Badanie zachowania się mostu
pod obciążeniem dynamicznym
____na przykładzie nowego mostu płockiego____
A
ukasz Skłodowski
Warszawa, 4 grudnia 2006
OBCI
ŻENIA
wyjątkowe
podstawowe
dodatkowe
STAA
E
własne, grunt, woda
Wykolejenie taboru
ZMIENNE
najechanie samochodu
wiatr, lód, zmiany
tabor, tłum, grunt
na chodnik
temperatury, tłum -
- w wyjątkowym przypadku
obciążenia
ZMIENNE części obiektu
konwojowane
pojazdy na kładkach
wiatr, lód, uderzenia, hamowanie...
dla pieszych
uderzenia w podpory
obciążenia dz
wigarów
nieprzewidziane
wywołane hamowaniem
osiadania gruntu
i przyspieszaniem
 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
Współczynnik Dynamiczny
�
- zjawisko niemierzalne
- mierzy się parametry opisujące układ i jego drgania
maksymalne ugięcie dynamiczne
maksymalne ugięcie statyczne
- opis drgań:
r(t)=[rx(t), ry(t), rz(t)]  wektor przemieszczenia punktu
- wartość związana z prędkością
r'(t)=[r'x(t), r'y(t), r'z(t)]  wektor prędkości punktu
krytyczną
r (t)=[r x(t), r y(t), r z(t)]  wektor przyspieszenia punktu
- współczynnik bezpieczeństwa
- określony Polską Normą
- zjawisko rezonansu!
- dotyczy ściśle miejsca w którym
- drgania wymuszone
wykonano pomiar
- drgania własne
Tuż po zjechaniu obciążenia drgania konstrukcji
mają częstotliwość drgań własnych...
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 z
ródło 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 dz
wigar skrzynkowy
- Badania przeprowadzono 24-25 paz
dziernika 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 dz
wigarze 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 dz
wigara 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, WKA
1983

 Geodezja Inżynieryjno-Przemysłowa  część II Jan Gocał, AGH 2005

 Wyznaczanie parametrów dynamicznych wysokich obiektów i mostów z quasi-ciągłych
pomiarów geodezyjnych Mieczysław Józ
wik, 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!