vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2021-80-6-334-342vestnikvniizht-545Research ArticleДругоеMiscellaneousОсобенности оценки состояния и поведения низководных мостовFeatures of assessing the condition and behavior of low-water bridgesЛоктевА. А.LoktevA. A.

Локтев Алексей Алексеевич, д-р физ.-мат. наук, заведующий кафедрой «Транспортное строительство»

Москва, 127055

 Loktev

aaloktev@yandex.ruКоролевВ. В.KorolevV. V.

Королев Вадим Вадимович, канд. техн. наук, доцент, кафедра «Транспортное строительство»

Москва, 127055

Korolev

ШишкинаИ. В.ShishkinaI. V.

Шишкина Ирина Викторовна, канд. техн. наук, доцент, кафедра «Транспортное строительство»

Москва, 127055

 Shishkina

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский университет транспорта» (ФГАОУ ВО «РУТ» (МИИТ)Russian Federation202127122021806334342Copyright © Локтев А.А., Королев В.В., Шишкина И.В., 20212021Локтев А.А., Королев В.В., Шишкина И.В.Loktev A.A., Korolev V.V., Shishkina I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/545

Описаны особенности эксплуатации и мониторинга низководных мостов, которые встречаются на автомобильных дорогах регионального, межмуниципального и местного значения. Детально рассмотрены колебания пролетного строения моста с учетом его взаимодействия с другими элементами конструкции и окружающей среды. В качестве характеристики, изменение которой учитывает изменение состояния мостового сооружения, предлагается использовать частоту собственных колебаний. Для моделирования динамических воздействий со стороны транспорта и динамического поведения отдельных элементов и всего сооружения в целом предполагается использовать вязкоупругие элементы типа Кельвина—Фойгта. При решении задачи реализован подход, позволяющий учесть анизотропные свойства пролетного строения, связанные с различным армированием вдоль и поперек проезжей части моста, и представить расчетную схему пролета не в виде балки, опертой по краям с помощью шарниров или вязкоупругих демпферов, а в виде пластины, которая может иметь различные условия закрепления по всему контуру. Использование предлагаемой модели и подхода позволит получать необходимые данные о состоянии низководных мостов, для которых зачастую отсутствует возможность визуального осмотра или инструментального обследования с нижней стороны несущей части пролетного строения. По значениям частоты собственных колебаний можно оценивать уровень воды над меженью и прогнозировать паводковые ситуации, во время которых проезжая часть низководного моста может быть подтоплена.

The article describes features of operation and monitoring of low-water bridges, which are found on highways of regional, intermunicipal and local importance. Vibrations of the bridge span are considered in detail, taking into account its interaction with other structural elements and the environment. As a characteristic, the change of which takes into account the change in the state of the bridge structure, it is proposed to use the frequency of natural vibrations. To simulate the dynamic effects of transport and the dynamic behavior of individual elements and the entire structure as a whole, it is proposed to use viscoelastic elements of the Kelvin–Voigt type. When solving the problem, an approach has been implemented that makes it possible to take into account the anisotropic properties of the superstructure associated with various reinforcement along and across the roadway of the bridge, and to present the design scheme of the span not in the form of a beam supported at the edges with the help of hinges or viscoelastic dampers, but in the form of a plate, which can have different fxing conditions along the entire contour. The use of the proposed model and approach will make it possible to obtain the necessary data on the state of low-water bridges, for which there is often no possibility of visual inspection or instrumental inspection from the lower side of the bearing part of the superstructure. By the values of the frequency of natural vibrations, it is possible to estimate the water level above the low-water period and predict food situations, during which the roadway of the low-water bridge may be fooded.

