Диссертация (Технология информационного моделирования эксплуатируемых мостов в Республике Мьянма), страница 9

Опыт эксплуатации мостов всовременных условиях показывает, что рост интенсивности движения иувеличениегрузоподъемноститранспортатакжеснижаютвероятностьбезотказной работы элементов.Оценка накопления повреждений ведется путем мониторинга количествапроезжающих по мосту автомобилей.4.2Интеграция результатов мониторинга в информационныемодели мостов с помощью технологии разработкипроблемно-ориентированных плагиновМониторинг технического состояния мостов – актуальная задача, котораяпозволяет оперативно контролировать и анализировать данные для правильного иэффективного управления поведением мостов [56].Технология инвормационного моделирования – это технология не толькопроектирования «с нуля» мостовых сооружений.

Создаваемая информационнаямодель моста очень полезна для уже существующих объектов, посколькусодержит всю необходимую информацию о них, а задача обслуживающихорганизаций – грамотно этой информацией распоряжаться [13].При эффективной сети передачи данных с датчиков, установленных намостовойконструкции,можнобыстропередавтьинформационную модель, обновляя ее (рисунок 51).информациюсразув72Рисунок 51 – Передача результатов мониторинга в информационную модельИспользование технологии информационного моделирования позволяетрасширять базу свойств элемнтов модели путем адаптации программногообеспечения с помощью плагинов – прикладного программного обеспечения,функционирующего в среде информационного моделирования [57,58]. Плагины –это мощное средство, позволяющее существенно улучшить процесс эксплуатацииопределённого вида конструкции.734.1.1 Алгоритм расчёта оптимального интервала ремонта элементовметаллических ферм мостовых сооружений на основе мониторингаЧтобыобеспечитьзаданнуюнадежностиметаллическихпролетныхстроений мостов необходимо уменьшать период между ремонтами поврежденныхэлементов или проводить их усиление.

Для определения периода междуремонтами поврежденных элементов будем рассматривать мост как сложнуютехническую систему. Тогда оптимальный межремонтный интервал можноопределить на основе модели предупредительных замен «слабых звеньев» вдлительно эксплуатируемой системе [47].Рассмотрим функционирующий в системе элемент с возрастающейфункцией интенсивности отказов (стареющий элемент). Например, такимэлементом будет раскос металлической фермы пролетного строения моста.Сделаем очевидное допущение, что стареющие элементы имеют пренебрежимомалую вероятность отказа при отсутствии подвижной нагрузки.

Введемобозначение: Т0 – среднее время безотказной работы элемента, т.е. время отначала эксплуатации до достижения заданного предельного уровня надежностиОН0,3 (до достижения вероятности безотказной работы Р(Т0) = 0,98).Элемент можно заменить еще исправным в порядке профилактическогообслуживания или в аварийном порядке (при отказе). Обозначим время заменыработоспособного элемента через T1, а время замены отказавшего элемента черезТ2. Предполагаем T1 меньше Т2.Время в данной математической модели считается в условных единицах: заединицу мы примем интервал времени, в течение которого по мосту проходит1000 условных машин. Для мостов с различной интенсивностью движения этотинтервал, выраженный в годах, будет разным, а выраженный в тысячах условныхмашин – одинаковым.

Определим интервал предупредительных замен элемента –время, по истечении которого элемент должен быть заменен (отремонтирован).Показателем, по которому выбирается оптимальное значение интервалапредупредительных замен заданного элемента, является вероятность р(х, t). Этот74показательимеетследующийсмысл:вероятностьзастатьэлементвработоспособном состоянии в произвольный момент t и проработать безотказнопосле момента t в течение времени х. На практике рекомендуется выбиратьинтервал х как наименьшее время, превышающее сумму Т2 и возможныхзадержек.Допустим,чтовременаплановыхзаменэлементаявляютсяреализациями некоторой случайной величины Т, имеющей распределение G(t).Интервалы между ремонтами (заменами) элемента образуют во временипоследовательность независимых, одинаково распределенных случайных величинс функцией распределения F(t).Элемент заменяется (ремонтируется) профилактически через случайноевремя, распределенное в соответствии с функцией распределения G(t), либо сразупосле отказа:0 при t1 при tG(t )Рассмотрим реализацию математической модели определения оптимальногоинтервала предупредительных замен элементов металлической фермы.Время, по истечении которого элемент должен быть заменен,определяется по формуле:aeat22dt eat221 C,0где CT2T1T1x,a2T02.Для определения оптимального интервала предупредительных замен Т0 спомощью уравнения необходимо знать числовые значения констант Т0, Т1, Т2 и х.В качестве исследуемого элемента фермы взяли раскос.75Т0 – это полный усталостный ресурс элемента, т.е.

