Демпфірування вертикальних коливань балкових пішохідних мостів елементами з гідравлічним опором
Визначення ефективності конструкційних демпферів. Динамічний розрахунок балкової прогонової будови з демпфером. Переваги конструкційного способу гасіння коливань. Рекомендації щодо використання даних демпферів для захисту балкових пішохідних мостів.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 16.10.2013 |
| Размер файла | 57,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
16
Придніпровська державна академія будівництва та архітектури
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Демпфірування вертикальних КОЛИВАНЬ балкових пішохідних мостів Елементами з гідравлічним опором
ВИКОНАВ:
Марочка Віталій Владиславович
Дніпропетровськ - 2006
1. Загальна характеристика роботи
Актуальність роботи. Актуальність роботи зумовлена нагальною потребою покращення динамічних характеристик балкових пішохідних мостів. 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.
Боротьба з вібраціями як окрема галузь розвивалася в роботах К.В. Фролова, С.І. Сєргєєва, В.В. Карамишкіна, Я.Г. Пановко, Є.А. Юдіна, В.С. Іллінського та інших провідних вчених. Проблема зниження вібрацій безпосередньо будівельних конструкцій була розвинута в роботах Г.С. Писаренко, Б.Г. Корєнєва, Л.М. Рєзнікова, О.Л. Закори та інших вчених.
Сьогоднішня ситуація з багатьма пішохідними мостами вимагає негайного вирішення, але більшість методик, розроблених для будівельних конструкцій, не враховуючих особливостей, характерних пішохідним мостам, є неефективними. Одним з найефективніших методів зменшення коливань є демпфірування коливань конструкції за допомогою конструкційних демпферів з гідравлічним опором.
Тому дослідження, які мають за мету покращення демпфірування прогінних будівель мостів, є актуальними і своєчасними.
Зв'язок роботи з науковими темами. Результати дисертаційної роботи, яка виконана на кафедрі ”Мости” Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. акад. В.А. Лазаряна були використані при розробці науково-технічної продукції за договором №18.05.01.03 (рівень участі дисертанта - виконавець)
Мета та задачі досліджень. Метою даних досліджень є визначення ефективності конструкційних демпферів, розробка методики динамічного розрахунку балкової прогонової будови з демпфером та розробка рекомендацій щодо проектування та експлуатації даних пристроїв.
Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовані та розв'язані 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;
- оцінити переваги конструкційного способу гасіння коливань взагалі та конструкційних демпферів з гідравлічним опором зокрема;
- побудувати та розв'язати математичні моделі, що адекватно описують роботу балкових прогонових будов з демпферами;
- розробити методику динамічного розрахунку балкових прогонових будов пішохідних мостів з конструкційними демпферами;
- провести лабораторний експеримент для порівняння розробленої методики розрахунку з результатами випробувань;
- на основі отриманих результатів розробити рекомендації щодо використання даних демпферів для захисту балкових пішохідних мостів.
Об'єкт досліджень - прогонові будови балкових пішохідних мостів.
Предмет досліджень - параметри вертикальних вимушених коливань балкових прогонових будов з урахуванням конструкційних демпферів.
У якості методів дослідження використовувалися як теоретичні (методи чисельного моделювання, методи теорії коливань), так і експериментальні лабораторні дослідження .
Наукова новизна одержаних результатів. 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;
- сформульована та вирішена задача раціонального проектування гідравлічних демпферів для прогонових будов балкових пішохідних мостів, доведено можливість зменшення амплітуд коливань прогонових будов в 3..5 раз;
- запропоновано нове конструктивне рішення демпфера, досліджена його ефективність;
- сформульовані пропозиції до розрахунку та проектування конструкційних демпферів на різних прогонових будовах;
- обґрунтована допустимість нелінійної роботи демпфера при використанні їх на прогонових будовах балкових пішохідних мостів.
Достовірність отриманих результатів підтверджується адекватністю постановки задачі та використанням розрахункових моделей, даними лабораторних та чисельних досліджень, впровадженням результатів роботи у виробництво.
Теоретичне та практичне значення отриманих результатів.
Розроблена методика динамічного розрахунку дає змогу без витрати значних ресурсів розрахувати основні динамічні характеристики прогонових будов та демпферів. Дана методика дає можливість раціонального проектування демпферів.
На основі результатів, отриманих при практичному моделюванні, розроблено методика практичного розрахунку та рекомендації по проектуванню даних демпферів на натурних об'єктах.
