¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

9 окт€бр€ 2018

ѕрименение расчетного комплекса SOFiSTiK дл€ оценки динамического воздействи€ от подвижной нагрузки на автодорожные мосты

».¬. Ѕулаев, ».Ћ. ѕорошин

Ѕулаев ».¬ ѕорошин ».Ћ

».¬. Ѕулаев Ч ведущий специалист отдела оценки технического состо€ни€ мостов ќќќ Ђјвтодор-»нжинирингї,
».Ћ. ѕорошин Ч инженер кафедры Ђћостов, тоннелей и строительных конструкцийї ћјƒ√“”(ћјƒ»)
¬ соответствии с требовани€ми действующих нормативных документов динамическое воздействие временной нагрузки на сооружение на стадии проектировани€ учитываетс€ введением динамического коэффициента. ƒинамический коэффициент представл€ет собой отношение максимального динамического перемещени€ (или напр€жени€) к статическому. ¬ соответствии с —ѕ 35.13330.2011 в зависимости от типа пролетного строени€ (железобетонное, сталежелезобетонное, металлическое) назначаютс€ соответствующие значени€ динамического коэффициента.

ќценка реального динамического воздействи€ временной нагрузки производитс€ путем проведени€ динамических и статических испытаний в рамках приемочной диагностики и сопоставлении теоретического и фактического значени€ динамического коэффициента.

ќпределение теоретического значени€ динамического коэффициента от испытательной нагрузки Ц достаточно сложна€ задача, решение которой требует больших трудозатрат. ¬ св€зи с этим при решении подобных задач становитс€ актуальным применение специализированных расчетных комплексов, базирующихс€ на методе конечных элементов.

¬ статье приведены основные результаты применени€ расчетного комплекса SOFiSTiK дл€ оценки динамического воздействи€ подвижной нагрузки на сталежелезобетонное пролетное строение автодорожного путепровода.

¬ качестве объекта дл€ оценки возможности применени€ расчетного комплекса SOFiSTiK был выбран путепровод через автодорогу ћ-10 Ђ–осси€ї (рис. 1).

ѕродольна€ схема сооружени€ (23,4+47,0+33,0+20,4) м.

ѕолна€ длина путепровода составл€ет 132,46 м. √абарит по ширине Ц √-2х11,0.

Ќеразрезное сталежелезобетонное пролетное строение сооружени€ в поперечном сечении состоит из 3-х балок двутаврового сечени€, объединенных между собой поперечными ветровыми св€з€ми. ћеталлоконструкции выполнены из стали марки 14’√Ќƒ÷. Ѕлоки главных балок объедены в продольном направлении при помощи сварных соединений. —варные соединени€ выполнены в соответствии с —“ќ ј¬“ќƒќ– 2.19-2015 Ђ—тальные конструкции мостовых сооружений. “ехнологи€ сварки пролетных строений из атмосферостойкой стали 14’√Ќƒ÷ї. ќбъединени€ главных балок и ветровых св€зей выполнены при помощи фрикционных соединений.

¬ысота балок Ц 1,98 м, рассто€ние между ними в ос€х Ц 4,1 м.

Ѕалки объединены поверху плитой проезжей части, выполненной из сталефибробетона с добавлением полимерной фибры.

—истема антикоррозионной защиты отсутствует, что обусловлено применением атмосферостойкой стали 14’√Ќƒ÷.

SOFiSTiK автодорожные мосты

–ис. 1. ќбщий вид левого путепровода от опоры 3

ƒинамические испытани€ выполн€лись в пролете є 3. ¬ качестве испытательной нагрузки использован груженный автосамосвал Volvo FMX 6х4 общей массой 33 т (рис. 3а). ¬ процессе динамических испытаний регистрировались колебани€ третьего пролетного строени€ сооружени€, которые возникали в результате проезда груженого автомобил€ на скорост€х в диапазоне от 10 до 30 км/ч. ѕерва€ сери€ заездов осуществл€лась без преп€тствий, в ходе второй серии заездов в середине третьего пролета устанавливалс€ искусственный порожек высотой 10 см.

ƒатчик, регистрировавший колебани€ (перемещени€), был установлен на нижнем по€се балки Ѕ2 в середине третьего пролета. ¬о врем€ заездов показани€ датчика записывались в пам€ть регистратора с частотой 100 √ц. ѕосле заезда данные измерений считывались по радиоканалу в ноутбук дл€ последующей обработки.

Ќа рис. 4а показана диаграмма перемещений (виброграмма), полученна€ в середине третьего пролета после проезда автомобил€ на скорости 20 км/ч с прыжком через порожек. ƒл€ данного случа€ был зафиксирован наибольший динамический коэффициент 1+μ=1,15.

