RU2617456C1 - Method for evaluating technical condition of engineering structure - Google Patents
Method for evaluating technical condition of engineering structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617456C1 RU2617456C1 RU2015143590A RU2015143590A RU2617456C1 RU 2617456 C1 RU2617456 C1 RU 2617456C1 RU 2015143590 A RU2015143590 A RU 2015143590A RU 2015143590 A RU2015143590 A RU 2015143590A RU 2617456 C1 RU2617456 C1 RU 2617456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dynamic
- technical condition
- stiffness
- points
- maximum
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обеспечения безопасности инженерных сооружений, работающих в условиях динамического нагружения, что связано с контролем и оценкой ресурса надежности и безопасной эксплуатации.The invention relates to the field of ensuring the safety of engineering structures operating under dynamic loading, which is associated with the monitoring and evaluation of the reliability resource and safe operation.
В процессе эксплуатации инженерных сооружений, в том числе мостов, транспортных переходов, тоннелей, необходимо оценивать их техническое состояние, определяется динамическими свойствами конструкции. Для проведения динамических испытаний предлагается способ, основанный на использовании передвижного возбуждающего механизма с возможностью изменения силы воздействия и ее направленности, что позволяет вызвать вынужденные колебания в определенных точках конструкции для последующей фиксации и сравнительного анализа изменений, вызванных нагрузками и условиями интенсивной эксплуатации. При проведении патентного поиска выявлены следующие аналоги.During the operation of engineering structures, including bridges, transport crossings, tunnels, it is necessary to evaluate their technical condition, determined by the dynamic properties of the structure. For conducting dynamic tests, a method is proposed based on the use of a movable exciting mechanism with the possibility of changing the force of influence and its direction, which allows you to cause forced vibrations at certain points of the structure for subsequent fixation and comparative analysis of changes caused by loads and conditions of intensive use. When conducting a patent search, the following analogues were identified.
В патенте на изобретение (№2489696, МПК G01M 7/00, опубл. 10.08.2013) предложен способ, включающий возбуждение вынужденных колебаний исследуемой конструкции гармоническими силами с постоянными амплитудами и пошагово изменяемой частотой, измерение кинематических параметров перемещения, скорости или ускорения в точках возбуждения и амплитуды вынуждающих сил, построение амплитудных и фазовых частотных характеристик или синфазных и квадратурных составляющих кинематических параметров, определение резонансных частот и соответствующих им высот резонансных пиков. При этом перемещения одной из точек возбуждения на резонансных частотах принимаются за обобщенные координаты; в этих координатах определяются обобщенные массы системы, состоящей из испытуемого объекта, вибровозбудителя и переходных приспособлений, определяют «вклад» посторонних движущихся масс и находят собственные частоты и обобщенные массы испытуемого объекта. Технический результат заключается в повышении точности измерений при экспериментальном определении собственных частот и обобщенных масс колеблющихся конструкций испытываемого объекта.In the patent for the invention (No. 2489696, IPC G01M 7/00, publ. 08/10/2013) a method is proposed that includes the excitation of forced vibrations of the investigated structure by harmonic forces with constant amplitudes and stepwise variable frequency, measurement of kinematic parameters of movement, speed or acceleration at the points of excitation and the amplitudes of the driving forces, the construction of amplitude and phase frequency characteristics or in-phase and quadrature components of the kinematic parameters, the determination of resonant frequencies and the corresponding heights of the resonance ansnyh peaks. In this case, the displacements of one of the excitation points at the resonant frequencies are taken as generalized coordinates; in these coordinates the generalized masses of the system consisting of the test object, vibration exciter and transitional devices are determined, the “contribution” of extraneous moving masses is determined, and the eigenfrequencies and generalized masses of the tested object are found. The technical result consists in increasing the accuracy of measurements in the experimental determination of natural frequencies and generalized masses of oscillating structures of the test object.
Недостатком данного изобретения является отсутствие возможности проведения интегральных оценок изменения частот собственных колебаний в зависимости от времени и условий эксплуатации, а также отсутствие измерения динамической жесткости инженерных конструкций.The disadvantage of this invention is the lack of the ability to conduct integrated assessments of changes in the frequencies of natural oscillations depending on time and operating conditions, as well as the lack of measurement of dynamic stiffness of engineering structures.
