×
11.03.2019
219.016.d8bb

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОНИТОРИНГА АВТОМОБИЛЬНОГО МОСТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к строительству и может быть использовано при мониторинге технического состояния строительных конструкций, а именно автомобильного моста. Техническим результатом является снижение трудоемкости и повышение точности определения ресурса. Для достижения этого технического результата производят измерение перемещений элементов конструкции моста под воздействием нагрузок и определяют оставшийся ресурс моста, а именно через равные промежутки времени не менее 3 раз в год осуществляют замеры перемещений в угловых точках пролетных перекрытий ригелей моста под воздействием нагрузки от движущегося транспорта в часы пиковой нагрузки. Над измеряемыми величинами проводят вейвлет-преобразования, получают амплитудно-частотные характеристики. Определяют зоны концентраций спектра мощности доминирующих частот и оставшийся ресурс моста определяют по формуле: t=t-t где: t=af +bf+c где f- предельная доминирующая частота колебаний, a, b, c - коэффициенты, определяемые из системы линейных уравнений: t=af +bf+с; t=af +bf+c; t=af +bf+c; где: t, t, t - время последних трех испытаний, отсчитанное от начала эксплуатации моста; f, f, f - доминирующие частоты в этих испытаниях. 4 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при мониторинге технического состояния строительных конструкций, а именно автомобильного моста.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ мониторинга автомобильного моста в процессе его эксплуатации, включающий измерение перемещений элементов конструкции моста под воздействием нагрузок и определение оставшегося ресурса моста, (см. Патент РФ №2250444, опубл. 10.01.2001).

Недостатком его является большая трудоемкость, недостаточная точность, поскольку процесс изменения характеристик моста со временем носит нелинейный характер, а это в известном техническом решении не учитывается.

В изобретении решается задача снижения трудоемкости и повышения точности определения ресурса.

Для достижения этого технического результата производят измерение перемещений элементов конструкции моста под воздействием нагрузок и определяют оставшийся ресурса моста, а именно через равные промежутки времени не менее 3 раз в год осуществляют замеры перемещений в угловых точках пролетных перекрытий ригелей моста под воздействием нагрузки от движущегося транспорта в часы пиковой нагрузки, над измеряемыми величинами проводят вейвлет-преобразования, получают амплитудно-частотные характеристики, определяют зоны концентраций спектра мощности доминирующих частот и оставшийся ресурс моста определяют по формуле:

tост.=tпр.-t3

где:

tпр.=af2пр.+bfпр.+c

где fпр. - предельная доминирующая частота колебаний,

a, b, c - коэффициенты, определяемые из системы линейных уравнений:

t1=af21+bf1+с;

t2=af22+bf2+c;

t3=af23+bf3+c;

где: t1, t2, t3 - время последних трех испытаний, отсчитанное от начала эксплуатации моста;

f1, f2, f3 доминирующие частоты в этих испытаниях. Отличительными признаками предлагаемого способа мониторинга автомобильного моста от указанного выше известного, наиболее близкого к нему являются следующие признаки: через равные промежутки времени не менее 3 раз в год осуществляют замеры перемещений в угловых точках пролетных перекрытий ригелей моста под воздействием нагрузки от движущегося транспорта в часы пиковой нагрузки, над измеряемыми величинами проводят вейвлет-преобразования, получают амплитудно-частотные характеристики, определяют зоны концентраций спектра мощности доминирующих частот и оставшийся ресурс моста определяют по формуле:

tост.=tпр.-t3

где:

tпр.=af2пр.+bfпр.+c

где fпр.- предельная доминирующая частота колебаний,

а, b, с - коэффициенты, определяемые из системы линейных уравнений:

t1=af21+bf1+c;

t2=af22+bf2+c;

t3=af23+bf3+с;

где: t1, t2, t3 - время последних трех испытаний, отсчитанное от начала эксплуатации моста;

f1, f2, f3 доминирующие частоты в этих испытаниях.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема измерительного комплекса, на фиг.2 показана схема размещения датчиков на ригеле автомобильного моста, на фиг.3 - спектрограмма перемещений ригеля моста, на фиг.4 кривая зависимости доминирующей частоты от времени испытаний.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Оценка остаточного ресурса автомобильного моста производится по параметрам экспериментальных амплитудно-частотных характеристик под воздействием нагрузки. Измерения проводят с помощью измерительного комплекса (фиг.1) через равные промежутки времени не менее 3 раз в год. При этом определяют текущие значение скоростей или ускорений в крайних угловых точках 1, 2, 3, 4 верхней плиты каждого ригеля моста (см. фиг.2) под воздействием движущихся транспортных средств в часы пиковой нагрузки. С полученными значениями проводят численное интегрирование, осуществляют вейвлет-преобразование (Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразования. СПб.: Изд-во ВУС, 1999, 208 с.), получают спектрограммы перемещений (см. фиг.3), определяют частоты зоны максимальных амплитуд под воздействием нагрузки от движущегося транспорта в часы пиковой нагрузки, определяют зоны концентраций спектра мощности доминирующих частот и оставшийся ресурс моста определяют по формуле:

