The Impact of Bridge Crossing Span Damage under Moving Load

V. V. Korepanov; T. O. Korepanova; R. V. Tsvetkov

doi:10.17804/2410-9908.2023.2.065-074

V. V. Korepanov, T. O. Korepanova, R. V. Tsvetkov

THE IMPACT OF BRIDGE CROSSING SPAN DAMAGE UNDER MOVING LOAD

DOI: 10.17804/2410-9908.2023.2.065-074

The structure of the bridge crossing span structure is simulated in order to determine the most informative parameters, which need to be measured in the process of monitoring system operation. To assess the influence of structural component integrity on the static deflections and dynamic response, damages were introduced into the model, which were simulated by removal of a part of the structural components. On the basis of a numerical model of calculating a span structure under static and dynamic moving load, it is shown how increasing damage changes deflection and natural frequencies, which can be reliably recorded by the monitoring system.

Acknowledgement: The work was performed under the state assignment to the Perm Federal Research center, UB RAS, theme No. AAAA-A19-19012290100-8.

Keywords: damage, span, numerical calculation, monitoring system, moving load

References:

Aganov I.A., Osadchiy G.V., Efanov D.V., Kiselev M.V., Kallistov A.S. Structured monitoring system on a road bridge across the Ob River near Surgut. Mir Dorog, 2021, vol. 139, pp.108–110. (In Russian).
Yashnov Andrey N., Baranov Timofey M. Monitoring of dynamic behavior of bridge across the Angara in Irkutsk. Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Universiteta Arkhitektury i Stroitelstva, 2017, vol. 1, pp. 199–209. (In Russian).
Nepomnyashchiy V.G., Yashchenko A.I., Osadchiy G.V. Continuous monitoring of the bridge over the Golden Horn Bay. Dorogi. Innovatsii v Stroitelstve, 2012, vol. 19, pp. 30–34. (In Russian).
Ovchinnikov I.G., Kosaurov A.P., Surov D.I. Continuous remote monitoring and diagnostics of technical condition of bridges. Inzhenerno-Stroitelnyy Vestnik Prikaspiya, 2019, No. 3 (29), pp. 16–24. (In Russian).
Shcheglova N.N. The analyses of natural frequencies of the bridge structures in the process of crippling. Nauka i Obrazovanie, 2012, No. 3. (In Russian). Available at: http://technomag.edu.ru/doc/311032.html
Zabelin A.V., Pyhalov A.A. Analysis of correlation of own frequencies and vectors of oscillations of finite-element models of a framework of bridges. Izvestiya Vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost, 2018, vol. 8 (1), pp. 143–159. (In Russian). DOI: 10.21285/2227-2917-2018-1-143-159.
