Monitoring sensoryczny obiektów mostowych w trakcie ich eksploatacji

Monitoring sensoryczny obiektów mostowych w trakcie ich eksploatacji

rok wydania: 2022
ISBN: 978-83-7493-227-1
ilość stron: 462
format: 17x24 cm
oprawa: miękka

Opis

Ze względu na pełnioną rolę i możliwe zagrożenia stan obiektów mostowych powinien być systematycznie sprawdzany. Najnowocześniejszym narzędziem umożliwiającym ocenę ich odpowiedzi na różnego rodzaju obciążenia i oddziaływania, w celu zapewnienia bezpiecznej eksploatacji jest monitoring sensoryczny.

Pod pojęciem monitoringu sensorycznego należy rozumieć proces systemowej identyfikacji niekorzystnych procesów fizycznych i ewentualnie również chemicznych, które mogą zachodzić w obiektach mostowych, za pomocą elektronicznego systemu kontrolno-pomiarowego składającego się z: czujników, urządzeń pomiarowych, układów transmisji danych, jednostek rejestrujących, przetwarzających oraz udostępniających informacje o obiekcie i warunkach jego eksploatacji w czasie rzeczywistym.

Monografia jest próbą syntetycznego przedstawienia kluczowych – zarówno teoretycznych, jak i technicznych – aspektów monitoringu sensorycznego obiektów mostowych. Pomimo dużej złożoności i rozległości tego multidyscyplinarnego zagadnienia, autor – na podstawie dostępnej wiedzy naukowo-technicznej, wieloletnich badań własnych oraz doświadczeń wynikających z udziału w krajowych i międzynarodowych projektach badawczych w zakresie diagnostyki i oceny kondycji obiektów mostowych – podjął próbę nie tylko uściślenia, ujednolicenia, sklasyfikowania i omówienia wiedzy dziedzinowej związanej z monitoringiem sensorycznym obiektów mostowych, ale także stworzenia kompleksowej metodyki monitorowania zachowania się tego rodzaju obiektów i implementacji zaproponowanych procedur.

Spis treści

1. Wprowadzenie
1.1. Strategie monitorowania stanu obiektów mostowych w zarządzaniu infrastrukturą mostową
1.2. Potrzeby w zakresie monitoringu sensorycznego konstrukcji mostowych
1.3. Cel i zakres pracy

2. Systemy monitoringu sensorycznego obiektów mostowych
2.1. Definicja i klasyfikacja systemów monitorowania
2.2. Cechy funkcjonalno-techniczne systemów monitorujących
2.3. Zastosowania wyników badań monitorujących w trakcie budowy i eksploatacji obiektów mostowych
2.4. Historia rozwoju systemów monitorowania
2.5. Systemy monitorowania mostów w Polsce
2.6. Podsumowanie

3. Analizy teoretyczne MES w monitorowaniu obiektów mostowych
3.1. Metodyka, cel i zakres analiz teoretycznych
3.2. Model matematyczny MES
3.3. Dyskretne modele obliczeniowe konstrukcji mostowych
3.4. Modele obciążeń konstrukcji mostowych
3.5. Założenia teoretyczne wybranych rodzajów analiz MES sformułowane na potrzeby monitorowania
3.5.1.Liniowa analiza statyczna
3.5.2.Liniowa analiza modalna
3.5.3.Liniowa analiza czasowa drgań wymuszonych
3.6. Podsumowanie

4. Badania doświadczalne pod obciążeniami w monitorowaniu obi mostowych
4.1. Rodzaje badań obiektów mostowych pod obciążeniami (oddziaływaniami)
4.2. Monitorowanie konstrukcji pod obciążeniami statycznymi
4.3. Monitorowanie konstrukcji pod obciążeniami dynamicznymi
4.3.1.Ogólna systematyka i zastosowania
4.3.2.Sposoby wzbudzania drgań
4.3.3. Monitorujące badania cech modalnych
4.3.4.Monitorujące badania reakcji konstrukcji na obciążenia dynamiczne
4.4. Podsumowanie - specyfika badań monitorujących w warunkach eksploatacyjnych

5. Techniki i czujniki pomiarowe w monitoringu obiektów mostowych
5.1. Części składowe systemów pomiarowych
5.2. Klasyfikacja technik pomiarowych
5.3. Podstawowe cechy techniczne aparatury pomiarowej
5.4. Monitorowanie przemieszczeń liniowych
5.5. Monitorowanie przemieszczeń kątowych
5.6. Monitorowanie odkształceń
5.7. Monitorowanie prędkości i przyspieszeń drgań
5.8. Monitorowanie wartości sił
5.9. Monitorowanie rozwoju zarysowań i pęknięć
5.9. Monitorowanie parametrów obciążeń eksploatacyjnych
5.11. Monitorowanie warunków środowiskowych
5.12. Monitorowanie procesów degradacji materiałowej
5.13. Podsumowanie