автомобильные дорогинизководный мостпролетное строениечастота колебанийвязкоупругие элементымониторингдефектыautomobile roadslow-water bridgespanvibration frequencyviscoelastic elementsmonitoringdefectsReferencesHess J. Rail expansion joints — the underestimated track work material // Track-Bridge Interaction on High-Speed Railways. London, UK: Taylor&Francis Group, 2009. P. 149–164.Hess J. Rail expansion joints — the underestimated track work material. Track-Bridge Interaction on High-Speed Railways. London, UK, Taylor & Francis Group, 2009, pp. 149–164.Технические условия для конструкций пути на подходах к искусственным сооружениям: утв. Департаментом пути и сооружений МПС 16 декабря 2003 г. М.: Транспорт, 2004. 24 с.Technical conditions for track structures on the approaches to artifcial structures. Approved by Department of tracks and structures of the Ministry of Railways December 16, 2003. Moscow, Transport Publ., 2004, 24 p. (in Russ.).Специальные технические условия. Верхнее строение пути участка Москва—Казань—Екатеринбург высокоскоростной железнодорожной магистрали. Технические нормы и требования к проектированию и строительству. СПб.: [б. и.], 2014. 32 с.Special technical conditions. Track superstructure of the Moscow—Kazan—Yekaterinburg section of the high-speed railway. Technical standards and requirements for design and construction. St.Petersburg, 2014, 32 p. (in Russ.).Иванченко И.И. Динамика транспортных сооружений: высокоскоростные подвижные, сейсмические и ударные нагрузки. М.: Наука, 2011. 574 с.Ivanchenko I.I. Dinamika transportnykh sooruzheniy: vysokoskorostnye podvizhnye, seysmicheskie i udarnye nagruzki [Dynamics of transport structures: high-speed mobile, seismic and shock loads]. Moscow, Nauka Publ., 2011, 574 p.Matsumoto N., Asanuma K. Some experiences on trackbridge interaction in Japan // Track-Bridge Interaction on High-Speed Railways. London, UK: Taylor&Francis Group, 2009. P. 80–97.Matsumoto N., Asanuma K. Some experiences on trackbridge interaction in Japan. Track-Bridge Interaction on High-Speed Railways. London, UK, Taylor & Francis Group, 2009, pp. 80–97.Fryba L. Dynamic of railway bridges. Praha: Academia, 1996. 330 p.Fryba L. Dynamic of railway bridges. Praha, Academia Publ., 1996, 330 p.Polyakov V. Interaction Optimization in Multibody Dynamic System // International Journal of Theoretical and Applied Mechanics. 2017. Vol. 2. P. 43–51.Polyakov V. Interaction Optimization in Multibody Dynamic System. International Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2017, Vol. 2, pp. 43–51.Барченков А.Г. Динамический расчет автодорожных мостов. М.: Транспорт, 1976. 200 с. 9. Филиппов И.Г., Егорычев О.А. Нестационарные колебания и дифракция волн в акустических и упругих средах. М.: Машиностроение, 1977. 302 с.Barchenkov A.G. Dinamicheskiy raschet avtodorozhnykh mostov [Dynamic calculation of road bridges]. Moscow, Transport Publ., 1976, 200 p.Коган А.Я. Динамика пути и его взаимодействие с подвижным составом. М.: Транспорт, 1997. 325 с.Filippov I.G., Egorychev O.A. Nestatsionarnye kolebaniya i difraktsiya voln v akusticheskikh i uprugikh sredakh [Nonstationary vibrations and diffraction of waves in acoustic and elastic media]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1977, 302 p.Chen Y.H., L i C.Y. Dynamic response of elevated high-speed railway // Journal of Bridge Engineering / ASCE. 2000. Vol. 5. No. 2. P. 124–130.Kogan A.Ya. Dinamika puti i ego vzaimodeystvie s podvizhnym sostavom [Track dynamics and its interaction with the rolling stock]. Moscow, Transport Publ., 1997, 325 p.Мосты и трубы: свод правил: СП 35.13330.2010. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03–84*. М.: ОАО «ЦПП», 2011. 341 с.Chen Y.H., Li C.Y. Dynamic response of elevated highspeed railway. Journal of Bridge Engineering, ASCE, 2000, Vol. 5, no. 2, pp. 124–130.Kawatani M., Ki m C. Computer simulation for dynamic wheel loads of heavy vehicles // Structural Engineering&Mechanics. 2001. Vol. 12. No. 4. P. 409–428.Bridges and pipes. Set of rules: SP 35.13330.2010. Updated edition of SNiP 2.05.03–84*. Moscow, JSC “TsPP” Publ., 2011, 341 p. (in Russ.).Pan T.C., Li J. Dynamic vehicle element method for transient response of coupled vehicle-structure systems // Journal of Structural Engineering / ASCE. 2002. Vol. 128. No. 2. P. 214–223.Kawatani M., Kim C. Computer simulation for dynamic wheel loads of heavy vehicles. Structural Engineering & Mechanics, 2001, Vol. 12, no. 4, pp. 409–428.Kou J.W., De Wolf J.T. Vibrational behavior of continuous span highway bridge — Infuencing variables // Journal of Structural Engineering / ASCE. 1997. Vol. 123. No. 3. P. 333–344.Pan T.C., Li J. Dynamic vehicle element method for transient response of coupled vehicle-structure systems. Journal of Structural Engineering, ASCE, 2002, Vol. 128, no. 2, pp. 214–223.Метод защиты сооружений от вибраций и сейсмических воздействий / Е.Н. Курбацкий [и др.] // Строительство и реконструкция. 