Loktev A.A., Loktev D.A., Illarionova L.A., Barakat A. Features of the dynamic behavior of the span structure of low-water bridges. Transport. Transportnyye Sooruzheniya. Ekologiya, 2022, No. 2, pp. 72–81. (In Russian). DOI: 10.15593/24111678/2022.02.09 10.15593/24111678/2022.02.09.
Jenkins G.M., Watts D.G. Spectral Analysis and its Applications, San Francisco, Cambridge, London, Amsterdam, Holden-Day, 1968, 525 p.
Marple S. Lawrence. Digital Spectral Analysis: With Applications, Prentice-Hall, 1987, 492 p. ISSN 1050-2769.
Valeev S.G., Faskhutdinova V.A. The cross-spectral analysis of time series. Vestnik Ulyanovskogo Tekhnicheskogo Universiteta, 2006, No. 4 (36), pp. 30–33. (In Russian).
Krutikov O.V., Gershuni I.Sh., Ryzhov D.I. Evaluation of the self-induced vibrations modes of bridge superstructure during monitoring. Transportnye Sooruzheniya, 2022, No. 9 (2), pp. 1–23. (In Russian). DOI: 10.15862/01SATS222. Available at: https://t-s.today/PDF/01SATS222.pdf
Kurakina E., Evtiukov S. Impact of static and dynamic loads of vehicles on pavement. In: Topical Problems of Green Architecture, Civil and Environmental Engineering 2019 (TPACEE 2019), Moscow, Russia, 19–22 November, 2019, E3S Web of Conferences, A. Zheltenkov, A. Mottaeva, eds., EDP Sciences, 2020, vol. 164, 03025. DOI: 10.1051/e3sconf/202016403025.
Safronov V.S., Antipov A.V. Pilot design investigation of deflected mode of road metal box span. Stroitelnaya Mekhanika i Konstruktsii, 2011, 2 (3), pp. 63–73. (In Russian).
Belutsky I.Y., Kudryavtsev S.A., Lazarev I.V. Justification of the parameters of regulation of forces for steel-reinforced concrete span structures from project “43282 km” by TSNIIPSK. Stroitelnaya Mekhanika Inzhenernykh Konstruktsiy i Sooruzheniy, 2022, vol. 18 (5), pp. 407–416. DOI: 10.22363/1815-5235-2022-18-5-407-416. (In Russian).
Kartopoltsev V.M., Kartopoltsev A.V. Regulation of dynamic characteristics of bridge spans in the conditions of the changing impact of the temporary moving load. Professorskiy Zhurnal. Seriya Tekhnicheskie Nauki, 2021, vol. 1 (4), pp. 4–19. DOI: 10.18572/2686-8598-2021-4-1-4-19. (In Russian).
Averin А.N. Experimental and theoretical study of continuous bridge span vibrations under mobile load. Stroitelnaya Mekhanika i Konstruktsii, 2019, No. 1 (20), pp. 41–51. (In Russian).
Tsvetkov R.V. Vibration-based diagnostics of the Krasavinskiy bridge over the Kama river. In: Trudy konferentsii molodykh uchenykh “Pozdeevskie chteniya” [The Pozdeev Readings Conference of Young Scholars, Perm, March 23–24, 2006: Proceedings]. Perm, 2006, pp. 132–136. (In Russian).

