×
25.08.2017
217.015.b0c8

Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: 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.

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, м23) 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.


Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста
Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста
Способ определения усилия натяжения вантового элемента моста
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 20 items.
27.12.2016
№216.013.9df5

Способ акустико-эмиссионного контроля качества кольцевого сварного шва в процессе многопроходной сварки и устройство для его осуществления

Использование: для контроля качества кольцевых сварных швов в процессе многопроходной сварки. Сущность заключается в том, что предварительно осуществляют калибровку объекта контроля путем установки по контуру шва не менее четырех широкополосных преобразователей, сварной шов разбивают на равные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572067
Дата охранного документа: 27.12.2015
27.08.2016
№216.015.5072

Способ определения условного эксплуатационного ресурса смазочного масла

Изобретение относится к области исследования смазочных масел. Способ включает в себя непрерывное пропускание воздуха через испытуемое смазочное масло при температуре, на 20°С превышающей максимальную рабочую температуру испытуемого смазочного масла, отбор через равные промежутки времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595874
Дата охранного документа: 27.08.2016
12.01.2017
№217.015.5943

Способ укрепления земляного полотна автомобильных дорог в местах устройства водопропускных труб

Изобретение относится к области транспортного строительства и может быть использовано для укрепления земляного полотна автомобильных дорог в местах устройства водопропускных труб. Способ укрепления земляного полотна автомобильных дорог в местах устройства водопропускных труб включает бурение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588250
Дата охранного документа: 27.06.2016
12.01.2017
№217.015.634a

Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений

Изобретение относится к области физической химии, а именно исследованию термоокислительной деструкции смазочных масел и образованию высокотемпературных отложений на поверхностях теплонагруженных деталей двигателей. Для этого используют метод гравиметрического определения массы отдельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589284
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6435

Способ диагностики преднапряженных железобетонных пролетных строений балочного типа

Изобретение относится к контролю и диагностике преднапряженных железобетонных балок и пролетных строений мостов. Способ заключается в воздействии сосредоточенной динамической ударной нагрузкой на балку после преднапряжения арматуры, измерении основной частоты колебаний, определении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589459
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.72e0

Композиция смазочного масла для газовых турбин

Настоящее изобретение относится к области нефтехимии, в частности - к смазочному маслу, пригодному для использования в газотурбинных двигателях. Заявлена композиция смазочного масла, содержащая трикрезилфосфат или триксиленилфосфат (1,5-3 мас.%), алкилированный фенил-альфа-нафтиламин (0,5-1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598031
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.83e9

Ультразвуковой способ измерения внутренних механических напряжений

Использование: для измерения внутренних механических напряжений при ультразвуковом неразрушающем контроле. Сущность изобретения заключается в том, что в нагруженный исследуемый объект и ненагруженный его аналог вводят импульсы ультразвуковых продольных и поперечных волн, принимают приемным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601388
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.cdc4

Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сигналов с различных первичных преобразователей, используемых для определения деформаций и напряжений при прочностных испытаниях объектов транспорта. Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619828
Дата охранного документа: 18.05.2017
29.12.2017
№217.015.fdb7

Моностатический оптический приемопередатчик

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Моностатический оптический приемопередатчик содержит передающее оптическое волокно, соединенное с передатчиком, приемное оптическое волокно, соединенное с приемником, объединенные через волоконно-оптический дуплексер, торец выходного волокна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638095
Дата охранного документа: 11.12.2017
09.06.2018
№218.016.5bc7

Шихта для изготовления керамических изделий

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении керамических кирпичей, черепицы и других изделий. Шихта для изготовления керамических изделий, содержащая суглинок и смесь отощающих добавок, где смесь отощающих добавок содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655868
Дата охранного документа: 29.05.2018
Showing 11-20 of 29 items.
27.12.2016
№216.013.9df5

Способ акустико-эмиссионного контроля качества кольцевого сварного шва в процессе многопроходной сварки и устройство для его осуществления

Использование: для контроля качества кольцевых сварных швов в процессе многопроходной сварки. Сущность заключается в том, что предварительно осуществляют калибровку объекта контроля путем установки по контуру шва не менее четырех широкополосных преобразователей, сварной шов разбивают на равные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572067
Дата охранного документа: 27.12.2015
27.08.2016
№216.015.5072

Способ определения условного эксплуатационного ресурса смазочного масла

Изобретение относится к области исследования смазочных масел. Способ включает в себя непрерывное пропускание воздуха через испытуемое смазочное масло при температуре, на 20°С превышающей максимальную рабочую температуру испытуемого смазочного масла, отбор через равные промежутки времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595874
Дата охранного документа: 27.08.2016
12.01.2017
№217.015.5943

Способ укрепления земляного полотна автомобильных дорог в местах устройства водопропускных труб

Изобретение относится к области транспортного строительства и может быть использовано для укрепления земляного полотна автомобильных дорог в местах устройства водопропускных труб. Способ укрепления земляного полотна автомобильных дорог в местах устройства водопропускных труб включает бурение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588250
Дата охранного документа: 27.06.2016
12.01.2017
№217.015.634a

Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений

Изобретение относится к области физической химии, а именно исследованию термоокислительной деструкции смазочных масел и образованию высокотемпературных отложений на поверхностях теплонагруженных деталей двигателей. Для этого используют метод гравиметрического определения массы отдельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589284
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6435

Способ диагностики преднапряженных железобетонных пролетных строений балочного типа

Изобретение относится к контролю и диагностике преднапряженных железобетонных балок и пролетных строений мостов. Способ заключается в воздействии сосредоточенной динамической ударной нагрузкой на балку после преднапряжения арматуры, измерении основной частоты колебаний, определении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589459
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.72e0

Композиция смазочного масла для газовых турбин

Настоящее изобретение относится к области нефтехимии, в частности - к смазочному маслу, пригодному для использования в газотурбинных двигателях. Заявлена композиция смазочного масла, содержащая трикрезилфосфат или триксиленилфосфат (1,5-3 мас.%), алкилированный фенил-альфа-нафтиламин (0,5-1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598031
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.83e9

Ультразвуковой способ измерения внутренних механических напряжений

Использование: для измерения внутренних механических напряжений при ультразвуковом неразрушающем контроле. Сущность изобретения заключается в том, что в нагруженный исследуемый объект и ненагруженный его аналог вводят импульсы ультразвуковых продольных и поперечных волн, принимают приемным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601388
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.cdc4

Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сигналов с различных первичных преобразователей, используемых для определения деформаций и напряжений при прочностных испытаниях объектов транспорта. Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619828
Дата охранного документа: 18.05.2017
29.12.2017
№217.015.fdb7

Моностатический оптический приемопередатчик

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Моностатический оптический приемопередатчик содержит передающее оптическое волокно, соединенное с передатчиком, приемное оптическое волокно, соединенное с приемником, объединенные через волоконно-оптический дуплексер, торец выходного волокна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638095
Дата охранного документа: 11.12.2017
20.02.2019
№219.016.be75

Смазочный состав

Изобретение относится к составу смазочного масла, предназначенному для использования как универсальное моторно-редукторное масло для редукторов летательных аппаратов. Сущность: смазочный состав содержит, мас.%: бис-[4-(1,1,3,3-тетраметилбутилфенил]амин 1-3; (C-C)алкиловые эфиры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002398009
Дата охранного документа: 27.08.2010
+ добавить свой РИД