Особистий внесок здобувача.
Ряд авторів, у тому числі і здобувач, раніше розробили конструкційні демпфери, призначені для зменшення вертикальних вимушених коливань балкових прогонових будов, зокрема і пішохідних мостів. Особистий вклад здобувача в отриманні наукових результатів полягає в наступному:
- розроблені математичні моделі, що описують динамічну роботу балкових систем з конструкційними демпферами під вертикальним динамічним навантаженням;
- проведено теоретичне дослідження балкової прогонової будови пішохідного моста з конструкційними демпферами з метою оптимізації параметрів демпферів;
- розроблена методика динамічного розрахунку балкових прогонових будов пішохідних мостів, що враховує наявність демпферів;
- розроблена та випробувана механічна модель прогонової будови з конструкційними демпферами.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались:
- на науково-практичному семінарі “Діагностика технічного стану автодорожніх мостів” у Державному дорожньому науково-дослідному інституті імені М.П. Шульгіна (Київ, 2004 р.);
- на ХІ міжнародній конференції “Проблеми механіки залізничного транспорту” у Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту (2004 р.);
- на українському міжгалузевому науково-практичному семінарі “Сучасні проблеми проектування будівництва та експлуатації споруд на шляхах сполучення” у національному транспортному університеті (Київ, 2004р.);
- на другій науково-практичній конференції “Проблеми та перспективи розвитку транспортних систем: техніка, технологія, економіка управління” у Київському університеті економіки і технологій транспорту (2004р.);
- на 65 міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми та перспективи розвитку залізничного транспорту” у Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту (2005 р.).
Публікації. За результатами дисертації опубліковані 10 друкованих робіт, а саме: статей, надрукованих у виданнях із списку ВАК України - 6, матеріалів та тез конференцій - 3. Окрім цього, за матеріалами дисертації отримано одне авторське свідоцтво.
Структура та обсяг роботи. Загальний обсяг роботи складає 152 сторінки, 66 рисунків, 9 таблиць, список використаних джерел з 96 найменуваннями на 9 сторінках та 8 додатків на 37 сторінках.
2. Основний зміст роботи
У вступі обґрунтовано вибір і актуальність теми дисертації, визначено мету, задачі та методологічні основи дослідження, наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, викладаються основні положення, що подаються на захист.
У першому розділі наведено аналіз першоджерел вітчизняних та зарубіжних авторів щодо існуючих методів зменшення коливань пішохідних мостів. Доведено, що конструкційне демпфірування у деяких випадках може виявитися достатньо ефективним методом зменшення коливань пішохідних мостів у порівнянні з іншими методами.
У другому розділі проведено аналіз просторових коливань балкової прогонової будови під пішохідним навантаженням зі встановленими конструкційними демпферами. При дослідженнях використовувалася типова сталебетонна пішохідна прогонова будова з розрахунковим прогоном 33 м проектування інституту ДІПРОТРАНСМОСТ, якій властива проблема незадовільних динамічних характеристик.
Демпфери моделювалися як кінцеві елементи з малою жорсткістю та великим опором. 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.
Було досліджено роботу демпфера на рухомій та нерухомій опорній частині. На рухомій опорній частині край прогонової будови при коливаннях має поздовжні переміщення, які можуть суттєво перерозподілити навантаження на демпфери. Проведений аналіз показав, що у порівнянні з загальним переміщенням штоку демпфера, яке складає 0,6 мм, поздовжнє переміщення на рухомій опорній частині складає лише 0,004 мм, тобто на два порядки менше.
Суттєвим достоїнством даного способу зменшення вимушених коливань є підвищення загального опору конструкції, і поряд з вертикальними коливаннями дані демпфери можуть зменшувати також крутильні та горизонтальні коливання конструкцій.
Третя форма коливань прогонової будови - горизонтальна з частотою 4,7 Гц. Не дивлячись на відсутність проблеми з надмірними горизонтальними коливаннями у даному напрямку, доведено актуальність даної проблеми на багатьох пішохідних мостах. Корисними будуть дослідження ефективності конструкційних демпферів у горизонтальному напрямку. Завантаження проводилося за схемою, зображеною на рис. 3, б.
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. Горизонтальні переміщення середини прогону, тобто максимальні переміщення у поперечному напрямку, складають 1,2 см.