Известен также способ №2279653, МПК G01M 7/00, опубл. 10.07.2006. Сущность данного способа заключается в том, что тарированное ударное воздействие рассматривается в качестве источника волнового поля с известными амплитудно-временной и амплитудно-частотной характеристиками. Измерение реакции дорожной конструкции производится пьезокерамическими виброакселерометрами в контрольных точках на различном расстоянии от центра области контакта с поверхностью покрытия в направлении, параллельном оси автомобильной дороги. На основании данных амплитудно-временных зависимостей вертикальной составляющей ускорений производится вычисление амплитудно-временных зависимостей перемещений, спектральных и количественных характеристик волнового поля. Состояние отдельных элементов дорожной конструкции (слоев покрытия, основания и земляного полотна) оценивается при сопоставлении зависимостей комплекса предложенных параметров в различных контрольных точках, исходя из характера изменения экстремумов спектральных характеристик, продолжительностей сигналов откликов, коэффициентов затухания по значениям амплитуд ускорений и перемещений, а также предложенных количественных показателей. Технический результат заключается в усовершенствовании способа оценки состояния дорожных конструкций.Also known is a method No. 2279653, IPC G01M 7/00, publ. 07/10/2006. The essence of this method lies in the fact that a calibrated impact is considered as a source of the wave field with known amplitude-time and amplitude-frequency characteristics. The reaction of the road structure is measured by piezoceramic vibration accelerometers at control points at different distances from the center of the contact area with the surface of the coating in a direction parallel to the axis of the road. Based on the data of the amplitude-time dependences of the vertical component of the accelerations, the amplitude-time dependences of the displacements, spectral and quantitative characteristics of the wave field are calculated. The condition of the individual elements of the road structure (pavement, foundation and subgrade layers) is evaluated by comparing the dependences of the complex of the proposed parameters at various control points, based on the nature of the change in the extrema of the spectral characteristics, the duration of the response signals, the attenuation coefficients according to the amplitudes of accelerations and displacements, as well as the proposed quantitative indicators. The technical result consists in improving the method for assessing the condition of road structures.
Недостатком данного изобретения является то, что не используется непрерывное динамическое воздействие и не определяется динамическая жесткость, изменения которой могли бы служить индикатором дефекта конструкции в данной оценочной позиции.The disadvantage of this invention is that it does not use a continuous dynamic effect and does not determine the dynamic stiffness, the changes of which could serve as an indicator of a structural defect in a given evaluation position.
За прототип взят способ (патент на изобретение №2498255, МПК G01M 7/00, опубл. 10.11.2013), сущность которого заключается в том, что измерения частоты свободных колебаний пролета моста производятся около положения, в котором действие сил на него уравнивается с применением тестового сигнала типа белый шум. В этом случае величина частоты собственных колебаний может быть измерена с любой наперед заданной точностью как максимум спектра сигнала от реакции мостового сооружения на белый шум. При этом в качестве эталонного сигнала, близкого к белому шуму, предлагается использовать поток транспортных средств или движение железнодорожного эшелона через мост. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности мониторинга жесткости и прочности конструкции.The method is taken as a prototype (patent for invention No. 2498255, IPC G01M 7/00, publ. 10.11.2013), the essence of which is that measurements of the frequency of free vibrations of the bridge span are made near a position in which the action of forces on it is equalized using white noise test signal. In this case, the frequency of natural oscillations can be measured with any predetermined accuracy as the maximum of the signal spectrum from the reaction of the bridge structure to white noise. At the same time, it is proposed to use a stream of vehicles or the movement of a railroad train across a bridge as a reference signal close to white noise. The technical result consists in increasing the accuracy and reliability of monitoring the rigidity and strength of the structure.
Вместе с тем, недостатком данного способа является то, что в узлах конструкции сооружений происходит затухание внешних воздействий, особенно в области высоких частот, что снижает точность оценки технического состояния сооружения как по частотному спектру, так и по амплитудам.However, the disadvantage of this method is that in the nodes of the structure of structures attenuation of external influences occurs, especially in the high frequency region, which reduces the accuracy of assessing the technical condition of the structure both in the frequency spectrum and in the amplitudes.
