ОСОБЕННОСТИ ОПИСАНИЯ КОЛЕБАНИЙ МОСТОВЫХ ПРОЛЕТОВ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ Тулеушова Р.Ж.,Наурызбаев М.К.

Каспийский университет г. Алматы


Номер: 10-1
Год: 2016
Страницы: 106-110
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

неоднородное уравнение колебаний балки, демпфирование колебаний мостовых конструкций, управление колебаниями пролетов, active damping, seismic action, fluctuations of the bridge constructions, control oscillations of bridge constructions

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Исследована эффективность предложенного представления процесса сейсмического воздействия на пролетные части мостов, основанного на слабой мере решения уравнения колебаний пролетной балки. Показано, что зависимость характера гашения колебаний от высокочастотной случайной составляющей сейсмической волны существенно отличается от низкочастотного воздействия на несущую балку.

Текст научной статьи

Производя сравнение в группе землетрясений равной силы можно видеть, что картина разрушений типовых или подобных объектов во многих случаях оказывается сходной. Это обстоятельство позволяет предположить, что, несмотря на уникальность пространственно-временного распределения сейсмической нагрузки (СН) при каждом землетрясении эффект действия СН на типичные элементы конструкции может иметь общие закономерности. Если это предположение имеет силу, то должно быть верным и обратное: существуют универсальные способы демпфирования, способные подавлять сейсмических колебаний в широком классе СН. Определить такие способы можно выбрав подходящий вид описания сейсмической нагрузки и реакции сооружения. Рассмотрим случай, когда воздействие сейсмической нагрузки на мост описывается уравнением поперечных колебаний несущих балок пролетных частей: , (1) где: соответственно распределение плотности и транспортной нагрузки. Реальный сейсмический сигнал больше соответствует случайному импульсному распределению, в силу чего производные функций входящих в (1) в классическом смысле здесь не существуют, а традиционные параметры гармонического анализа - фаза, частота и спектр часто имеют формальный смысл. Замена канонического тригонометрического базиса на некоторый другой, корректно представляющий колебаний не дает существенного эффекта, поскольку базис адекватный в один момент времени может перестать быть им в последующие временные промежутки. По этой причине для описания процесса могут быть полезными интегральные характеристики, нечувствительные к случайным локальным скачкам. В качестве такой функции использована свертка первоначальных функций вида [1]: , (2) где: - параметр краевых условий, x - безразмерная координата вдоль оси балки [1]. Функционал (2) определяет слабую меру для измерения интенсивности колебаний. При этом локальная информация о колебаниях будет сглажена, но, как показано ниже, для воздействий с большой долей случайной составляющей утрата высокочастотной случайной составляющей не имеет принципиального значения. Для описания воздействия СН используется модель и уравнение приведенные в [2]. В данном случае уравнение содержит реакции опоры и демпфера в явном виде: , (3) здесь: отклонение точки крепления опоры и пролетной балки, определяет силу связи пролета и опоры, параметры демпфера, коэффициенты определяемые характеристиками конструкции. Поперечные изгибы пролетной части выражаются мерой A(t), для СН аналогично (1) определена мера S(t) . Расчеты по (3) показывают, что для разных нагрузок, полученных от генератора случайных чисел (см. рис.1) реакция демпфера, выраженная в временной зависимости успокоения точки крепления пролетной части к опоре практически одинакова. Рис. 1. Сравнение реакции демпфера на различные случайные нагрузки Это согласуется со сделанными выше предположениями. По наблюдению многих пережитых землетрясений сложилась общая воспринимаемая картина динамики СН. Воздействие СН субъективно воспринимаются в виде серии сильных толчков, промежутки между которыми заполнены быстрыми менее сильными случайными вибрациями. Субъективное восприятие порождает достаточно продуктивный подход заключающейся в разделение СН на сильную низкочастотную (в смысле частоты следования импульсов) нагрузки и относительно слабую высокочастотную составляющие. В тех случаях, когда описанное разделение имеет место, высокочастотную часть можно эмулировать случайным сигналом, тогда как низкочастотная последовательность импульсов формируют уникальную картину сейсмического воздействия на объект. В этих случаях при моделировании можно полагать, что СН представляет модулированную функцию случайных импульсов, где модулирующая функция представляет собой огибающую сильных импульсов, уникальную для каждого случая. О картине временного распределения реальной нагрузки можно судить по данным измерений (рис. 2). Рис. 2. Нагрузки на мост в Хамбере за 2 дня измерений [3]. Приведенные данные показывают колебания пролетной части при едйствии обычных нагрузок. Основными компонентами воздействия в этом случае являются трафик и ветровые нагрузки. Здесь также возникает аналогичная картина модулирования случайной составляющей. Модулирующая составляющая обусловлена в основном колебаниями трафика. Высокочастотные пульсации по данным [3] регистрируютсся датчиками GPS до 10Гц, и акселеромтрами до 100Гц и выше. Модулируя случайный сигнал различным образом можно изучить реакцию демпфера на СН или аномальный трафик (рис.3). Рис. 3. Реакция демпфера на модулированное воздействие. В первом из представленных случаев, демпфер справляется с возмущением в течении 5 секунд, во-втором, на это требуется больший временной интервал (рис.4). Рис. 4. Сравнение гашения колебаний для различныз возмущений. Здесь представлены два набора нагрузок отличающиеся амплитудой и модулирующей частотой. Сделанные сравнения подтверждают предположение о том, что в слабой мере колебания более чувствительны к амплитуде чем к форме нагрузки.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.