6. Rejestracja, przetwarzanie i weryfikacja danych pomiarowych
6.1. Sygnały pomiarowe w monitorowaniu obiektów mostowych
6.2. Wybrane zagadnienia dotyczące rejestracji sygnału
6.3. Cel, zakres i etapy przetwarzania danych pomiarowych
6.4. Wstępne przetwarzanie danych pomiarowych
6.4.1. Filtrowanie sygnału
6.4.2. Usuwanie trendów i składników stałych
6.4.3. Poprawa jakości danych pomiarowych - usuwanie szumu i zakłóceń
6.4.4. Całkowanie i różniczkowanie sygnału
6.4.5. Redukcja danych pomiarowych
6.5. Przetwarzanie danych pomiarowych - poziom podstawowy
6.5.1.Charakterystyki sygnałów cyfrowych w dziedzinie czasu
6.5.2.Charakterystyki sygnału w dziedzinie częstotliwości
6.5.3.Charakterystyki sygnału w dziedzinie czas-częstotliwość
6.6. Przetwarzanie danych pomiarowych - poziom zaawansowany
6.6.1.Metody i techniki reprezentacji wiedzy
6.6.2.Koncepcja hybrydowej reprezentacji wiedzy
6.6.3.Identyfikacja obciążeń
6.6.4.Identyfikacja cech modalnych
6.6.5.Identyfikacja uszkodzeń i procesów degradacji
6.7. Weryfikacja danych
6.8. Podsumowanie

7. Metodyka i etapy monitorowania obiektów mostowych w warunkach eksploatacyjnych
7.1. Ogólna procedura realizacji procesu sensorycznego monitorowania obiektów mostowych
7.2. Koncepcja badań monitorujących
7.3. Projektowanie badań monitorujących
7.3.1. Analiza teoretyczna konstrukcji
7.3.2.Charakterystyki pracy konstrukcji
7.3.3.Struktura systemu monitorowania sensorycznego
7.3.4.Szczegółowy projekt systemu monitorowania
7.4. Implementacja systemu monitoringu sensorycznego
7.4.1.Instalacja i testowanie systemu
7.4.2.Eksploatacja systemu
7.4.3. Wymagania dotyczące środowiska i warunków pracy systemu
7.4.4. Działania utrzymaniowe
7.4.5.Modyfikacje i rozbudowa
7.5. Podsumowanie

8. Długoterminowe badania monitorujące na przykładzie mostu sprzężonego z zarysowaniami przęseł
8.1. Procedura wdrażania systemów długoterminowego monitoringu sensorycznego obiektów mostowych z uszkodzeniami
8.2. Charakterystyka techniczna i stan konstrukcji
8.3. Etap 1 - ocena kondycji uszkodzonego obiektu
8.3.1.Cel, zakres i metodyka działań diagnostycznych
8.3.2.Identyfikacja uszkodzeń i procesów degradacyjnych przęseł mostu
8.3.3. Analiza teoretyczna konstrukcji
8.3.4. Doraźne (pilotażowe) badania mostu pod obciążeniami ruchomymi
8.3.5.Podsumowanie procedury oceny kondycji obiektu
8.4. Etap 2 - monitoring sensoryczny mostu w warunkach eksploatacyjnych
8.4.1. Cel, zakres i metodyka monitoringu sensorycznego
8.4.2.System pomiarowy
8.4.3. Wybrane wyniki pomiarów
8.4.4.Trendy zmian w odpowiedzi konstrukcji na oddziaływania statyczne
8.4.5.Trendy zmian w odpowiedzi konstrukcji na obciążenia użytkowe
8.4.6. Aproksymacja zmian geometrii przęsła nurtowego
8.4.7. Wartości progowe mierzonych wielkości
8.4.8. Podsumowanie procedury badań długoterminowych

9. Krótkoterminowe badania monitorujące na przykładzie mostu o konstrukcji zespolonej z trwałymi deformacjami przęseł
9.1. Procedura wdrażania krótkoterminowego monitoringu sensorycznego obiektów mostowych z uszkodzeniami
9.2. Charakterystyka techniczna konstrukcji i jej uszkodzeń
9.3. Cel i zakres badań monitorujących
9.4. Analiza teoretyczna konstrukcji
9.4.1.Cel, zakres i metodyka analiz teoretycznych
9.4.2.Modele obliczeniowe
9.4.3.Wyniki symulacji wzajemnych oddziaływań obiektu mostowego i pojazdów
9.5. Badania monitorujące w warunkach eksploatacyjnych
9.5.1.Cel, zakres i metodyka badań
9.5.2.Mierzone wielkości i układy pomiarowe
9.5.3. Wybrane wyniki monitorowania przed wymianą nawierzchni - lata 2016-2017
9.5.4. Wybrane wyniki monitorowania po wymianie nawierzchni - 2017 i 2021 r.
9.5.5.Ekstremalne wartości monitorowanych wielkości
9.5.6.Cechy modalne przęseł mostu
9.6. Ocena zaawansowania procesów zmęczeniowych materiału
9.6.1.Procedura oceny
9.6.2.Etap 1 - ocena poziomu bezpieczeństwa zmęczeniowego elementów przęseł
9.6.3. Etap 2 - prognoza trwałości mostu metodą kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych
9.7. Ogólna ocena kondycji obiektu
9.8 Podsumowanie procedury krótkoterminowych badań monitorujących

10. Uwagi końcowe
10.1. Podsumowanie
10.2. Kierunki dalszych badań
Wykaz terminów i pojęć
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Bibliografia
Publikacje książkowe i artykuły
Normy przepisy, wytyczne, zalecenia
Strony internetowe