наработка до отказа призаданной вероятности безотказной работы. Обозначим эту величину, выраженнуюв условных машинах, через N0. Тогда полный усталостный ресурс можноопределить следующим образом.где– выработанный усталостный ресурс, т.е. количество прошедшихусловных машин;– остаточный усталостный ресурс, т.е. количество условных машин,оставшееся до выработки полного ресурса.Значение величинызависит от расчетного пролета фермы, от типаэлемента и от типа условных машин.В частности для раскосов P 5фермы5 пролетных строений рассматриваемой= 6780 тыс. условных машин.4.1.2 Проблемно-ориентированный плагин для расчёта оптимальногоинтервала ремонта элементов металлических ферм мостовыхсооружений на основе мониторингаДля обработки результатов мониторинга в информационной модели былнаписан проблемно-ориентированный плагин, реализующий модель оценкинадежности эксплуатируемого моста на основе двух уровней предельныхсостоянийи.

Напомним, что при достижении параметром уровняпоявляется усталостная трещина, а при достижении уровняпроисходитусталостное разрушение элемента конструкции [59].Программа отслеживает накопление повреждений, чтобы не допустить этихпредельных состояний, и с помощью цветовой шкалы показывает степеньнакопленных повреждений отдельных элементов.Ввод данных для демонстрационной версии осуществляетс вручную черездиалоговое окно (рисунок 52). На практике информация поступает в программу сдатчиков, установленных на элементах или с датчиков, ведущих счет76проезжающих автомобилей.Рисунок 52 – Диалоговое окно прграммы оценки надежности элементовРезультатомметаллическойработыфермысплагинацветовымявляетсятрехмерноеизображениемстепениихображениенакопленныхповреждений (рисунок 53).Рисунок 53 – Результат работы: цветолвое отображение степени77накопленных повреждений в элементах мостаСхема взаимодействия результатов мониторинга, программы для оценкинадежности элементов моста и информационной модели моста представлена нарисунке 54.Рисунок 54 – Схема интеграции результатов мониторингав информационную модельТаким образом, интеграция результатов мониторинга в информационнуюмодель моста на этапе эксплуатации помогает своевременно отслеживать степеньнакопленных повреждений для отдельных элементов, что позволит повыситьнадежность и долговечность мостовой конструкции.78ЗАКЛЮЧЕНИЕВдиссертациипредложеныновыенаоснованиинаучновыполненныхобоснованныеавторомтехнологическиеисследованийрешенияпоповышению качества проектирования и эксплуатации мостовых сооружений,имеющие существенное значения для транспортной системы страны.

Ониперечислены ниже в виде итогов, рекомендаций и перспектив дальнейшейразработки:1.Проведенное исследование показало, что в настоящее время наиболееэффективным средством достижения высоких скоростей строительства иповышения надежности мостовых сооружений в процессе эксплуатацииявляется использование технологии информационного моделирования вмостостроении.Рассмотреннаятехнологияявляетсяоченьполезныминструментом на всех этапах жизненного цикла мостов.2.Разработаны отдельные семейства опор и балочных пролетных строений длямоста Ситтаунг.3.Разработано семейство металлических мостовых ферм с болтовымисоединениями.4.Выполненапрограммнаяреализация,расширяющаяфункционалBIM-программы на этапе проектирования, с использованием проблемноориентированныхплагиновдлявыбораразличныхтиповсеченийметаллических ферм.5.Выполненапрограммнаяреализация,расширяющаяфункционалBIM-программы на этапе проектирования, для автоматической расстановкиболтов в узловых соеединениях.6.Созданплагиндляавтоматическойгенерациирасчетныхсхемпространственных ферм, выполняющая подготовку расчетной схемы фермыдля системы прочностного анализа.7.Создан плагин, выполняющий интеграцию результатов мониторинга винформационнуюмодельдляотслеживаниястепенинакопления79усталостных повреждений выбранных элементов мостового сооружения, чтопозволяетповыситьнадежностьмостовогосооружениянаэтапеэксплуатации за счёт улучшения оценки надежности отдельных элементов иинтеграциисуществующихметодикирезультатовмониторингасинформационной моделью моста.8.Создана информационная модель моста Ситтаунг в Республике Мьянма спомощью обратного инжиниринга и разработанных программ.

На ее примерепоказана эффективность технологии информационного моделирования нетолько для проектируемых, но и для эксплуатируемых мостов.9.Рекомендовано применение технологии информационного моделирования наэтапе эксплуатации для снижения количества ошибок за счет выполнениянеобходимых расчётов на любом этапе функционирования объекта с учётомрезультатов мониторинга.10. Рекомендовановнедрениерезультатовисследованийвпроектныеорганизации, в частности в ОАО «Институт Гипростроймост», и ворганизации, занимающиеся обслуживанием мостов.11.

Перспективой дальнейшей разработки темы диссертационного исследованияявляетсярасширениеиспользованиятехнологииинформационногомоделирования для повышения надежности эксплуатируемых мостов наоснове интеграции в цифровую модель мостового сооружения новыхтехнологий мониторинга средствами неразрушающего контроля.80СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.

Arama, S. Requirements for BIM platforms in the concrete reinforcement supplychain [Электронный ресурс] / S. Arama, C. Eastmanb, R. Sacksc // Automation inConstruction.–2006.–Режимдоступа:https://www.deepdyve.com/lp/elsevier/requirements-for-bim-platforms-in-theconcrete-reinforcement-supply-5JZJpkb1Ql.2. Aziz, D. ICT Evolution in Facilities Management (FM): Building InformationModelling (BIM) as the Latest Technology / D. Aziz, A. H.