Після встановлення демпферів було визначено, що осьові переміщення в демпферах складають 0,3 мм, а амплітуда коливань середини прогону зменшилась до 0,103 мм, тобто більше, ніж в 10 раз. Більша ефективність даних демпферів у горизонтальному напрямку пояснюється особливістю гідравлічного демпфера - чутливість демпфера збільшується з частотою коливань конструкції, до якої він приєднаний.
Висока чутливість гідравлічного демпфера до зміни швидкості коливань штоку може бути також недоліком даного пристрою. 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. Тому був проведений розрахунок прогонової будови з демпферами на імпульсне горизонтальне навантаження, що знаходиться на рівні проїжджої частини. Як показав розрахунок, демпфер дуже жорстко реагує на появу імпульсного навантаження на прогоновій будові. При даних умовах розрахунку (у якості тимчасового навантаження приймається одиничний автомобіль, тормозне зусилля відповідно складає 50% від вертикального) осьове зусилля набагато перевищує максимальне, розраховане при гармонічному вертикальному навантаженні. Оскільки дане навантаження може мати лише короткочасний характер, а робота демпфера може бути розцінена як аварійна, необхідно передбачити можливість виключення з роботи демпфера при осьових зусиллях, що перевищують розрахункові при сприйманні гармонічних навантажень.
Був передбачений випадок, коли відбулося довгострокове заклинювання демпферів. Той момент, коли демпфер заклинив з будь-якої причини, але ще не полагоджений, може виявитись небезпечним для конструкції мосту, оскільки змінюється статична схема прогонової будови. Заклинювання двох демпферів на нерухомій опорній частині призвели до збільшення власної частоти вертикальних коливань з 1.9 Гц до 2.54 Гц. Але головне, що осьове зусилля в демпфері складає 31,9 кН, тобто в 1,5 рази більше, ніж в нормальному режимі. При заклинюванні усіх чотирьох демпферів суттєво змінюється статична схема конструкції, частота вертикальних коливань при цьому дорівнює 2,9 Гц, а максимальні осьові зусилля в демпферах складають близько 15 кН.
При заклинюванні діагонально розміщених демпферів найбільшу небезпеку мають крутильні коливання, які можуть виникнути. При цьому зусилля у крайніх діагональних вітрових в'язях складає близько 41 кН, тоді як граничне значення зусилля визначене з умови стійкості дорівнює 36,5 кН, тому необхідне подальше удосконалення конструкції кріплення демпферів.
У третьому розділі описано три незалежних методики, що дозволяють провести адекватний динамічний розрахунок у вертикальному напрямку прогонової будови з демпферами. При розробці методик було зроблено ряд спрощень, обґрунтованих у попередньому розділі. Прогонова будова з демпферами була представлена у вигляді певної динамічної системи відповідно до методики розрахунку.
Спираючись на відомі закономірності
(2)
зведена жорсткість прогонової будови буде рівна:
де ЕІ - жорсткість балки,
l - розрахунковий прогін балки.
Зведений до маси коефіцієнт опору буде знаходитися з виразу:
де h - плече ригеля демпфера,
- коефіцієнт опору демпфера.
Амплітуда стаціонарних коливань буде знаходитись по відомій формулі:
Не дивлячись на свою відносну неточність, обумовлену великою кількістю припущень, дана модель має суттєву перевагу - простота та доступність для інженерних розрахунків.
;; - коефіцієнти впливу;
Знайти аналітичний розв'язок даної системи достатньо складна задача, тому вона розв'язувалась у численному вигляді з використанням алгоритму методу Ньюмарка. Сам метод не передбачає можливість обнуління членів матриці мас, тому у систему рівнянь додатково була введена маса демпфера, яка є дуже малою по відношенню до маси прогонової будови.
Прогонова будова представлена у вигляді балки з розподіленою по довжині масою, постійною жорсткістю, розподіленим навантаженням, що змінюється у часові за гармонічним законом. Демпфери в опорних перерізах створюють опорні моменти, що змінюються у часові.
Було складене диференціальне рівняння, що описує роботу даної системи:
де; ; (10)(11)
Fд - сила, що виникає в демпфері.
Розв'язок даного рівняння ускладнюється наявністю у правій частині рівняння узагальнених функцій другого порядку, які характеризують місце прикладення реактивних демпферних моментів. Для розв'язання цього рівняння необхідно задатися формою коливань. У якості форми коливань балки приймається функція
.(12)
Причому в правій частині рівняння маємо зусилля, змінне в часі. Дане рівняння було розв'язано численно з визначенням опорних моментів на кожному кроці інтегрування.