tост.=tпр.-t3

где:

tпр.=af2пр.+bfпр.+c

где fпр. - предельная доминирующая частота колебаний,

а, b, с - коэффициенты, определяемые из системы линейных уравнений:

t1=af21+bf1+с;

t2=af22+bf2+c;

t3=af23+bf3+c;

где: t1, t2, t3 - время последних трех испытаний, отсчитанное от начала эксплуатации моста;

f1, f2, f3 доминирующие частоты в этих испытаниях.

Использование предлагаемого интервала между экспериментами обеспечивает достаточно высокую точность определения ресурса и позволяет вовремя принять меры, чтобы избежать крупной аварии.

Использование для возбуждения колебаний воздействий автомобильного движения во время пиковой нагрузки позволяет приблизить условия испытаний к эксплуатационным и получить максимальные амплитуды виброперемещений. Кроме того, такой способ сокращает материальные затраты на проведение мониторинга. Осуществление вейвлет-преобразований позволяет повысить точность определения доминирующей частоты колебания моста. Предлагаемый способ мониторинга позволяет учесть нелинейность процессов изменения параметров моста (его жесткости), появляющиеся в последний самый критический период его эксплуатации и тем самым повысить точность в определении оставшегося ресурса и избежать аварийной ситуации.

Пример выполнения предлагаемого способа.

Эксперименты и определение ресурса было произведено для ригельного блока конструкции Камского автомобильного моста.

Сборный железобетонный мост через реку Каму был сдан в эксплуатацию в 1967 году.

В качестве первичных элементов для регистрации колебаний были использованы сейсмические датчики:

- СМ-4Б - датчик виброускорений (акселерометр) с рабочим диапазоном измеряемых частот 0,6-40 Гц;

- КВЭ-3Б - датчик виброскоростей (велосиметр) с рабочим диапазоном 0,01-10 Гц.

Датчики были установлены в концевых зонах внутри коробов ригельных блоков на специальных металлических горизонтальных площадках.

В ходе трех экспериментов (ноябрь 2002, май и октябрь 2003 г.) регистрировались временные сигналы (в вольтах), являющиеся напряжением датчика и характеризующие вертикальные составляющие виброускорений (для аксерерометра СМ-4Б) или виброскоростей (для велосиметра КВЭ-3Б) в точке его расположения. Путем численного интегрирования виброускорения или виброскорости пересчитываются в виброперемещения. Для виброперемещений были осуществлены вейвлет-преобразования и получены спектральные характеристики (фиг.3).

Анализ спектральных характеристик ригельного блока для всех датчиков, полученных в 2002 г., показал, что по спектру мощности доминируют частота 0,74 Гц. Повторное испытание в 2003 г. показало на снижение доминирующей частоты в мае до 0,71 Гц, а в октябре до 0,67 Гц. Предельная частота потери упругости конструкции fпр.=0,48 Гц. Эта величина предельной частоты соответствует потере жесткости железобетонной конструкции моста в 4 раза, по отношению к жесткости на момент сдаточных испытаний. Остаточный ресурс 5,5 лет. Испытания показали, что предлагаемый способ мониторинга позволяет повысить точность определения остаточного ресурса моста, и особенно необходим после наработки половины планового ресурса, когда жесткость его элементов конструкции начинает изменяться нелинейно.

