Блог

Sep 26, 2023

Методы временного контроля силы троса во время строительства моста

Scientific Reports Volume 12, Номер статьи: 7689 (2022) Цитировать эту статью 1749 Доступов 3 Цитирования Подробности о метриках В этой статье представлен сравнительный анализ текущего мониторинга силы кабеля.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 7689 (2022) Цитировать эту статью

1749 Доступов

3 цитаты

Подробности о метриках

В данной статье проводится сравнительный анализ современных методов мониторинга силы кабеля. Кроме того, включен опыт применения трех методов мониторинга напряжения кабеля на этапе строительства: (а) установка датчиков нагрузки на активных креплениях кабелей, (б) установка однонаправленных тензодатчиков и (в) оценка напряжений в кабелях методом вибрирующей проволоки путем установки акселерометров. Основные преимущества и недостатки каждого проанализированного метода выделены в контексте процесса строительства виадука Тахо, одного из самых необычных виадуков, недавно построенных в Испании.

Одним из решений, предложенных инженерами-строителями для преодоления больших пролетов, является использование вантовых или подвесных мостов. Важнейшим компонентом этих конструкций является уязвимость кабелей к проблемам или повреждениям, связанным с усталостью и/или коррозией1, вызванными динамическими нагрузками, такими как нагрузки от циклического движения, ветровые нагрузки и другие эксплуатационные нагрузки, а также воздействие окружающей среды2. Системы мониторинга состояния конструкций (SHMS) являются очень полезным инструментом для обслуживания конструкций. Одним из основных этапов проектирования SHMS является определение параметров, определяющих поведение структур3,4. Временные подвесные тросы на этапе строительства создают те же проблемы, и именно на этом этапе в статье рассматривается более подробно.

Наиболее важным параметром для оценки напряжений, а также усталостных и коррозионных повреждений кабелей в эксплуатации является исторический учет осевого напряжения этих структурных элементов с течением времени. Этот параметр был признан полезным индикатором состояния безопасности вантовых тросов, а также подвесных тросов в мостах5, и мониторинг этого показателя в режиме реального времени стал важным для оценки возможных усталостных повреждений в этих элементах конструкции. По этой причине мониторинг и оценка характеристик конструкций стали стандартной практикой для обеспечения безопасности и долговечности вантовых или подвесных конструкций6,7,8,9.

Для диагностики безопасного состояния вант в мостах используются несколько видов неразрушающего контроля9, такие как ультразвуковой контроль, метод обнаружения утечки магнитного потока10 или рентгеновское исследование. Несмотря на свою эффективность, эти методы больше подходят для оценки периодов простоя.

С одной стороны, были разработаны различные устройства для прямого измерения деформации в мостовых кабелях, такие как датчики нагрузки9,10,11,12,13,14,15, оптоволоконные датчики Брэгга16 или эластомагнитные тензодатчики17,18.

Эти датчики способны, благодаря своим специальным технологиям, точно определять нагрузку, испытываемую кабелем, а при подключении к системе структурного мониторинга (SMS) также можно создавать долгосрочную историческую запись напряжений кабеля. как получить доступ к этим данным в режиме реального времени из любого удаленного места.

С другой стороны, наиболее распространенным косвенным методом быстрой оценки напряжений мостовых тросов является метод вибрирующей проволоки. Этот метод основан на связи между напряжением троса и частотой его вибрации, которую можно правильно определить по регистрации ускорений при свободной вибрации подвесных тросов19,20,21,22,23,24. Применение этого метода требует использования методов спектральной декомпозиции, которые позволяют в реальном времени определять напряжения в подвесных тросах мостов путем определения частот вибрации в режиме свободных колебаний25,26,27,28,29,30, 31.

Существует множество типов датчиков для каждого метода измерения32,33,34,35.

Электронные датчики преобразуют измерение (измеряемый параметр) в изменение напряжения, тока, сопротивления, емкости или индуктивности. Электрические датчики бывают разных разновидностей, и зачастую их очень просто подключить к любой системе регистрации данных. Примеры включают датчики смещения потенциометра, резистивные тензодатчики, тензодатчики, наклономеры MEMS36 и пьезоэлектрические датчики. Электрические датчики часто относительно недороги, но могут быть подвержены дрейфу и могут подвергаться воздействию или повреждению электромагнитными помехами, такими как линии электропередачи.