У даній системі були проведені дослідження балки з одним демпфером, оскільки у такій системі можлива поява суттєвих коливань по непарним гармонікам. Розрахунки довели хибність даного припущення, оскільки амплітуда коливань по другій і вищим формам на два порядки менше амплітуди коливань по першій формі.
Додатково було досліджено наскільки максимальний опорний момент, що створюється демпфером, спотворює прийняту форму коливань. Як показали розрахунки, різниця складає менше 0,1%, а отже в даному випадку можна стверджувати, що опорні моменти практично не впливають на форму коливань.
З урахуванням цих, та зроблених раніше висновків, рівняння (13) після деяких перетворень буде мати вигляд:
звідки отримуємо:
.(15)
Отже, був отриманий вираз, за допомогою якого можна балку з опорними демпферами привести до звичайної балки, підвищуючи загальний коефіцієнт затухання. Для стаціонарних коливань, коли вільні коливання затухнуть, амплітуду вимушених коливань можна знайти за формулою:
.(16)
Для порівняння різних методів динамічного розрахунку прогонових будов була складена таблиця (див. табл. 1).
Таблиця 1. Порівняння розрахованих величин
|
Розрахований параметр |
Тип розрахунку |
|||
|
Дискретна маса та статична в'язь |
Дискретні маси та динамічні в'язі |
Розподілена маса |
||
|
Власна частота |
11,84 |
13,24 |
13,35 |
|
|
Зведений коефіцієнт опору |
- |
|||
|
Амплітуда коливань середини прогону балки без демпфера |
2,74 |
2,19 |
2,78 |
|
|
Амплітуда коливань середини прогону балки з демпфером при , |
0,920 |
0,717 |
0,846 |
|
|
Амплітуда зусилля у демпфері при , |
34,13 |
27,70 |
34,63 |
Як можна побачити з таблиці 1, у кожного метода є свої переваги та недоліки. Аналізуючи обчислення власних частот, можна наголосити на недостатній точності системи зі статичними в'язями, оскільки відомо, що дані обчислення найкраще проводити, використовуючи системи з розподіленими параметрами. Можна вважати достоїнством методу можливість простого арифметичного підрахунку зведеного опору, оскільки це спрощує аналіз ефективності того чи іншого демпфера, але, на жаль, така можливість відсутня при використанні системи з динамічними в'язями. Відмінність у аналітичному виразі для підрахунку цієї величини у інших двох методах пояснюється значною відмінністю розроблених динамічних систем, що використовуються для розрахунку. Але не дивлячись на цю відмінність, всі інші розраховані величини у цих двох методах співпадають з високою точністю, чого не можна сказати про систему з динамічними в'язями.
У четвертому розділі описано експериментальні дослідження моделі прогонової будови з конструкційними демпферами, запроектованої з цією метою.
Металева балка довжиною 2 м спирається на рухому та нерухому опорні частини, в опорних перерізах до балки приєднані ригелі, на яких кріпляться гідродемпфери. Зовнішнє навантаження моделюється віброзбурювачем, встановленим у середині прогону балки.
З метою кількісної оцінки результатів випробувань моделі був сконструйований ще один стенд, що дозволяє визначити величину опору демпферів безпосередньо по заміряним амплітудам коливань. На цьому стенді додатково було проведено ряд дослідів, які дозволяють свідчити про наявність у демпфера лінійних характеристик лише у певному діапазоні.
Наявність у демпфера пружних характеристик за умови, що вони не впливають на опір, можуть допускатися, але даний режим вважається передаварійним. У іншому випадку, домінуючими у демпферній рідині стають кавітаційні процеси і робота демпфера у такому режимі неприпустима. Розроблена методика, що дозволяє якісно ідентифікувати режим роботи демпфера.
Порівняння теоретичних та експериментальних результатів
|
№ |
Випадок випробування |
Очікуваний прогин, см |
Отриманий прогин, см |
Відносна похибка, % |
|
|
1 |
Демпфер над нерухомою опорною частиною |
1,92 |
1,37 |
40,1 |
|
|
2 |
Демпфер над рухомою опорною частиною. |
1,437 |
1,38 |
4,13 |
|
|
3 |
Встановлено обидва демпфери |
1,162 |
1,14 |
1,93 |
Як і очікувалось після якісного аналізу осцилограм балки моделі, перший випадок характеризується різкою нелінійністю роботи демпфера і не може бути адекватно описаний лінійними залежностями. Похибка при цьому склала близько 40%. У інших випадках, при нормальній роботі демпферів, методика розрахунку адекватно описує процес. Похибка знаходиться в межах точності інженерних розрахунків.