–асчетный комплекс SOFiSTiK имеет несколько интерфейсов к графической среде, используемых дл€ создани€ расчетной модели. —оздание конечно-элементной расчетной модели возможно при помощи Autodesk Revit, а в случае уникальных по архитектурной форме мостов используетс€ формат Rhino.

—оздание расчетной модели в данном исследовании осуществл€лось при помощи графического препроцессора на базе AutoCAD Ц SOFiPlus. ѕрепроцессор позволил быстро сформировать расчетную модель по имеющимс€ рабочим чертежам формата dwg. ƒл€ расчета были прин€ты три расчетные схемы: стержнева€, пластинчато-стержнева€, пластинчата€. ќбщий вид пластинчатой расчетной модели приведен на рис. 2. –асчет выполн€лс€ дл€ одной ветви сооружени€.

  1. —тержнева€ модель. ѕролетное строение смоделировано трем€ главными балками, объединенными в совместную работу поперечными св€з€ми-балками. ѕримен€ютс€ элементы типа BEAM. ∆елезобетонна€ плита выполнена также из стержневых элементов (BEAM).
  2. ѕластинчато-стержнева€ модель. ќтличие от стержневой модели в том, что железобетонна€ плита выполнена из пластинчатых элементов QUAD.
  3. ѕластинчата€ модель. √лавные балки и плита выполнены из пластинчатых элементов QUAD, поперечные св€зи-балки выполнены из стержневых элементов BEAM.
SOFiSTiK автодорожные мосты

–ис. 2. ‘рагмент расчетной модели

ƒл€ каждой модели рассчитаны статические и динамические прогибы третьего пролета второй балки. ¬ качестве динамической нагрузки выступает подрессоренна€ жестка€ модель тележки (рис. 3б). ƒл€ экономии времени при проведении дальнейших исследований была создана параметрическа€ модель тележки при помощи внутреннего €зыка программировани€ SOFiSTiK  CADINP. ќбща€ масса тележки 33 т.
SOFiSTiK автодорожные мосты

–ис. 3. а) »спытательна€ нагрузка Volvo FMX 6х4 общей массой 33 т. б) ћодель тележки дл€ динамического анализа моделей: 1 Ц контактный узел; 2 Ц пружинный элемент (SPRI); 3 Ц жестка€ часть тележки

ƒинамические расчеты выполнены при помощи модул€ DYNA. ћодуль позвол€ет создать пробежку подрессоренной тележки с различной скоростью и с учетом неровностей дорожного полотна. ¬ расчете принимаетс€ неровность высотой 10 см, расположенна€ в середине пролета (согласно испытани€м). ¬ процессе создаетс€ текстовый отчет изменени€ исследуемого параметра во времени, который затем можно перевести в виброграмму. ƒл€ расчета прин€та жесткость рессор равна€ 450 кЌ/м, что соответствует жесткости рессоры Volvo FMX 6х4.

¬ таблице 1 представлены теоретические и полученные по результатам испытаний значени€ динамических прогибов и динамического коэффициента.

“аблица 1. –езультаты расчета


–езультаты расчетов в ѕ  SOFiSTiK »змеренные в ходе испытаний
—тержнева€ ѕластинчато-стержнева€ ѕластинчата€ d
a b c
ƒинамический прогиб, [мм] 2,64 2,56 2,55 2,4
ƒинамический коэффициент 1,217 1,369 1,342 1,15
 онструктивный коэффициент по динам. прогибу d/a
0,91
d/b
0,94
d/c
0,94
-
¬рем€ расчета, с 140 345 1254


ѕо результатам расчета модул€ DYNA при помощи модул€ DYNR в автоматическом режиме была построена теоретическа€ виброграмма дл€ точки, в которой проводились замеры во врем€ испытани€ (рис. 4б).

SOFiSTiK автодорожные мосты

–ис. 4. а) ¬иброграмма в точке измерени€ во врем€ проезда автомобил€ на скорости 20 км/ч с прыжком через порожек
б) ¬иброграмма в точке измерени€ полученна€ по расчету при скорости тележки 20 км/ч с прыжком через порожек.

¬ыводы:
  1. —опоставление результатов расчЄтов с результатами испытаний показало хорошую сходимость дл€ всех 3-х расчетных моделей.
  2. јнализ полученных результатов показал, что дл€ экономии времени дл€ подобных конструкций пролетных строений целесообразнее использовать стержневую расчетную модель.
ѕолученные результаты предполагаетс€ использовать дл€ дальнейших исследований вли€ни€ жесткости рессор подвижной нагрузки на усили€ и деформации, возникающие в элементах конструкций путепровода.



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора:   вопросу о французской отечественной системе CATIA
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2018 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.