В. В. Корепанов, Т. О. Корепанова, Р. В. Цветков

ВЛИЯНИЕ ПОВРЕЖДЕННОСТИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ МОСТА ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОДВИЖНОЙ НАГРУЗКИ

Выполнено моделирование конструкции пролетного строения мостового перехода с целью определения наиболее информативных параметров, которые нужно измерять в процессе работы системы мониторинга. Для оценки влияния целостности конструктивных элементов на статические прогибы и динамический отклик в модель были внесены «повреждения», которые моделировались удалением части конструкционных элементов. На основе численной модели расчета пролетного строения при действии статической и динамической подвижной нагрузки показано, как с ростом поврежденности изменяются прогиб и собственные частоты, которые можно надежно регистрировать системой мониторинга.

Благодарность: Работа выполнена в рамках государственного задания ПФИЦ УрО РАН (номер темы АААА-А19-19012290100-8).

Ключевые слова: поврежденность, пролетное строение, численный расчет, система мониторинга, подвижная нагрузка

Библиография:

Система структурированного мониторинга на автодорожном мосту через реку Обь вблизи Сургута / И. А. Аганов, Г. В. Осадчий, Д. В. Ефанов, М. В. Киселёв, А. С. Каллистов // Мир дорог. – 2021. – № 139. – С. 108–110.
Яшнов А. Н., Баранов Т. М. Некоторые результаты работы системы динамического мониторинга Академического моста через р. Ангару в Иркутске // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2017. – № 1. – С. 199–209.
Непомнящий В. Г., Ященко А. И., Осадчий Г. В. Непрерывный мониторинг мостового перехода через бухту Золотой Рог // Дороги. Инновации в строительстве. – 2012. – № 19. – С. 30–34.
Овчинников И. Г., Косауров А. П., Суров Д. И. Непрерывный удаленный мониторинг и диагностика технического состояния мостов // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. – 2019. – № 3 (29). – С. 16–24.
Щеглова Н. Н. Анализ собственных частот конструкций мостов при нарушении их целостности // Наука и образование. – 2012. – № 3. – С. 40.
Забелин А. В., Пыхалов А. А. Анализ корреляции собственных частот и векторов колебаний конечно-элементных моделей пролетных строений мостов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. – 2018. – Т. 8, № 1. – С. 143–159. – DOI: 10.21285/2227-2917-2018-1-143-159.
Особенности динамического поведения пролетного строения низководных мостов / А. А. Локтев, Д. А. Локтев, Л. А. Илларионова, А. Баракат // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. – 2022. – № 2. – С. 72–81. – DOI: 10.15593/24111678/2022.02.09.
Jenkins G. M., Watts D. G. Spectral Analysis and Its Applications. – San Francisco, Cambridge, London, Amsterdam : Holden-Day, 1968. – 525 p.
Marple S. L. Digital Spectral Analysis with Applications. – Prentice-Hall, 1987. – 492 p.
Валеев С. Г. Кросс-спектральный анализ временных рядов // Вестник Ульяновского государственного технического университета. ‑ 2006. ‑ № 4. ‑ С. 30–33.
Крутиков О. В., Гершуни И. Ш., Рыжов Д. И. Оценка форм собственных колебаний пролетных строений моста при мониторинге // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». – 2022. – Т. 9, № 2. – С. 1–23. – DOI: 10.15862/01SATS222. – URL: https://t-s.today/PDF/01SATS222.pdf
Kurakina E., Evtiukov S. Impact of static and dynamic loads of vehicles on pavement // Topical Problems of Green Architecture, Civil and Environmental Engineering 2019 (TPACEE 2019), Moscow, Russia, November 19–22, 2019 : proceedings. – E3S Web of Conferences / ed. by A. Zheltenkov, A. Mottaeva. – EDP Sciences, 2020. – Vol. 164. – P. 03025. – DOI: 10.1051/e3sconf/202016403025.
Сафронов В. С., Антипов А. В. Расчетно-экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния металлического коробчатого пролетного строения автодорожного моста // Строительная механика и конструкции. – 2011. – № 2 (3). – С. 63–73.
Белуцкий И. Ю., Кудрявцев С. А., Лазарев И. В. Обоснование параметров регулирования усилий сталежелезобетонных пролетных строений разработки ЦНИИПСК «43282 км» // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. – 2022. – Т. 18, № 5. – С. 407–416. – DOI: 10.22363/1815-5235-2022-18-5-407-416.
Картопольцев В. М., Картопольцев А. В. Регулирование динамических характеристик пролетных строений мостов в условиях изменяющегося воздействия временной подвижной нагрузки // Профессорский журнал. Серия «Технические науки». – 2021. – № 1 (4). – С. 4–19. – DOI: 10.18572/2686-8598-2021-4-1-4-19.
Аверин А. Н. Экспериментально-теоретические исследования колебаний неразрезного пролетного строения моста под действием подвижной нагрузки // Строительная механика и конструкции. – 2019. – № 1 (20). – С. 41–51.
Цветков Р. В. Вибродиагностика Красавинского мостового перехода через реку Кама // Научная конференция молодых ученых по механике сплошных сред, посвященная 80-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР Александра Александровича Поздеева "Поздеевские чтения", Пермь, 23–24 марта 2006 г. : сборник научных трудов. – Пермь, 2006. – С. 132–136.

Библиографическая ссылка на статью

Korepanov V. V., Korepanova T. O., Tsvetkov R. V. The Impact of Bridge Crossing Span Damage under Moving Load // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2023. - Iss. 2. - P. 65-74. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2023.2.065-074. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2023-2/2023-2_395.html
(accessed: 21.12.2024).