Дана робота має практичну реалізацію на натурному об'єкті. Пішохідний міст на станції Айвазовька Придніпровської залізниці, що проходить над залізничними коліями, мав проблему надмірних вертикальних коливань. При випробуваннях виявилося, що амплітуди вимушених вертикальних коливань під пішохідним навантаженням складали 1,7 см. Після встановлення демпферів на прогонові будови амплітуди коливань зменшились до значення 0,675 см, тобто більш ніж у 2,5 рази, чого виявилося достатньо для стабілізації роботи прогонових будов. Після цього скарги пішоходів більше не надходили.
Висновки
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 розв'язано 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 об'єкті, довели ефективність даного методу - амплітуди коливань зменшились у 2,5 рази, чого виявилось достатньо для стабілізації роботи прогонової будови.
ЛІТЕРАТУРА
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 в'яззю).
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 в'яззю).
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 пред'являються до динамічної роботи балкових пішохідних мостів, запропоновані шляхи вирішення проблем, пов'язаних 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.
Анотація
Марочка В.В. Демпфірування вертикальних коливань балкових пішохідних мостів елементами з гідравлічним опором. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2006.
Дисертаційна робота присвячена визначенню ефективності конструкційних демпферів, розробці методик розрахунку прогонової будови з демпферами, розробці рекомендацій щодо проектування та експлуатації даних пристроїв.
Проаналізовані основні методи зменшення надмірних вертикальних коливань, встановлено переваги конструкційного методу гасіння коливань взагалі, та конструкційних демпферів з гідравлічним опором зокрема.
Досліджено особливості просторової роботи прогонової будови з демпферами. Розглянуто вплив конструкційних демпферів на вертикальні, горизонтальні та крутильні коливання прогонових будов. Досліджені деякі аварійні режими роботи демпфера.
Побудовано та розв'язано три математичні моделі, що дозволяють дослідити роботу балкових прогонових будов з конструкційними демпферами, розроблено ряд висновків та рекомендацій, що дозволяють якісно охарактеризувати особливості роботи вищезазначеної динамічної системи. На основі цих моделей розроблено методику динамічного розрахунку балкових прогонових будов з демпферами.
З метою практичного дослідження сумісної роботи прогонової будови та демпферів розроблено модель балкової прогонової будови з конструкційними демпферами, яка підтвердила розроблену раніше методику динамічного розрахунку балкової прогонової будови з демпферами.
На основі проведених досліджень вдалося отримати методику, що дозволяє ефективно підібрати параметри демпфера, і тим самим зменшити вимушені вертикальні коливання балкових пішохідних прогонових будов. При цьому збільшується комфортність пішоходів, зменшується чутливість прогонових будов до будь-якого динамічного навантаження, збільшується строк їх служби.
Ключові слова: балкова прогонова будова, конструкційний демпфер, вимушені коливання, математична модель, частота власних коливань.
Марочка В.В. Демпфирование вертикальных колебаний балочных пешеходных мостов элементами с гидравлическим сопротивлением. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 2006.
Диссертационная работа посвящена определению эффективности конструкционных демпферов, разработке методик расчета пролетного строения с демпферами, разработке рекомендаций по проектированию и эксплуатации данных устройств.
Проанализированы основные методы уменьшения чрезмерных вертикальных колебаний, установлены преимущества конструкционного метода уменьшения колебаний, в частности демпферов с гидравлическим сопротивлением.
Исследованы особенности пространственной работы пролетного строения с демпферами. Рассмотрено влияние конструкционных демпферов на вертикальные, горизонтальные и крутильные колебания пролетных строений, рассмотрена работа пролетных строений с демпферами под влиянием импульсных нагрузок. Исследованы некоторые аварийные режимы работы демпфера.
Построено и решено три математические модели, которые позволяют исследовать работу балочных пролетных строений с конструкционными демпферами, разработан ряд выводов и рекомендаций, которые позволяют качественно охарактеризовать особенности работы вышеупомянутой динамической системы. На основании этих моделей разработана методика динамического расчета балочных пролетных строений с демпферами.