Цель предлагаемого изобретения заключается в том, что с определенной периодичностью проводятся замеры в локальных местах конструкции с возможностями при проведении экспериментов соблюдения условий эквивалентности возмущения и частотного состава возбуждающего сигнала с последующим созданием электронной базы данных, позволяющей отслеживать изменения параметров в течение всего срока эксплуатации объекта.The purpose of the invention is that with a certain periodicity measurements are taken in local places of the structure with the possibility, when conducting experiments, of observing the conditions of equivalence of perturbation and the frequency composition of the exciting signal with the subsequent creation of an electronic database that allows you to track changes in parameters throughout the life of the object.
Способ оценки технического состояния инженерного сооружения, включающий создание динамической нагрузки в выбранных точках сооружения, регистрацию динамических показателей и оценку технического состояния сооружения, отличающийся тем, что после возбуждения колебаний в определенных местах сооружения оценивают техническое состояние по сопоставлению коэффициентов жесткости с предыдущими замерами, причем коэффициент динамической жесткости представляет собой отношение максимальной динамической силы в выбранной точке замера к максимальному упругому смещению рассматриваемой точки.A method for assessing the technical condition of an engineering structure, including creating a dynamic load at selected points of the structure, recording dynamic indicators and evaluating the technical condition of the structure, characterized in that after excitation of vibrations in certain places of the structure, the technical condition is evaluated by comparing the stiffness coefficients with previous measurements, the dynamic coefficient being stiffness is the ratio of the maximum dynamic force at the selected measuring point to the maxim total elastic displacement of the point under consideration.
Способ заключается в использовании специального рабочего органа (вибровозбудителя) и создании в выбранной точке усилия с гармонической составляющей определенной регулируемой амплитуды и частоты.The method consists in using a special working body (vibration exciter) and creating at the selected point a force with a harmonic component of a certain adjustable amplitude and frequency.
Вибровозбудитель представляет передвижную вибрационную машину, снабженную домкратами, с регулируемым эксцентриситетом, позволяющим регулировать частоту, амплитуду и вектор приложения вибрационного возмущения. Машина снабжена «пятой» (инструментом для генерации вибрационного воздействия) из свинцовистой резины, через которую обследуемому объекту сообщается требуемое усилие. Пята связана с рабочим органом сферическим шарниром.The vibration exciter is a mobile vibrating machine equipped with jacks, with adjustable eccentricity, which allows you to adjust the frequency, amplitude and vector of application of the vibration disturbance. The machine is equipped with a “fifth” (tool for generating vibration effects) of lead rubber, through which the required force is communicated to the object being examined. The heel is connected with the working body by a spherical hinge.
Под динамической жесткостью понимается отношение максимальной возмущающей силы к максимальному упругому смещению в выбранной точке и определяется по формулеDynamic stiffness is understood as the ratio of the maximum disturbing force to the maximum elastic displacement at a selected point and is determined by the formula
Динамическая жесткость определяется расчетным путем, для чего необходимы фиксация усилий в точках контакта рабочего органа вибровозбудителя и объекта, а также использование данных измерительной аппаратуры, то есть учет скоростей, ускорений, динамических усилий, сообщаемых рабочим органом.Dynamic stiffness is determined by calculation, which requires fixing the forces at the contact points of the working body of the vibration exciter and the object, as well as using the data of the measuring equipment, that is, taking into account the speeds, accelerations, and dynamic forces reported by the working body.
Для различных конструкций выбирается в соответствии с технической документацией система локальных точек для установки на них испытательного оборудования. Для последующего эффективного анализа информации устанавливается алгоритм перехода между выбранными точками, расстояние между которыми зависит от размеров инженерного сооружения. Время работы вибровозбудителя составляет 1,5-2 минуты, что определяет объем фиксируемых показаний. Информация, получаемая измерительной аппаратурой на каждой из точек, передается по спутниковому каналу в центр контроля и оценки технического состояния, где хранится общая электронная база по исследуемому объекту.For various designs, a system of local points is selected in accordance with the technical documentation for installing test equipment on them. For the subsequent effective analysis of information, an algorithm is established for the transition between the selected points, the distance between which depends on the size of the engineering structure. The operating time of the vibration exciter is 1.5-2 minutes, which determines the amount of recorded readings. Information received by the measuring equipment at each of the points is transmitted via satellite channel to the center for monitoring and evaluating the technical condition, where a common electronic base for the object under study is stored.
