ar-net.ru 10.17 При обеспечении высокой мобильности и оперативности вибродиагностики ее следует применять для мониторинга состояния большого числа мостов, входящих в единую инфраструктуру.
10.18 На базе сертификационных (первичных) испытаний моста создается система объектно-ориентированных баз данных (ООБД) по каждому сооружению, включающая в себя, как традиционные формы отчетных материалов, так и экспериментальные данные сертификационных испытаний, которые объективно определяют состояние моста на момент проведения испытаний (динамический паспорт сооружения).
10.19 Оценивают экспериментальные данные и делают вывод о состоянии моста:
- по результатам предшествующих испытаний одного и того же объекта (экспресс-диагностика);
- статистическим параметрам отклика аналогичных сооружений;
- параметрам отклика калиброванной (адаптированной по экспериментальным данным) математической модели сооружения, что даёт наиболее точный результат.
10.20 В общем случае все технологические процедуры вибродиагностики должны осуществляться в три этапа, первые два из которых осуществляются в полевых условиях, а третий - на стадии обработки результатов.
10.21 Вибромониторинг должен осуществляться в следующем порядке: возбуждение колебаний и регистрация сигналов отклика конструкций; получение в реальном времени результатов инструментальных измерений, необходимых для последующего анализа колебаний. Передаточные функции отклика конструкций на гармоническое воздействие могут быть получены следующим образом:
- измеряются и регистрируются входной сигнал и сигнал-отклик;
- проводится Фурье-анализ сигналов;
- в частотной области, в комплексном виде, определяется отношение сигналов отклика конструкции к входному силовому воздействию.
10.22 Вторичная обработка инструментальных измерений, включает в себя анимацию форм колебаний, определение собственных частот и коэффициентов демпфирования, статистический анализ.
На этом же этапе проводится обследование, для выявления причин появления аномалий в отклике сооружения на динамическое воздействие.
10.23 Для оценки состояния конструкции необходимо обобщение экспериментальных данных, сравнение их с эталонными (расчетными или статистическими) данными. Определение общего состояния и оценка работоспособности конструкции.
11 Аппаратурное обеспечение мониторинга
Состав приборов и оборудования
11.1 Системы и оснащение мониторинга напряженно-деформационного состояния несущих конструкций
При оснащении систем мониторинга применяются следующие приборы и технические средства:
- Стационарные и переносные инклинометры (наклономеры). По условиям установки: поверхностные и встраиваемые. Поверхностные инклинометры устанавливаются на вертикальных и горизонтальных конструкциях сооружения для фиксации перемещений;
- экстенсометры (датчики осадки) - предназначены для долговременного мониторинга, контроля за поведением сооружения;
- датчики нагрузки - применяются для мониторинга нагрузок в основании сооружений (датчики нагрузки грунта) или в строительных конструкциях (датчики нагрузки бетона);
- тензометрические датчики (различного вида) - применяются для измерения напряжений в стальных и железобетонных конструкциях, устанавливаются (чаще всего) на арматуру перед заливкой бетона при изготовлении железобетонных конструкций;
- гидравлические (анкерные) датчики нагрузки - применяются для мониторинга нагрузок на основные опорные элементы сооружения;
- измерители трещин и стыков - применяются для мониторинга раскрытия трещин, стыков в сооружениях;
- регистраторы и накопители - портативные переносные устройства с жидкокристаллическим дисплеем и универсальные портативные регистраторы-накопители, в составе которых микрокомпьютер, счетчик сигналов, таймер, сканер и др.
11.2 Стационарная станция мониторинга технического состояния несущих конструкций
Задание на проектирование должно предусматривать оборудование стационарной станции мониторинга деформационного состояния несущих конструкций для выявления мест накопления повреждений за счет анализа передаточных функций для различных частей моста и измерения наклонов пролетного строения и опор.
Необходимо обеспечивать оборудование мест установки измерительных пунктов станции для размещения приборов в соответствии с техническими условиями по мониторингу сооружения.
Измерительные пункты станции мониторинга следует устанавливать на грунте на расстоянии 50-100 м от сооружения.
Измерительные пункты станции мониторинга следует устанавливать на грунте под подошвой фундамента (для фиксации контактных напряжений), в арматурном каркасе фундамента, внутри и/или на поверхности вертикальных несущих конструкций (для фиксации деформаций).
Отдельно оборудуются измерительные пункты станции для установки приборов, измеряющих крены (углы наклона) опор и пролетных строений.
Места установки измерительных пунктов станции должны располагаться в монолитных железобетонных или кирпичных нишах с закрывающимися на замок дверцами или в металлических закрывающихся на замок контейнерах, жестко соединенных с несущими конструкциями сооружения. Доступ к измерительным пунктам должен быть обеспечен только персоналу станции.
Для объективного анализа результатов мониторинга и сравнения контролируемых параметров с результатами расчета необходима разработка математической модели сооружения.
11.3 Станция сейсмометрического мониторинга
Для мониторинга мостов рекомендуется аппаратура с применением сейсмометрических технологий. Такой комплекс позволяет вести мониторинг с применением измерений амплитуд собственных частот колебаний.
11.4 Могут быть рекомендованы также стационарные системы наблюдения на базе роботизированных тахеометров, системы GPS и/или GLONASS (глобальная система позиционирования), системы на базе датчиков наклона, заранее закрепленных в определенных точках ответственных конструкций и проводящие непрерывные измерения под управлением компьютерных программ.
Требования к приборам
11.5 В качестве возбудителя гармонического динамического воздействия на исследуемое сооружение применяется любая техническая система. Наиболее удовлетворительные результаты могут быть получены, если характеристики системы позволяют обеспечивать:
- плавное и непрерывное изменение частоты нагружающего воздействия в диапазоне 0,6-30 Гц;
- управление нагружающим воздействием от ЭВМ (как частотой, так и амплитудой);
- стабильность выходных характеристик по частоте и по амплитуде;
- высокую мобильность установки и оперативность при подготовке к работе;
- работу системы без жесткого анкерного крепления на объекте испытаний.
11.6 Средства измерения динамических прогибов конструкций
В качестве средств измерения могут использовать первичные преобразователи любого типа. Наиболее удовлетворительные результаты обеспечивает система со следующими характеристиками:
- частотный диапазон - 0,5-50 Гц;
- класс точности измерений, не ниже 2,5;
- динамический диапазон, не ниже 100 дБ;
- измеряемые перемещения - от 1 мкм;
- простота и надежность крепления на исследуемой конструкции;