Диагностика размывов опор железнодорожных мостов по частотам собственных колебаний

Существующие методы обнаружения размывов опор железнодорожных мостов не исключают возникновения непредвиденных аварийных ситуаций. Это связано с невозможностью выполнения работ в период паводков, а также с довольно редкой периодичностью промеров глубин на малых и средних мостах. Поэтому целью исследования является повышение эксплуатационной надежности железнодорожных мостов за счет совершенствования метода обнаружения размывов грунта у опор по частотам собственных колебаний.
В ходе исследования для установления фактического динамического характера работы опор железнодорожных мостов выполнены натурные измерения частот собственных колебаний. Вибродиагностика проведена для 30 опор различного конструктивного исполнения при фактической глубине заложения фундаментов. Измерения произведены с применением многофункциональной измерительной системы «Тензор МС». Для прогнозирования изменений зафиксированных частот колебаний при развитии размыва выполнены расчетные исследования. Разработанные математические модели опор учитывают совместность их работы с пролетными строениями и взаимодействие с грунтами основания. Выполнена оценка характера работы опорных частей при свободных колебаниях конструкции. Также установлена необходимая степень детальности моделирования конструкций для получения данных, соответствующих фактически зафиксированным. Оценка соответствия модели фактическому динамическому характеру работы опор произведена по величине конструктивного коэффициента. После верификации расчетных моделей для всех объектов исследования выявлены расчетно- экспериментальные зависимости частот колебаний опор от глубины размыва.
Внедрение усовершенствованного метода мониторинга размывов грунта у опор железнодорожных мостов позволит повысить эксплуатационную надежность железнодорожных мостов, а также сократить затраты на проведение работ по контролю глубин размывов.

1. Российская Федерация. Законы. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений : федеральный закон № 384-ФЗ : [принят Государственной думой 23 декабря 2009 г. : одобрен Советом Федерации 25 декабря 2009 г.]. Москва : Кремль, 2009. 33 с.

2. Инструкция по гидрологическому мониторингу мостовых переходов ОАО «РЖД» : утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 12.12.2012 № 2540р. Москва, 2013. URL: http://scbist.com/scb/uploaded/docs/2012/dekabr-2012/3873-rasporyazhenie-oao-rzhd-ot-12-12-2012-n-2540r.htm (дата обращения: 17.04.2023).

3. Инструкция по содержанию искусственных сооружений : утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 02.10.2020 № 2193/р. Москва, 2020. 88 с.

4. Realtime monitoring of bridge scour using remote monitoring technology / J. L. Briaud, S. Hurlebaus, K. Chang [et al.]. Austin, USA, 2011. URL: http://tti.tamu.edu/documents/0-6060-1.pdf (дата обращения: 17.04.2023).

5. Implementation of a vibration-based bridge health monitoring system on scour issue / T. K. Lin, Y. P. Wang, M. C. Huang, C. A. Tsai // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 284/287. P. 1351–1357.

6. Motion sensors for scour monitoring: laboratory experiment with a shallow foundation / C. Yao, C. Darby, O.-Y. Yu [et al.] // GeoFlorida 2010: Advances in Analysis, Modeling & Design. West Palm Beach, USA, 2010. P. 970–979.

7. Application of finite element method and genetic alogorithems in bridge scour detection / H. Y. Huang, W. Y. Chou, S. H. Ju, C. W. Feng // Society for Social Management Systems Internet Journal. 2012. Vol. 8. URL: http://hdl.handle.net/10173/1027 (дата обращения: 17.04.2023).

8. Малогабаритные автоматизированные системы для диагностики ИССО / С. А. Бокарев, И. И. Снежков, А. Н. Яшнов, А. В. Слюсарь // Путь и путевое хозяйство. 2007. № 9. С. 25–26.

9. СП 79.13330.2012. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний : актуализированная редакция СНиП 3.06.07-86* / ОАО «ЦНИИС». Москва : ФАУ «ФЦС», 2012. 33 с.

10. Руководство по расчетам Midas Civil. Москва : Midas Information Technology, 2012. 269 с.

11. Патент 2778277 Российской Федерации, МПК G01M 7/00. Способ мониторинга технического состояния мостовых опор в процессе их эксплуатации : № 2021122624 : заявлен 28.07.2021 : опубликован 17.08.2022 / Васильчук Л. А., Чаплин И. В., Яшнов А. Н., Стрекаловский П. Н. ; заявитель и патентообладатель СГУПС. 2 с.