2.2 Однопролтные мосты с металлическими главными балками
2.3 Одиопролтные мосты из сборного непреднапряжнного железобетона
2.4 Многопролтные балочные разрезные мосты
2.5 Многопролтные температурнонеразрезные мосты
2.6 Консольноподвесные мосты.
2.7 Арочные мосты с ездой поверху
Глава 3 Оценка традиционных динамических характеристик.
3.1 Регистрация колебаний с использованием измерительной системы МКВС
3.2 Определение декремента колебаний.
3.3 Оценка динамического коэффициента
3.4 Экспериментальная оценка динамических характеристик автомобилей с помощью функций частотной реакции
Глава 4 Основные виды погрешностей при динамических испытаниях.
4.1 Точность, поперечная чувствительность и погрешности установки вибродатчиков
4.2 Искажения анимационной картины колебаний.
4.3 Связь показаний датчика с измеряемой физической величиной
4.4 Погрешности определения статических прогибов с помощью передаточных функций
4.5 Уменьшение погрешностей при оценке постоянных напряжений методом разгрузки.
Глава 5 Технические средства
5.1 Требования, предъявляемые к техническим средствам.
5.2 Технические средства
5.3 Метрологическое обеспечение технических средств.
5.4 Программное обеспечение.
Глава 6 Подход к расчетам с использованием динамических
характеристик
6.1 Оценка характеристик пролта для случая математической модели системы с одной степенью свободы
6.2 МКЭ моделирование пролта с помощью системы СОЗМОБМ.
Общие выводы и результаты.
Литература


Согласно этой методике регистрировались деформации или перемещения в наиболее нагруженном месте пролёта. Далее реакция сооружения разделялась на статическую и динамическую составляющую. Жесткость пролётного строения определялась с учётом предполагаемого веса паровоза, фактор демпфирования и собственная частота - с помощью декремента колебаний и периода свободных колебаний. Под термином собственная частота в первую очередь понималась вертикальная изгибная первая собственная частота свободных колебаний незагруженного пролёта. С года Мостоиспытательной станцией НИИ пути и строительства НКПС проводились испытания мостов под обращающейся нагрузкой для уточнения существующих норм динамических коэффициентов. Под динамическими характеристиками пролётного строения также подразумевалась первая собственная частота и коэффициент затухания колебаний. Формула справедлива для случая с неизменной массой, модулем упругости и моментом инерции вдоль пролёта. В общем случае аналитическое решение становится громоздким, и поэтому было предложено несколько приближённых формул на основе момента инерции / и приведённой массы М. В настоящее время эта задача решается численно, с помощью МКЭ-моделирования. Более сложным оказался вопрос учёта затухания колебаний. Если неупругое сопротивление пропорционально скорости движения, имеет место вязкое трение и задача сводится к линейной системе дифференциальных уравнений. Если колебаниям препятствуют ещё и постоянные силы трения, задача становится нелинейной. Для системы с одной степенью свободы её решение даётся, например, в []. Однако методы теоретической оценки демпфирующих свойств пролётного строения и по сегодняшний день не обладают достаточной точностью. Накопленный опыт по раздельному исследованию динамики пролёта и обращающейся нагрузки позволил разработать численно-аналитическое решение задачи по поиску максимальных отклонений середины балки. В основу решения положено динамическое уравнение балки, как системы с одной степенью свободы при движении по ней неуравновешенного колеса. Было также найдено приближённое решение для учёта сил трения. Благодаря большим различиям динамики автодорожных пролётов под действием обращающейся нагрузки по сравнению с железнодорожными, методы исследования железнодорожных мостов не могут быть целиком перенесены на автодорожные. Теоретические работы по динамике автодорожных мостов были продолжены А. М Ананышым, А. Г. Барченковым, B. C. Сафроновым и другими. Были раздельно исследованы динамические характеристики обращающейся нагрузки и пролётного строения []. Нелинейные участки характеристик жёсткости заменялись линеаризованными. Гц). Для незагруженных автомобилей диапазон низшей зоны находится в пределах 0. Гц). При блокировке рессор периоды свободных колебаний грузовиков находились в пределах 0. Гц). Были указаны методы расчёта линейной динамической системы мост -автомобиль, которые были сведены с помощью преобразования Бубнова - Га-леркина к решению обыкновенных дифференциальных уравнений. В качестве базиса при этом были использованы собственные формы колебаний главной подсистемы - мост. Однако экспериментальное подтверждение полученных расчётных динамических прогибов пролётного строения вызвало значительные трудности. Даже при двух, на первый взгляд одинаковых пробегах грузовика, графики колебаний пролётного строения существенно различались. Поэтому был предложен статистический подход: сочетание многократного численного решения с многократным физическим прогоном автомобиля. К недостаткам такого подхода следует отнести трудоёмкость выполнения расчётов и определения статистических исходных данных. К преимуществам - возможность расчёта полного цикла жизни ещё не построенного сооружения, включая его долговечность и надёжность. Однако к настоящему времени вследствие больших изменений в автомобильном парке, требуется уточнять динамические характеристики автомобилей и статистику грузопотока. Вывод №1: метод раздельного исследования динамики пролёта и обращающейся нагрузки обладает преимуществом по сравнению с методом оценки колебаний от обращающейся нагрузки.