Badanie zachowania się mostu

pod obciążeniem dynamicznym

____

na przykładzie nowego mostu płockiego

____

Łukasz Skłodowski

Warszawa, 4 grudnia 2006

podstawowe

dodatkowe

wyjątkowe

OBCIĄŻENIA

STAŁE

własne, grunt, woda

ZMIENNE

tabor, tłum, grunt

ZMIENNE części obiektu

wiatr, lód, uderzenia, hamowanie...

wiatr, lód, zmiany

temperatury, tłum -

- w wyjątkowym przypadku

pojazdy na kładkach

dla pieszych

obciążenia dźwigarów

wywołane hamowaniem

i przyspieszaniem

Wykolejenie taboru

najechanie samochodu

na chodnik

obciążenia

konwojowane

uderzenia w podpory

nieprzewidziane

osiadania gruntu

„próbne obciążanie mostu”

Badania oddziaływań dynamicznych mostu

●

Wpływ ruchu pojazdów

- siły bezwładności
- siły odśrodkowe
- drgania

●

Wpływ obciążenia wiatrem

- istotny w przypadku mostów wiszących i podwieszanych

●

Specjalistyczne pomiary samochodów

●

Techniki pomiarowe opracowują ośrodki badawcze

●

Parametry konstrukcji podlegające wyznaczeniom

- składowe przemieszczeń
- amplitudy i częstotliwości drgań
- tłumienie drgań
- propagacja impulsów
- wpływ powtarzalności obciążeń

Drgania

- zjawisko niemierzalne
- mierzy się parametry opisujące układ i jego drgania

- opis drgań:

r(t)=[rx(t), ry(t), rz(t)] – wektor przemieszczenia punktu
r'(t)=[r'x(t), r'y(t), r'z(t)] – wektor prędkości punktu
r”(t)=[r”x(t), r”y(t), r”z(t)] – wektor przyspieszenia punktu

- zjawisko rezonansu!

- drgania wymuszone
- drgania własne

Tuż po zjechaniu obciążenia drgania konstrukcji

mają częstotliwość drgań własnych...

Współczynnik Dynamiczny

ϕ

maksymalne ugięcie dynamiczne

maksymalne ugięcie statyczne

-

wartość związana z prędkością

krytyczną
- współczynnik bezpieczeństwa
- określony Polską Normą
- dotyczy ściśle miejsca w którym
wykonano pomiar

Przebieg badań mostu pod próbnym obciążeniem

1. wyskalowanie aparatury
2. ustalenie trasy przejazdu pojazdów
3. pomiar

- przejazdy pojazdów w różnych kombinacjach ustawień i prędkości
- symulacja nierówności nawierzchni (deska)
- próby z hamowaniem i przyspieszaniem pojazdów
- ruszanie pojazdu poprzecznie do osi mostu

Aparatura

Wibrografy Geigera

Czujniki indukcyjne

Tensometry mechaniczne

Tensometry elektrooporowe

Tensometry indukcyjne

Tensometry strunowe

inne...

Niektóre nowoczesne metody badań

1. Badania prowadzone na AGH w Krakowie (system laserowo-komputerowy)
2. Wizyjno-komputerowa metoda opracowana na Wydz. Mechaniki Precyzyjnej PW

Metoda wykorzystująca laserowo-komputerowy system do
ciągłych pomiarów przemieszczeń opracowana przez naukowców
Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie

●

Metoda stałej prostej (widzialny promień lasera)
[ laserowe pionowniki, niwelatory, teodolity ]

●

Nadajnik (stabilne źródło promienia laserowego)

●

Odbiornik (kamera CCD na obiekcie)

W 2003 roku metodę charakteryzowały parametry:

●

Zapis 60 Hz, tj. 60 rekordów
na sekundę (quasi ciągły)

●

Dokładność zależna od
zakresu pracy, tj.:

zakres 75 mm, błąd 0,3 mm

zakres 7,5 mm, błąd 0,03 mm

(błąd wyznaczenia położenia środka plamki lasera)

Metoda wizyjno-komputerowa opracowana przez Piotra Olaszka z
Wydziału Mechaniki Precyzyjnej Politechniki Warszawskiej

●

Metoda fotogrametryczna
zautomatyzowana przez zastosowanie
komputerowej analizy obrazów

●

Analizy w czasie rzeczywistym

●

Pomiar przemieszczeń bez względu na
rodzaj obciążeń

(statyczne czy dynamiczne)