2018. № 4. С. 55–67.Kou J.W., DeWolf J.T. Vibrational behavior of continuous span highway bridge — Infuencing variables. Journal of Structural Engineering, ASCE, 1997, Vol. 123, no. 3, pp. 333–344.Kurihara M., Shimogo T. Vibration of an elastic beam subjected to discrete moving loads // Journal of Mechanical Design / ASME. 1978. Vol. 100. No. 7. P. 514–519.Kurbatskiy E.N., Titov E.Yu., Golosova O.A., Kosaurov A.P. Method of protecting structures from vibrations and seismic effects. Building and reconstruction, 2018, no. 4, pp. 55–67.Loktev A.A. Non-elastic models of interaction of an impactor and an Ufyand-Mindlin plate // International Journal of Engineering Science. 2012. Vol. 50. No. 1. P. 46–55.Kurihara M., Shimogo T. Vibration of an elastic beam subjected to discrete moving loads. Journal of Mechanical Design, ASME, 1978, Vol. 100, no. 7, pp. 514–519.Loktev A.A. Dynamic contact of a spherical indenter and a prestressed orthotropic Ufyand-Mindlin plate // Acta Mechanica. 2011. Vol. 222. No. 1–2. P. 17–25.Loktev A.A. Non-elastic models of interaction of an impactor and an Ufyand-Mindlin plate. International Journal of Engineering Science, 2012, Vol. 50, no. 1, pp. 46–55.New lining with cushion for energy efcient railway turnouts / B. Glusberg [et al.] // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020. Vol. 982. P. 556–570.Loktev A.A. Dynamic contact of a spherical indenter and a prestressed orthotropic Ufyand-Mindlin plate. Acta Mechanica, 2011, Vol. 222, no. 1–2, pp. 17–25.Modeling the dynamic behavior of the upper structure of the railway track / A.A. Loktev [et al.] // Procedia Engineering. 2017. Vol. 189. P. 133–137.Glusberg B., Savin A., Loktev A., Korolev V., Shishkina I., Alexandrova D., Loktev D. New lining with cushion for energy effcient railway turnouts. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2020, Vol. 982, pp. 556–570.Перспективные конструкции мостовых переходов на транспортных магистралях / А.А. Локтев [и др.] // Вестник научноисследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2018. Т. 77. № 6. С. 331–336. DOI: https:// dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-6-331-336.Loktev A.A., Korolev V.V., Shishkina I.V., Basovsky D.A. Modeling the dynamic behavior of the upper structure of the railway track. Procedia Engineering, 2017, Vol. 189, pp. 133–137.Влияние высокочастотного нагружения на структуру малоуглеродистой стали / Е.А. Гридасова [и др.] // Наука и техника транспорта. 2017. № 2. С. 82–91.Loktev A.A., Korolev V.V., Loktev D.A., Shukyurov D.R., Gelyukh P. A., Shishkina I.V. Perspektivnye konstruktsii mostovykh perekhodov na transportnykh magistralyakh [Prospective designs of bridge crossings on highways]. Vestnik VNIIZhT [Vestnik of the Railway Research Institute], 2018, Vol. 77, no. 6, pp. 331–336. DOI: https://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-6-331-336.Локтев А.А., Локтев Д.А. Решение задачи ударного взаимодействия твердого тела и сферической оболочки лучевым методом // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2007. № 2. С. 128–135.Gridasova E.A., Veretkovskiy A.V., Safar'yants A.A. Vliyanie vysokochastotnogo nagruzheniya na strukturu malouglerodistoy stali [Infuence of high-frequency loading on the structure of low-carbon steel]. Science and Technology in Transport, 2017, no. 2, pp. 82–91.Energy efciency of temperature distribution in electromagnetic welding of rolling stock parts / A. Lyudagovsky [et al.] // E3S Web of Conferences. 2018 International Science Conference on Business Technologies for Sustainable Urban Development, SPbWOSCE-2018. [S. l.], 2019. P. 01017.Loktev A. A., Loktev D. A. Reshenie zadachi udarnogo vzaimodeystviya tverdogo tela i sfericheskoy obolochki luchevym metodom [Solution of the problem of shock interaction of a rigid body and a spherical shell by the ray method]. Proceedings of the Voronezh State University. Series: Physics. Mathematics, 2007, no. 2, pp. 128–135.Perspective constructions of bridge crossings on transport lines / A. Loktev [et al.] // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020. Vol. 1116 AISC. P. 209–218.Lyudagovsky A., Loktev A., Korolev V., Shishkina I., Alexandrova D., Geluh P., Loktev D. Energy effciency of temperature distribution in electromagnetic welding of rolling stock parts. E3S Web of Conferences, 2018 International Science Conference on Business Technologies for Sustainable Urban Development, SPbWOSCE-2018. [S. l.], 2019, P. 01017.Loktev A., Korolev V., Shishkina I., Illarionova L., Loktev D., Gridasova E. Perspective constructions of bridge crossings on transport lines. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2020, Vol. 1116 AISC, pp. 209–218.Loktev A., Korolev V., Shishkina I., Illarionova L., Loktev D., Gridasova E. Perspective constructions of bridge crossings on transport lines. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2020, Vol. 1116 AISC, pp. 209–218.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.