Способмониторингаавтомобильногомоставпроцессеегоэксплуатации,включающийизмерениеперемещенийэлементовконструкциимостаподвоздействиемнагрузокиопределениеоставшегосяресурсамоста,отличающийсятем,чточерезравныепромежуткивременинеменее3развгодосуществляютзамерыперемещенийвугловыхточкахпролетныхперекрытийригелеймостаподвоздействиемнагрузкиотдвижущегосятранспортавчасыпиковойнагрузки,надизмеряемымивеличинамипроводятвейвлетпреобразования,получаютамплитудно-частотныехарактеристики,определяютзоныконцентрацийспектрамощностидоминирующихчастотиоставшийсяресурсмостаопределяютпоформулеt=t-t,гдеt=af +bf+c,гдеf-предельнаядоминирующаячастотаколебаний,a,b,c-коэффициенты,определяемыеизсистемылинейныхуравненийt=af +bf+с;t=af +bf+c;t=af +bf+c,гдеt,t,t-времяпоследнихтрехиспытаний,отсчитанноеотначалаэксплуатациимоста;f,f,f-доминирующиечастотывэтихиспытаниях.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-1 из 1.
18.05.2019
№219.017.5666

Устройство для контроля металлотермической реакции восстановления титана

Изобретение относится к устройствам для контроля металлотермической реакции восстановления металла и может быть использовано в системах управления технологическими процессами в металлургической промышленности. В качестве датчиков индуцированного магнитного поля используются витки нагревателя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393438
Дата охранного документа: 27.06.2010
Показаны записи 1-10 из 13.
10.02.2013
№216.012.2444

Индуктивный датчик перемещений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения взаимных перемещений различных объектов, в том числе отдельных участков деформируемых тел. Сущность: индуктивный датчик содержит индукционную катушку, ферромагнитный сердечник, генератор прямоугольных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474786
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.05.2013
№216.012.41eb

Устройство контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к диагностике и мониторингу состояния конструкции зданий или других инженерно-строительных сооружений в процессе строительства и эксплуатации. Устройство содержит пункт контроля, компьютер, измерительные преобразователи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482445
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.02.2015
№216.013.298b

Эндопротез межфалангового сустава

Изобретение относится к медицине. Эндопротез содержит центральную часть, выполненную из эластичного материала с внутренней полостью, и внутрикостные фиксаторы, выполненные из пористого инертного материала. Внутренняя полость центральной части заполнена закрыто-пористым эластичным материалом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542092
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.04.2015
№216.013.435d

Эндопротез сустава пальца кисти

Изобретение относится к медицине. Эндопротез содержит центральную часть, выполненную из эластичного материала с внутренней полостью, и внутрикостные фиксаторы, выполненные из пористого инертного материала. Поверхность эластичной центральной части и внутренняя полость имеют покрытие из слоя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548743
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.03.2016
№216.014.caac

Пястно-фаланговый эндопротез с промежуточным слоем из углеродных нанотрубок

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии для эндопротезирования межфаланговых и пястно-фаланговых суставов. Эндопротез межфалангового сустава содержит центральную часть, выполненную из эластичного материала с внутренней полостью, и внутрикостные фиксаторы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577452
Дата охранного документа: 20.03.2016
13.01.2017
№217.015.789d

Эндопротез межфалангового сустава с углеродным покрытием

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии для эндопротезирования межфаланговых и пястно-фаланговых суставов. Эндопротез содержит центральную часть, выполненную из эластичного материала с внутренней полостью, и внутрикостные фиксаторы, выполненные из пористого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599351
Дата охранного документа: 10.10.2016
11.03.2019
№219.016.da33

Способ выявления структуры на поверхности материала изделия

Изобретение относится к технике подготовки исследуемого материала, к изучению его микроструктуры с использованием оптики, и может быть использовано как способ послойного контроля структурного состояния металлов и сплавов, стекол, строительного материала после получения изделий, в процессе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002331864
Дата охранного документа: 20.08.2008
20.03.2019
№219.016.e68a

Способ исследования анизотропии материала

Изобретение относится к области исследований структурных изменений материалов, в частности полимеров, и может быть использовано для определения структурной анизотропии и анизотропии механических свойств таких полимеров, как полиэтилентерефталат, для послойного изучения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002330260
Дата охранного документа: 27.07.2008
29.03.2019
№219.016.ed3c

Способ импедансной спирографии для изучения динамики дыхательной функции человека и аппаратно-программный комплекс для его осуществления

Группа изобретений относится к биофизике, медицинской технике. Используется для измерения импеданса и фазового угла сдвига тока и напряжения биологических жидкостей при проведении спирографии. Измерения проводят на частоте в диапазоне 10-30000 герц с использованием датчика и скоростного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682936
Дата охранного документа: 22.03.2019
29.03.2019
№219.016.f30f

Способ выявления структурной неоднородности эластомеров

Изобретение относится к методам оценки структурной неоднородности полимеров, в частности к способу выявления макронеоднородности структуры эластомеров. Изобретение может быть использовано при качественной и количественной оценке степени как структурной, так и деформационной неоднородности таких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002334232
Дата охранного документа: 20.09.2008
+ добавить свой РИД