Monitorowanie kolejowych konstrukcji mostowych pod obciążeniem statycznym i dynamicznym

• Autorzy: Olaszek Piotr , Wyczałek Ireneusz , Sala Damian , Kokot Marek

Identyfikatory

DOI

10.15199/50.2019.8.2

Warianty tytułu

EN

Monitoring of the railway bridges under static and dynamic loads

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje autorską metodę monitorowania przemieszczeń mostowych konstrukcji kolejowych. Wykorzystuje ona inklinometry i akcelerometr do pośredniego pomiaru przemieszczeń pionowych pod obciążeniem dynamicznym. Opracowany system monitorowania ciągłego jest wspomagany przez okresowe pomiary tachimetryczne, które służą do weryfikacji przemieszczeń statycznych. Przedstawiono opis działania systemu pomiarowego oraz przykład testowego monitoringu konstrukcji, którą wybrano pod kątem praktycznej weryfikacji działania systemu w różnych trudnych warunkach pracy. Wybrano wiadukt łukowy na Centralnej Magistrali Kolejowej (CMK), gdzie występują duże prędkości przejazdu oraz złożona linia ugięcia pomostu. Uzyskane wyniki pomiarów pod krótkotrwałym obciążeniem statycznym i dynamicznym wykazują możliwość określenia przemieszczeń z odchyleniem w stosunku do metody odniesienia poniżej 1,2 mm.

EN

The article presents the railway bridge structures monitoring system. The elaborated method uses inclinometers together with accelerometer for indirect displacement measurement under the dynamic load. The continuous monitoring system is supported by periodic measurements with the use of Total Station. A description of the measurement system operation and example of test monitoring of bridge were presented. The test bridge was selected to test the developed methods under different operating conditions. The arch railway bridge at Central Railway Line (CMK) was selected due to high train speeds and complex deflection line of bridge deck. The obtained results of measurements under short-time static and dynamic load show the possibility of determining displacements with the deviation to the references method below 1.2 mm.

Słowa kluczowe

PL

monitoring mostów kolejowych; przemieszczenia statyczne i dynamiczne; inklinometry; akcelerometry; tachimetr

EN

railway bridge monitoring; static and dynamic displacements; inclinometer; accelerometer; total station

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Geodezyjny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 91, nr 8
• Strony: 13--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Olaszek Piotr

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, ul. Instytutowa 1, 03-302 Warszawa

autor

Wyczałek Ireneusz

• Instytut Inżynierii Lądowej, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznań

autor

Sala Damian

• Adaptronica Sp. z o.o., ul. Szpitalna 32, 05-092 Łomianki

autor

Kokot Marek

• Adaptronica Sp. z o.o., ul. Szpitalna 32, 05-092 Łomianki

Bibliografia

• [1] Bętkowski P., Bednarski Ł., Sieńko R. 2014. „Structural health monitoring of a rail bridge structure impacted by mining operation”. Czasopismo Techniczne 6-B: 15-27.
• [2] Bossi G., Schenato L., Marcato G., Bossi G., Schenato L., Marcato G. 2017. „Structural Health Monitoring of a Road Tunnel Intersecting a Large and Active Landslide”. Applied Sciences 7, 12:1-14.
• [3] Feng D., Feng M.Q. 2016. „Vision-based multipoint displacement measurement for structural health monitoring”. Structural Control and Health Monitoring 23, 5: 876–890.
• [4] Frýba L. 1996. Dynamics of Railway Bridges. Thomas Telford Limited.
• [5] Gindy M., Vaccaro R., Nassif H., Velde J. 2008. „A State-Space Approach for Deriving Bridge Displacement from Acceleration”. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering 23, 4: 281–290.
• [6] He X., Yang X., Zhao L. 2014. „New Method for High-Speed Railway Bridge Dynamic Deflection Measurement”. Journal of Bridge Engineering 19, 7: 1–11.
• [7] Hou X., Yang X., Huang Q. 2005. „Using inclinometers to measure bridge deflection”. Journal of Bridge Engineering 10, 5: 564–569.
• [8] Klasztorny M. 2005. Dynamika mostów belkowych obciążonych pociągami szybkobieżnymi. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• [9] Martí-Vargas J.R. 2015. Discussion of „New Method for High-Speed Railway Bridge Dynamic Deflection Measurement” by Xianlong He, Xueshan Yang and Lizhen Zhao. Journal of Bridge Engineering 20, 11:1-3.
• [10] Olaszek P. 2014. „Deflection monitoring system making use of inclinometers and cubic spline curves”. Bridge Maintenance, Safety, Management and Life Extension. CRC Press: 2305–2312.
• [11] Olaszek P. 1999. „Investigation of the dynamic characteristic of bridge structures using a computer vision method”. Measurement 25, 3: 227–236.
• [12] Olaszek P., Sala D., Kokot M., Piątek M. „Railway bridge monitoring system using inertial sensors”. Maintenance, Safety, Risk, Management and Life-Cycle Performance of Bridges. CRC Press: 1522-1529.
• [13] Olaszek P., Świercz A., Wyczałek I., Kołakowski P., Szadkowski K. 2017. „Moduł pomiaru i oceny odpowiedzi dynamicznej eksploatowanych kolejowych konstrukcji mostowych”. Mosty 3–4: 22–26.
• [14] Olaszek P., Świercz A., Sala D., Kokot M. 2017. „System monitorowania łukowego wiaduktu kolejowego na linii wysokiej prędkości”. Wrocławskie Dni Mostowe: 481–488.
• [15] Ozdagli A.I., Moreu F., Gomez J.A., Garp P., Vemuganti S. 2016. „Data Fusion of Accelerometers with Inclinometers for Reference-free High Fidelity Displacement Estimation”. 8th European Workshop On Structural Health Monitoring (EWSHM 2016), (Spain, Bilbao): 1-9.
• [16] Park J.-W., Lee K.-C., Sim S.-H., Jung H.-J., Spencer B.F. 2016. „Traffic Safety Evaluation for Railway Bridges Using Expanded Multisensor Data Fusion”. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering 31, 10: 749–760.
• [17] Park J.-W., Sim S.-H., Jung H.-J., Jr. B.F.S., Park J.-W., Sim S.-H., Jung H.-J. Jr. B.F.S. 2013. „Development of a Wireless Displacement Measurement System Using Acceleration Responses”. Sensors 13, 7: 8377–8392.
• [18] Parker D. H. 2017. „Nondestructive testing and monitoring of stiff large-scale structures by measuring 3D coordinates of cardinal points using electronic distance measurements in a trilateration architecture”. Nondestructive Characterization and Monitoring of Advanced Materials, Aerospace and Civil Infrastructure 2017. International Society for Optics and Photonics. Vol. 10169: 1-11.
• [19] Sabato A., Niezrecki Ch. 2017. „Feasibility of digital image correlation for railroad tie inspection and ballast support assessment”. Measurement 103: 93–105.
• [20] Sekiya H., Kimura K., Miki C., Sekiya H., Kimura K. Miki C. 2016. „Technique for Determining Bridge Displacement Response Using MEMS Accelerometers”. Sensors 16, 2, 257: 1-15.
• [21] Suzuki M., Saruwatari S., Kurata N., Morikawa H. 2007. „A High-density Earthquake Monitoring System Using Wireless Sensor Networks”. Proceedings of the 5th International Conference on Embedded Networked Sensor Systems (New York, NY, USA): 373–374.
• [22] Wójcik M., Wyczałek I., Nowak R. 2013. „Test precyzyjnego tachimetru zmotoryzowanego pod kątem jego użycia do pomiarów pionowych przemieszczeń konstrukcji mostowych”. Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej, Politechnika Poznańska 15: 145–156.
• [23] Wyczałek I., Olaszek P., Sala D., Kokot M. 2019. „Monitoring of the static and dynamic displacements of railway bridges with the use of the total station and set of the electronic devices”. 4th Joint International Symposium on Deformation Monitoring (JISDM), Athens, Greece: 1-8.
• [24] Wyczałek I., Wyczałek M., Plichta A. 2013. „The Usage of Posital Canopean AGS15 Inclinometers for Diagnostic Monitoring of Slender Structures”. Reports on Geodesy and Geoinformatics No. 95: 11–22.
• [25] Yang Y.B., Yau J.D., Wu Y.S. 2004. Vehicle-bridge interaction dynamics. With Applications to High-Speed Railways. World Scientific.
• [26] Yigit C.O., Li X., Inal C., Ge L., Yetkin M. 2010. „Preliminary evaluation of precise inclination sensor and GPS for monitoring full-scale dynamic response of a tall reinforced concrete building”. Journal of Applied Geodesy 4, 2: 103–113.
• [27] Yunus M.Z.M., Ibrahim N., Ahmad F.S. 2018. „A review on bridge dynamic displacement monitoring using global positioning system and accelerometer”. AIP Conference Proceedings 1930, 020039: 1-6.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).