●

Jedno- lub dwu- kanałowe kamery CCD

●

Zastosowanie podczas prób
dynamicznych mostu Świętokrzyskiego
w Warszawie

●

Praca doktorska Piotra Olaszka '1995
Wydział Mechaniki Precyzyjnej
Politechnika Warszawska

Badanie mostu pod obciążaniem dynamicznym na
przykładzie podwieszanego mostu płockiego

Charakterystyka obiektu

- konstrukcja stalowa, podwieszona na dwóch pylonach o wysokości 63.75 m

- konstrukcja pięcioprzęsłowa, główna część mostu ma długość 615 m

- główny element nośny to podwieszony trójkomorowy dźwigar skrzynkowy

- Badania przeprowadzono 24-25 października 2005

- Zespół Katedry Mostów Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Gdańskiej

- Dotyczyły próbnych obciążeń statycznych i

dynamicznych

- Użyto 1, 2 oraz 4 samochodów ciężarowych Tatra S-815

- różne prędkości przajazdów obciążenia (max. 60 km/h)

- przeprowadzo 84 próby przejazdu próbnego obciążenia

Rejestrowano

- ugięcia przęseł w 3 punktach pomiarowych

- przemieszczenia poziome w środku przęsła głównego

- przyspieszania konstrukcji nośnej przęseł i pylonu w 5 przekrojach

- przyspieszenia czterech wybranych want

- przyrosty naprężeń w punktach pomiarowych na dźwigarze skrzynkowym

Zastosowana aparatura

- zestaw do dynamicznych pomiarów przemieszczeń PSM-200 firmy Noptel z Finlandii

- czujniki indukcyjne oraz aparatura firmy GMBH

- aparatura autorska Katedry Mostów PG

Przebieg badań

84 próby dynamiczne (przejazdy próbnego obciążenia), w tym:

- przejazdy różnych kombinacji pojazdów z różnymi prędkościami

- przejazd przez przeszkodę (deska o grubości 10 cm)
- hamowanie w połowie przęsła głównego
- nagłe ruszanie i hamowanie w połowie każdego z przęseł
- zjazd ciężarówki z progu
- ruszanie i hamowanie samochodu ustawionego w poprzek przęsła
- wzbudzanie drgań wybranej wanty

Niektóre otrzymane wyniki badań

maksymalne ugięcia dźwigara skrzynkowego w środku rozpiętości przęsła głównego

22,39 mm (przejazd jednego samochodu po gładkiej nawierzchni)
43,96 mm (przejazd dwóch samochodów jeden za drugim z przejazdem przez próg)
46,29 mm (przejazd dwóch samochodów równolegle do siebie z hamowanie w środku przęsła)
71,69 mm (przejazd czterech samochodów w dwóch kolumnach po dwa samochody po gładkiej nawierzchni)

maksymalne przemieszczenia poziome w środku rozpiętości przęsła głównego

2,67 mm (przejazd jednego samochodu przez próg)
16,22 mm (przejazd czterech samochodów po gładkiej nawierzchni)

Niektóre wyliczone parametry dynamiczne

ekstremalny współczynnik dynamiczny dla przęsła głównego
1,06 – przejazd pojazdów po gładkiej nawierzchni
1,05 – przejazd pojazdów z hamowaniem
1,27 – przejazd pojazdów z najechaniem na próg

ekstremalny współczynnik dynamiczny dla przęseł skrajnych
1,39 – przejazd pojazdów po gładkiej nawierzchni
1,37 – przejazd pojazdów z hamowaniem
1,65 – przejazd pojazdów z najechaniem na próg

drgania własne konstrukcji mostu (rysunek)

Podsumowanie badań

- potwierdzenie założeń teoretycznych
- stwierdzenie poprawnej pracy konstrukcjo
- dopuszczenie mostu do eksploatacji

Literatura

●

PN-85/S-10030 “Obiekty Mostowe. Obciążania”

●

“Badania Konstrukcji Mostowych” Andrzej Ryżyński, WKŁ 1983

●

“Geodezja Inżynieryjno-Przemysłowa – część II” Jan Gocał, AGH 2005

●

“Wyznaczanie parametrów dynamicznych wysokich obiektów i mostów z quasi-ciągłych

pomiarów geodezyjnych” Mieczysław Jóźwik, Wojciech Jaśkowski, Tomasz Korbiel, AGH 2003

●

Materiały udostępnione przez Przedsiębiorstwo Robót Mostowych Mosty – Płock S.A

●

Strona internetowa http://pryzmat.pwr.wroc.pl/, informacje dotyczące prac Zakładu Mostów

Politechniki Wrocławskiej

Dziękuję za uwagę!