С целью практического исследования совместной работы пролетного строения и демпферов разработана и испытана модель балочного пролетного строения с конструкционными демпферами. Испытания экспериментальной модели качественно и количественно подтвердили разработанную ранее методику динамического расчета балочного пролетного строения с демпферами. Дополнительно была исследована работа модели с заведомо нерациональными параметрами демпферов, исследовано влияние нелинейных режимов работы демпферов на колебания пролетного строения.
На основании проведенных исследований удалось получить методику, которая позволяет эффективно подобрать параметры конструкционного демпфера, следовательно, уменьшить вынужденные вертикальные колебания балочных пешеходных пролетных строений. При этом увеличивается комфортность пешеходов, уменьшается чувствительность пролетных строений к какой-либо динамической нагрузке, увеличивается срок их службы.
Ключевые слова: балочное пролетное строение, конструкционный демпфер, вынужденные колебания, математическая модель, частота собственных колебаний.
Marochka V.V. Damping of vertical oscillations of girders footbridges by hydraulical dampers. - Manuscript.
Thesis for the scientific degree of the candidate of science (technics) on a speciality 05.23.01 - Building Designs, Buildings and Constructions. - Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dnipropetrovs'k, 2006.
The thesis is devoted to definition of constructional dampers efficiency, development of design procedures of a superstructure with dampers, of recommendations on these devices exploitation and designing.
Features of space performance of a superstructure with dampers are investigated. Influence constructional dampers on vertical, horizontal and torsional oscillations of superstructures are considered, performance of superstructures with dampers under impulse loadings is considered too. Some emergency modes of damper performance are investigated.
Three mathematical models which allow to investigate performance of girders superstructures with constructional dampers were composed and solved, some conclusions and recommendations which allow to characterize qualitatively this dynamic system features of performance are developed. The procedure of calculation of dynamic girders properties superstructures with dampers for these models is developed.
The model of the girders superstructure with constructional dampers is developed and tested. The purpose of this investigations is practical research of joint performance of a superstructure and dampers. Investigations confirmed qualitatively and quantitatively the procedure of calculation of dynamic properties of girders superstructures with dampers, which had been developed earlier .
The technique which allows to select effectively constructional dampers parameters and to reduce the forced vertical oscillations of girder superstructures of footbridges has been obtained. Thus comfort of pedestrians increases, sensitivity of superstructures for any dynamic loading decreases, term of their exploitation increases.
Keywords: girders superstructure, constructional damper, forced oscillations, mathematical model, frequency of own oscillations.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розробка мостів різних видів для переміщення з одного берега на інший. Розгляд найдивовижніших проектів: "П’яний міст" в Норвегії, Понте Веккьо у Флоренції, "Фонтан веселки" в Сеул, "Небесний шлях" у Сингапурі, велосипедно-пішохідний міст в Америці.
презентация [2,1 M], добавлен 15.06.2014Норми проектування та розрахунку мостів. Конструкції та технічні характеристики різних варіантів дерев'яного мостового переходу. Визначення параметрів подвійного дощатого настилу, поперечин і зосереджених прогонів. Розрахунок ферми Гау-Журавського.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.01.2014Розрахунок чисельності населення і житлового фонду мікрорайону. Складання розрахункового балансу території, її функціональне зонування. Формування внутрішньомікрорайонних проїздів і пішохідних доріг. Планування і озеленення території житлової групи.
курсовая работа [10,6 M], добавлен 07.02.2016Визначення постійного навантаження від металевої ферми та елементів прогонової будови. Розрахунок зусиль в елементах металевої ферми від постійного та тимчасового навантаження. Обчислення прикріплення стержнів до вузла головної ферми за допомогою болтів.
курсовая работа [83,4 K], добавлен 09.01.2014Визначення основних розмірів конструкцій: лоток, прольоти другорядних балок і виліт консолей, поперечні перерізи основних несучих елементів. Розрахунок і конструювання лотока. Визначення навантажень, зусиль у перерізах, міцності конструкційних елементів.
курсовая работа [659,2 K], добавлен 09.10.2009Проектування балкової клітки; визначення товщини настилу. Конструювання головної балки: визначення навантажень зусиль отриманої сталі і підбір перерізу. Розрахунок і конструювання оголовка і бази колони: підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2013Розрахунок на вільні та вимушені коливання. Диференційні однорідні рівняння вільних коливань. Побудова епюри згинальних моментів від дії динамічних навантажень, її кінематична перевірка. Розрахункова схема, деформована схема рами при вимушених коливаннях.
