Выводы по результатам натурных динамических испытаний моста и данным расчетного моделирования колебаний при проезде грузовых автомобилей

Анализ результатов натурных динамических испытаний капитально отремонтированного металлического  разрезного пролетного строения моста через реку Хопер и данных расчетного моделирования колебаний пространственной динамической модели пролетного строения  при проезде грузовых автомобилей привел к следующим выводам:

· Колебания металлического пролетного строения в пролете 1  моста при движении  следующих друг за другом трехосных полностью загруженных   автомобилей SHACMAN, общей массой каждого около 41т из г. Воронежа в направлении г. Саратова и обратно   после переезда уложенной поперек проезжей части доски толщиной 50мм происходят с частотами в диапазоне от 1,7 до 3,5 Гц. В этом частотном диапазоне по данным модального анализа динамической расчетной схемы пролетного строения располагаются две низшие собственные частоты, отвечающие первой изгибной форме с частотой ω₁=2.54 Гц и второй изгибно крутильной форме с частотой ω₅=3.22 Гц, которые изображены на рис.6.1 и 6.2. В этом же частотном диапазоне, также находится частота ω_авт=2.0 Гц собственных вертикальных перемещений кузова движущегося автомобиля. Этот свидетельствует о том, что   при переезде порожка автомобилем возбуждаются низкочастотные колебания автомобиля, которые затем являются причиной возникновения  близких по частотам изгибных и изгибно-крутильных колебаний пролетного строения. Этот причинно-следственный эффект подтвердился при расчетном моделировании совместных колебаний пролетного строения и движущейся по одиночной неровности пространственной модели трехосного автомобиля (рис. 6.26).

· Максимальные квазистатические прогибы главных балок пролетных строений     зависят от интервалов между движущимися автомобилями и составляют для расположенной под колеей проезда балки Б1 от 8 до 12 мм и от 6 до 9 мм для балки Б2 на противоположной стороне пролетного строения (табл. 6.2). При этом от скорости движения они практически не зависят. Влияние скорости движения оказывается значительной на амплитуды колебаний. Отсюда следует существенная зависимость  от скорости полученных при испытаниях значений динамических коэффициентов.  Для скорости движения до 30км/час он находится в диапазоне от 1+μ =1,17 до 1+μ=1,24, для скорости от 40 до 50км/час он повышается до значений от 1+μ =1,34 до 1+μ=1,47, что близко к рекомендуемому действующим нормативным документом СП 35.13330.2011 /9/ для тележки автомобильной нагрузки АК и составляющего 1+μ=1,4. Для скорости движения, превышающей 50км/час, в динамических испытаниях зафиксирован динамический коэффициент 1+μ=1,65.

· Расчетное моделирование колебаний пролетного строения при проезде автомобилей выявило существенный рост динамического эффекта при проезде автомобилей от параметров возможных неровностей на проезжей части моста, включая создаваемыми деформационными швами, расположенными над всеми промежуточными и концевыми опорами. Этот эффект наблюдается на сопоставлении зарегистрированных виброграмм для различных направлений движения. Так на рис. 6.20, показывающей колебания при движении  автомобилей в сторону Саратова, колебания продолжались после проезда первого пролета при переездах деформационных швов на опорах ПП2, ОП3 и т. д. Другая картина наблюдалась на рис. 6.19, иллюстрирующем колебания пролетного строения при движении автомобили в сторону г. Воронежа. Здесь колебания происходили до въезда на первый пролет.  

· Изучение характера затухания колебаний после съезда автомобилей с пролетного строения позволило получить величины логарифмических показателей затухания колебаний. Его величина для рассматриваемого пролетного строения находится в диапазоне от δ =0,06 до δ=0,08, что для металлических пролетных строений является несколько пониженным, что объясняет длительный характер колебаний пролетного строения после съезда автомобилей. По многочисленным измерениям в натурных условиях для металлических пролетных строений с дорожным покрытием из асфальтобетона логарифмический коэффициент  обычно составляет δ=0,10.

· При всех заездах автомобилей во время динамических испытаний не были зарегистрированы длительные резонансные колебания пролетных строений, что является признаком удовлетворительных динамических качеств транспортного сооружения.  

· В режиме свободных колебаний после съезда автомобилей с пролетного строения при движении в сторону г. Воронежа, когда влияния других пролетов моста не существенно, наблюдались биения с периодически возрастанием и убыванием амплитуд (рис. 6.19, 6,22).  Из динамики сооружений известно, что такие явления возникают при колебаниях по двум близким гармоникам   с различными фазами. Так как эти явления на отремонтированном мосту через реку Хопер имеют затухающий характер, они не являются опасными, но продолжительность колебаний увеличивается, а это снижает долговечность рассчитанного на длительную эксплуатацию транспортного сооружения.

· По результатам выполненных натурных и теоретических исследований выявлено, что динамическая реакция пролетного строения на проезд грузовых автомобилей существенно зависит от скорости движения транспортного средства и ровности проезжей части на мосту. Особенно скорость движения становится решающим фактором влияния при неудовлетворительном состоянии проезжей части как на самом мосту, так и на участках подходов к мосту. Поэтому при эксплуатации транспортного сооружения следует уделять повышенное внимание к ровности дорожного покрытия на проезжей части и зонах расположения деформационных швов, не допуская значительных повторяющихся выбоин.