Роман Викторович Кузнецов– главный инженер
Казань
Roman V. Kuznetsov – Chief Engineer
Kazan
Дмитрий Игоревич Лавров – ведущий инженер
Казань
Dmitry I. Lavrov – Lead Engineer, AB1
Kazan
Стефан Васильевич Ефимов – доцент, кандидат технических наук, директор СибНИИ мостов, доцент кафедры «Мосты»
Новосибирск
Stefan V. Efimov – Associate Professor, Candidate of Engineering, Director of SibNII Mostov, Associate Professor of the Bridges Department,
Novosibirsk
Анатолий Михайлович Попов А. М. Попов – профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Теоретическая механика»
Новосибирск
Anatoliy M. Popov – Professor, Doctor of Engineering, Head of the Theoretical Mechanics Department
Novosibirsk
Предложена и экспериментально верифицирована методика количественной оценки напряженно-деформированного состояния засыпных мостов из металлических гофрированных конструкций по данным вибродиагностики. В отличие от известных подходов, ограничивающихся анализом динамических коэффициентов или декрементов, разработанный метод обеспечивает переход от регистрируемых виброускорений к напряжениям. Для этого выполняется двойное численное интегрирование виброускорений с получением динамических перемещений, которые затем пересчитываются в напряжения с использованием верифицированной конечно-элементной модели. Алгоритм предусматривает проведение статических испытаний только на одном объекте группы (базовом), после чего для остальных сооружений применяются лишь динамические испытания. Комплексные испытания пяти однотипных путепроводов, включавшие статическое нагружение автосамосвалами известной массы и синхронную регистрацию деформаций тензорезисторами и виброускорений трехкомпонентными акселерометрами, подтвердили устойчивую корреляцию между напряжениями, восстановленными по вибродиагностике, и непосредственно измеренными при статическом нагружении. Полученные результаты свидетельствуют о применимости метода для оценки технического состояния типовых конструкций без проведения повторных статических испытаний. Разработанная методика позволяет после первичной калибровки выполнять оперативный мониторинг технического состояния МГК-сооружений без остановки движения, что существенно сокращает затраты на обследования и повышает безопасность эксплуатации. В отличие от традиционных статических испытаний, требующих перекрытия движения и значительных временных и финансовых затрат, предложенный метод обеспечивает многократное использование и высокую экономическую эффективность при сохранении достоверности оценки. Установленная корреляционная зависимость между динамическими и статическими напряжениями характеризуется высоким коэффициентом корреляции, что подтверждает надежность предложенного подхода. Благодаря предложенному методу мониторинг засыпных мостов становится быстрым и экономичным, что особенно важно для регулярных обследований большого количества однотипных объектов.
A methodology for the quantitative assessment of the stress-strain state of buried corrugated metal bridges based on vibration diagnostics is proposed and experimentally verified. Unlike known approaches limited to the analysis of dynamic coefficients or decrements, the developed method provides a transition from recorded vibration accelerations to stresses. This is achieved by double numerical integration of vibration accelerations to obtain dynamic displacements, which are then recalculated into stresses using a validated finite element model. The algorithm requires static testing on only one object of a group (reference), after which only dynamic tests are applied to the remaining structures. Comprehensive tests on five similar overpasses, including static loading with dump trucks of known mass and synchronous recording of strains with strain gauges and vibration accelerations with triaxial accelerometers, confirmed a stable correlation between the stresses recovered from vibration diagnostics and those directly measured under static loading. The obtained results confirm the applicability of the method for assessing the technical condition of typical structures without repeating static tests. The developed methodology allows, after initial calibration, to perform operational monitoring of the technical condition of corrugated metal structures without traffic interruption, which significantly reduces survey costs and increases operational safety. In contrast to traditional static tests, which require traffic closure and significant time and financial costs, the proposed method ensures repeated use and high cost-effectiveness while maintaining the reliability of the assessment. The established correlation between dynamic and static stresses is characterized by a high correlation coefficient, confirming the reliability of the proposed approach. Thanks to the proposed method, monitoring of buried bridges becomes fast and cost-effective, which is especially important for regular surveys of a large number of similar structures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.