курсовая работа [326,2 K], добавлен 18.04.2010Розрахунок залізобетонної будови. Визначення внутрішніх зусиль. Розрахунок балки на міцність за згинальним моментом. Характеристики перетину в середині прольоту. Утрати сил попереднього напруження. Розрахунок балки на міцність за поперечною силою.
курсовая работа [155,7 K], добавлен 03.12.2011Гіпсо-шлаковий цемент: загальна характеристика. Вибір способу і технологічної схеми виробництва. Розрахунок продуктивності вантажопотоків і визначення витрат сировинних матеріалів. Розрахунок пилоосаджувальних систем. Технічний контроль виробництва.
курсовая работа [547,5 K], добавлен 11.04.2013Технічні можливості екскаваторів поздовжнього копання, шляхи підвищення ефективності їх використання. Визначення кінематичних параметрів робочого процесу універсальної землерийної машини. Розрахунок курсової стійкості універсальної землерийної машини.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 31.05.2015Картограма електричних навантажень, розрахунок потреби теплоти за енергетичним балансом будинку. Проектування теплоізоляційної оболонки. Заходи з підвищення ефективності використання електричної енергії. Використання поновлюваних енергоресурсів.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 14.12.2014Визначення обсягу земляних робіт. Розподіл земляних мас по площадці. Розрахунок тривалості різання та переміщення ґрунту для двох варіантів механізації процесу. Вибір способу виконання робіт і комплектів машин, визначення тривалості виконання робіт.
курсовая работа [484,2 K], добавлен 16.08.2014Теплотехнічний розрахунок товщини огороджуючої конструкції. Визначення тепловитрат приміщеннями будівлі. Конструювання та вибір обладнання теплового пункту. Електричний розрахунок апарату для підігріву води. Визначення розмірів вентиляційних каналів.
курсовая работа [979,9 K], добавлен 26.11.2013Розрахунок балки на міцність за нормальними та дотичними напруженнями. Визначення вантажопідйомності балки. Розрахунок фасонки на виколювання, верхнього поясу В3-В4, елемента Н3-В3, розкосу Н3-В4. Технологія виконання робіт по підсиленню елементів ферми.
курсовая работа [755,9 K], добавлен 15.10.2014Виробництво залізобетонних кілець з використанням конвеєрного способу виробництва. Проектування цеху, розрахунок вартості його будівництва. Організаційний план та розрахунок виробничих витрат. Розрахунок фонду оплати праці. Інвестиційний план виробництва.
курсовая работа [53,3 K], добавлен 25.05.2014Методи визначення ступеню статичної невизначеності. Характеристика вибору основної системи. Розрахунок зовнішніх навантажень на кожному прольоті і невідомих опорних моментів. Визначення площу епюри фіктивних навантажень і відстані центра ваги до опор.
курсовая работа [95,0 K], добавлен 12.04.2010Збір навантажень на покриття і перекриття. Навантаження на колону з вантажної площі. Визначення повного та тривало діючого навантаження. Розрахунок колони на міцність. Визначення діаметру монтажної петлі. Розрахунок монолітного фундаменту старанного типу.
курсовая работа [328,7 K], добавлен 01.12.2014Розрахунок, конструювання плити, визначення навантажень, розрахункова схема. Уточнення конструктивних параметрів поперечного перерізу, визначення площ робочої арматури. Побудова епюри матеріалів, розрахункові перерізи, згинальні моменти другорядної балки.
курсовая работа [532,8 K], добавлен 19.09.2012Визначення геометричних розмірів підпірної стінки та міцності її конструкції. Характеристики ґрунтів, тиск набережної. Розрахунок навантажень, які діють на стінку та на поверхню ґрунту; гідростатичний тиск води. Визначення ваги стінки, оцінка стійкості.
курсовая работа [904,0 K], добавлен 07.01.2016Збір навантажень та порядок і формули розрахунку зусиль на плиту перекриття, розрахунок моментів, що на неї діють. Визначення площі арматури при армуванні дискретними сітками, особливості армування рулонними сітками. Розрахунок міцності похилих перерізів.
контрольная работа [478,0 K], добавлен 26.11.2012