Предлагаемый способ использован при проведении технической диагностики конструкции моста и показал наличие возможностей более точной оценки ресурса различных частей сооружения, определения критических мест конструкции, а также общего ресурса инженерного сооружения.The proposed method was used during the technical diagnostics of the bridge structure and showed the possibility of a more accurate assessment of the resource of various parts of the structure, determination of critical places of the structure, as well as the total resource of the engineering structure.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143590A RU2617456C1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Method for evaluating technical condition of engineering structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143590A RU2617456C1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Method for evaluating technical condition of engineering structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2617456C1 true RU2617456C1 (en) | 2017-04-25 |
Family
ID=58643076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015143590A RU2617456C1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Method for evaluating technical condition of engineering structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2617456C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2140625C1 (en) * | 1998-02-17 | 1999-10-27 | Селезнев Виктор Сергеевич | Method determining physical condition of buildings and structures |
| RU2279653C1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-10 | Сергей Константинович Илиополов | Method of investigating road structures |
| RU2489696C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Method for determining free frequencies and generalised masses of vibrating structures |
| RU2498255C2 (en) * | 2011-12-12 | 2013-11-10 | Виктор Владимирович Кашковский | Method to assess stiffness and strength of road and railway bridges |
-
2015
- 2015-10-12 RU RU2015143590A patent/RU2617456C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2140625C1 (en) * | 1998-02-17 | 1999-10-27 | Селезнев Виктор Сергеевич | Method determining physical condition of buildings and structures |
| RU2279653C1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-10 | Сергей Константинович Илиополов | Method of investigating road structures |
| RU2498255C2 (en) * | 2011-12-12 | 2013-11-10 | Виктор Владимирович Кашковский | Method to assess stiffness and strength of road and railway bridges |
| RU2489696C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Method for determining free frequencies and generalised masses of vibrating structures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Al-Qadi et al. | Frequency determination from vehicular loading time pulse to predict appropriate complex modulus in MEPDG | |
| RU2650812C1 (en) | Method of monitoring the technical condition of bridge structures in the process of their operation (variants) | |
| Qi et al. | Identifying mode shapes of girder bridges using dynamic responses extracted from a moving vehicle under impact excitation | |
| Zwolski et al. | Modal analysis of bridge structures by means of forced vibration tests | |
| CN107128329B (en) | A monitoring device and design method for dynamic change of track gauge based on strain measurement and inversion of deformation acceleration response | |
| Marendić et al. | Monitoring of oscillations and frequency analysis of the railway bridge “Sava” using robotic total station | |
| Rossi et al. | Comparison between accelerometer and laser vibrometer to measure traffic excited vibrations on bridges | |
| RU2617456C1 (en) | Method for evaluating technical condition of engineering structure | |
| Marendić et al. | Measurement of bridge dynamic displacements and natural frequencies by RTS | |
| Kaewunruen et al. | Application of experimental modal testing for estimating dynamic properties of structural components | |
| Bayer et al. | Cogwheel load: a new forced vibration test for bridges? | |
| JP7035488B2 (en) | Analytical equipment, analysis system and analysis method | |
| Lan | Vertical vehicle displacement based drive-by inspection of bridge damage with parameter optimization | |
| RU2617800C1 (en) | Method and device for technical condition estimation of the engineering structures | |
| Güner et al. | Dynamic identification of lightweight civil engineering structures using a portable shaker | |
| RU2279653C1 (en) | Method of investigating road structures | |
| CN206885071U (en) | A kind of gauge Monitoring on Dynamic Change device based on strain measurement inverting deformation acceleration responsive | |
| RU2608332C1 (en) | Method for dynamic testing superstructures | |
| Zeng et al. | Measuring transfer functions of track structures in a test rig with laser Doppler vibrometer and accelerometers on a moving vehicle | |
| RU2791836C1 (en) | Device for concrete strength measurement | |
| RU2487325C2 (en) | Method to measure stretching forces acting at rail and device for its realisation | |
| RU2670723C9 (en) | Method for determining stress-strain state of various elastic objects | |
| RU2628737C1 (en) | Installation for determination of dynamic characteristics of low-code polymer materials | |
| RU2350918C1 (en) | Method for assessment of road structures condition | |
| RU2805106C1 (en) | Device for concrete strength measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181013 |