Демпфірування вертикальних коливань балкових пішохідних мостів елементами з гідравлічним опором - Автореферат

Запроектовані свого часу за всіма нормами проектування, але без урахування пункту 1.48 СНІПУ 2.05.03-84*, що забороняє зведення мостів з розрахунковими періодами власних вертикальних коливань у межах 0,45-0,6 сек., балкові мости часто мають незадовільні динамічні характеристики і, як результат, - надмірні вертикальні коливання прогонових будов під тимчасовим навантаженням. З іншої сторони, використання нових високоміцних матеріалів та впровадження новітніх концепцій мостобудування, що втілюються в ажурних тривимірних конструкціях нового покоління, які все ж залишаються балковими прогоновими будовами за статичною схемою, часто виявляються чутливими до динамічної складової пішохідного навантаження. Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовані та розвязані наступні задачі: - виконати огляд та порівняння існуючих методів зменшення вертикальних коливань балкових прогонових будов, проаналізувати ефективність основних типів демпферів при використанні їх на балкових прогонових будовах пішохідних мостів; розробити методику динамічного розрахунку балкових прогонових будов пішохідних мостів з конструкційними демпферами; Оскільки задача по динамічному розрахунку прогонових будов балкових пішохідних мостів з урахуванням конструкційних демпферів раніше не розглядалася, - вперше запропоновано методику динамічного розрахунку прогонових будов балкових пішохідних мостів з демпферами;Модальний аналіз вищенаведеної конструкції довів незадовільність проектування даних прогонових будов - частота власних вертикальних коливань рівна 1.9 Гц, що може викликати надмірні коливання прогонової будови при експлуатації. Додатково було досліджено ще декілька факторів, які можуть суттєво вплинути на роботу прогонової будови з демпфером. На рухомій опорній частині край прогонової будови при коливаннях має поздовжні переміщення, які можуть суттєво перерозподілити навантаження на демпфери. Розрахунок прогонової будови без демпферів показав, що максимальні осьові переміщення в демпферах не будуть перевищувати 0,5 мм, в той час, як горизонтальні переміщення краю ригеля складають 1,2 мм. При виникненні на прогоновій будові імпульсного навантаження будь-якої природи (зусилля від гальмування автомобілю, навантаження від ударів коліс, сейсмічні навантаження) у деяких випадках можуть виникати навіть заклинювання демпфера.Проаналізовані основні методи зменшення надмірних вертикальних коливань, а також встановлено переваги конструкційного методу гасіння коливань взагалі та конструкційних демпферів з гідравлічним опором зокрема. Побудовано та розвязано три моделі, що дозволяють дослідити роботу балкових систем з конструкційними демпферами.

. Основний зміст роботи

конструкційний демпфер балковий пішохідний міст

1. Проаналізовані основні методи зменшення надмірних вертикальних коливань, а також встановлено переваги конструкційного методу гасіння коливань взагалі та конструкційних демпферів з гідравлічним опором зокрема.

2. Побудовано та розвязано три моделі, що дозволяють дослідити роботу балкових систем з конструкційними демпферами. Різниця між результатами, отриманими за різними моделями не перевищує 25%, що допустимо, враховуючи принципові розбіжності між динамічними моделями. На основі вищезазначених моделей проведено теоретичні дослідження, розроблено ряд висновків та рекомендацій, що дозволяють якісно охарактеризувати особливості роботи вищезазначеної динамічної системи.

Порівняння теоретичних результатів доводить адекватність розроблених моделей, але потрібно також відзначити взаємодоповнюваність результатів, отриманих за допомогою різних моделей.

3. Проведено лабораторний експеримент на моделі балкової прогонової будови з конструкційними демпферами, який як якісно, так і кількісно підтвердив розроблену раніше методику динамічного розрахунку балкової прогонової будови з демпферами.

4. Конструкційні демпфери, встановлені на натурному обєкті, довели ефективність даного методу - амплітуди коливань зменшились у 2,5 рази, чого виявилось достатньо для стабілізації роботи прогонової будови.

1. Закора О. Л., Марочка В. В. Гасіння коливань розрізних прогінних будівель мостів // Збірник наукових праць “Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій”. Луцьк, 2002. Випуск 5, с. 478-484 (автором викладено основні результати теоретичних досліджень прогонової будови як системи зі статичною вяззю).

2. Zakora O.L., Marochka V.V. Damping of oscillation of split span constructoin of bridges // Proceedings of the 2 International Conference on Dynamics of Civil Engineering and Transport Structures and Wind Engineering. Slovak Republic, Tale, 2003. (автором викладено основні результати теоретичних досліджень прогонової будови як системи з динамічною вяззю).

3. Марочка В. В. Взаємодія мостових конструкцій з рухомим навантаженням // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. Випуск 3. Дніпропетровськ, 2004. Вип. 5. С. 136-138 (автору належить розробка моделі з балки з розподіленими параметрами та демпферами в опорних перерізах).

4. Марочка В. В. Урахування гідромеханіки демпферів при гасінні коливань прогінних будов мостів // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. Випуск 3. Дніпропетровськ, 2004. Вип. 3, с. 134-136 (автором обґрунтовано ряд позицій, які необхідно враховувати при розрахунку гідравлічного демпфера, призначеного для демпфірування прогонових будов).

5. Марочка В. В. Метод кусково-лінійної апроксимації в задачах про поперечні коливання механічних систем // Збірник наукових праць “Діагностика, довговічність та реконструкція мостів і будівельних конструкцій”, Львів, Каменяр, 2004. Вип. 6, с. 93-96 (автором розроблено методику численного розрахунку неоднорідних диференціальних рівнянь другого порядку, що часто використовуються у задачах про коливання механічних систем).

6. Закора О. Л., Марочка В. В. Поперечні коливання балки з розподіленими параметрами з урахуванням демпферів по кінцях // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво, Київ, 2004. Вип. 69, с. 63-69 (автору належать результати розрахунку прогонової будови як системи з розподіленими параметрами).

7. Марочка В. В. Динамический расчет конструкционных гасителей колебаний // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво, Київ, 2004, вип. 72, с. 203-209 (автором розглянуто деякі особливості пішохідного навантаження та розроблено методику динамічного розрахунку прогонової будови з демпфером).

8. Марочка В. В. Оптимізація параметрів конструкційних гасителів коливань // Тези доповідей другої науково-практичної конференції “проблеми та перспективи розвитку транспортних систем: техніка, технологія, економіка і управління”. Частина 1. Техніка, технологія. - Київ, 2004. - С. 108-110 (автором розглянуто основні вимоги, що предявляються до динамічної роботи балкових пішохідних мостів, запропоновані шляхи вирішення проблем, повязаних з цим).

9. Закора О. Л., Марочка В. В. Оптимизация параметров конструкционных гасителей колебаний пешеходных мостов // Тези 65 Міжнародної науково-практичної конференції “проблеми та перспективи розвитку залізничного транспорту”. - Дніпропетровськ, 2005. - С. 249-250 (автором представлено основні результати випробування механічної моделі прогонової будови з демпферами).

10. Пат 68730А Україна, МКІ У01В22/00. Пристрій для гасіння коливань прогонових будов моста / Закора О.Л., Марочка В.В. - № 2003109257; Заявлено 14.10.2003; Опубл. 16.08.2004, Бюл. № 8.