ZMIANY CZĘSTOTLIWOŚCI DRGAŃ WŁASNYCH KRATOWNICOWEGO MOSTU KOLEJOWEGO W WYNIKU POSTĘPUJĄCEGO USZKODZENIA

W pracy przedstawiono analizę teoretyczną zmian częstotliwości drgań własnych kratownicowego mostu kolejowego w wyniku postępującego uszkodzenia. Do analizy wybrano istniejący obiekt, w którym wystąpiło uszkodzenie analogiczne do analizowanego teoretycznie – pęknięcie górnej półki pasa dolnego dźwigara kratownicowego. Zakres analizy teoretycznej zwiększono, modelując uszkodzenie postępujące aż do pełnego pęknięcie pasa dolnego, abstrahując od faktu, że takie uszkodzenie wyczerpuje nośność konstrukcji. Na podejście takie zdecydowano się dla lepszego zobrazowania wpływu uszkodzenia na zmianę częstotliwości drgań własnych. W pracy dokonano krótkiej charakterystyki rzeczywistego obiektu przęsła kratownicowego z jazdą dołem o rozpiętości teoretycznej 93,0 m oraz pewnych jego osobliwości. Omówiono i zilustrowano budowę modelu obliczeniowego umożliwiającego generowanie w nim uszkodzenia, jakim jest postępujące pęknięcie pasa dolnego kratownicy. Opisano sposób modelowania uszkodzenia oraz zilustrowano jego wybrane etapy. W dalszej części pracy przedstawiono wyniki analizy modalnej. Skupiono się na zmianach częstotliwości drgań własnych konstrukcji w kolejnych etapach uszkodzenia. Wyniki przedstawiono w sposób tabelaryczny oraz zilustrowano na wykresie. Zaprezentowano również widoki wybranych postaci drgań w kolejnych krokach uszkodzenia. Szczególną uwagę zwrócono na lokalne postacie drgań w bezpośrednim otoczeniu pęknięcia. W zakończeniu przedstawiono wnioski ogólne traktujące o wpływie analizowanego uszkodzenia na zmianę częstotliwości drgań własnych. Zasygnalizowano również pewne lokalne efekty ujawniające się w miarę zwiększania się uszkodzenia (ujawnianie i zanikanie lokalnych postaci drgań) oraz kierunki dalszych analiz.

Pełny tekst (pdf)

[1] Cawley P., Adams R.D.: The location of detects in stryctues from measurements
       natural frequencies. Jourbal of Strain Analysis for Engineering Design, no 14, 1979,
       pp. 49-57.

  [2]  Kowalewski J.: Krytycznie o monitoringu bezpieczeństwa konstrukcji budowla-
         nych. Problemy przygotowania i realizacji inwestycji budowlanych, Puławy 18-19
         października 2010.

  [3]  Kowalewski J., Sulik P.: Wiarygodność i skuteczność monitoringu bezpieczeństwa
         konstrukcji budowlanych. XI Konferencja Naukowo-Techniczna „Problemy rze-
         czoznawstwa budowlanego”, Warszawa–Miedzeszyn, 14-16 kwietnia 2010.

  [4]  Kuras P., Owerko T., Ortyl Ł., Kocierz R., Sukta O., Pradelok S.: Advantages of
         radar interferometry for assessment of dynamic deformation of bridge. Bridge
         maintenance, safety, management, resilience and sustainability. 6th International
         IABMAS Conference, Stresa, Italy, 8-12 July 2012.

  [5]  Nakagawa K., Murakami T., Morikawa H., Ichimura T.: A study to find cracks on
         steel structure using time-frequency analysis. Materials Forum, vol. 33-2009, Insti-
         tute of Materials Engineering Australasia, Australia 2009.

  [6]  Pradelok S.: Analiza dynamiczna lokalnych wpływów w szczególe konstrukcyj-
         nym. VI Ogólnopolska Konferencja Mostowców, Wisła 24-25 maja 2012.

  [7]  Pradelok S.: Dynamic tests of certain lattice girder railway bridge type nodes.
         International Conference on Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering
         Structures EVACES'09, Wrocław, 14-16 October 2009, pp. 221-222.

  [8]  Pradelok S.: Przyczyny pękania węzłów kratowego ustroju pewnego typu mostu
         kolejowego. Politechnika Śląska, Gliwice 2004 (rozprawa doktorska).

  [9]  Pradelok S.: Tests of local vibration in the node of a truss bridge. Journal
         Architecture Civil Engineering Environment, 2012 vol. 5 no 4, pp. 55-62.

[10] Pradelok S.: The influence of higher modes vibrations on local cracks in node of
         lattice girders bridges. Archives of Civil Engineering, LVIII, no 2, 2012, pp. 209-
         -221.

[11] Pradelok S., Weseli J.: Wpływ wyższych postaci drgań na zaistnienie lokalnych
         spękań w węźle mostu kratowego. Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie
         Budowlane”, Szczecin-Międzyzdroje 2003.

[12] Pradelok S., Rudzik A., Poprawa G.: Analiza teoretyczna wpływu postępującego
         pękania na zmianę częstotliwości drgań własnych kratowego mostu kolejowego.
         XXVI Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie Budowlane”, Szczecin-Między-
         zdroje, 21-24 maj 2013.

[13] Pradelok S., Bętkowski P., Rudzik A., Łaziński P.: Modelowanie inżynierskie
         szczegółów konstrukcyjnych mostu. Budownictwo i Architektura, nr 12(2) 2013,
         s. 55-62.

[14] Rudzik A.: Wpływ uszkodzeń na zmianę charakterystyki dynamicznej mostu.
         Politechnika Śląska, Gliwice 2012 (praca niepublikowana).

[15] Weseli J., Pradelok S.: Analiza przyczyn uszkodzeń kratowego mostu kolejowego.
         Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie Budowlane”, Szczecin-Międzyzdroje
         1996.

[16] Wrana B.: Identyfikacja uszkodzenia mostu przy pomocy analizy wrażliwości.
         Konferencja Naukowa „Zespolone konstrukcje mostowe”, Kraków 2009.