Starajoča se prometna infrastruktura in naraščajoče prometne obremenitve povečujejo potrebo po natančnejših in podrobnejših ocenah konstrukcijskega stanja mostov, ki temeljijo na vedno večji količini podatkov. Ena izmed naprednih metod, ki odgovarja na to potrebo, je spremljanje konstrukcijskega stanja oziroma zdravja mostov (angl. structural health monitoring – SHM), ki dopolnjuje klasične preglede mostov. SHM pogosto povezujemo s posodabljanjem modelov s končnimi elementi (angl. finite element model updating – FEMU), ki jih poskušamo čim bolj uskladiti z izmerjenimi odzivi realne konstrukcije. Tradicionalno se FEMU opira na dinamične lastnosti konstrukcije, kot so lastne frekvence in nihajne oblike, pridobljene iz meritev pospeškov. Nasprotno se tako imenovani statični podatkovni nizi, kot so pomiki in specifične deformacije pod prometno obremenitvijo, redkeje uporabljajo zaradi logističnih in stroškovnih omejitev. Doktorska disertacija se posveča raziskovanju možnosti uporabe meritev specifičnih deformacij in vplivnic specifičnih deformacij, ki jih pridobimo iz meritev mostnega sistema za tehtanje vozil med vožnjo (angl. bridge weigh-in-motion – B-WIM). Ti merilni sistemi so bili prvotno zasnovani za spremljanje prometnih obremenitev, v naših raziskavah pa smo preverjali možnosti uporabe njihovih rezultatov za namene FEMU. Na dveh betonskih cestnih mostovih preko več polj, opremljenih s sistemoma SHM in BWIM, smo opravili različne študije FEMU, vključno z metodo ovrgljivosti modela v domeni napak (angl. error-domain model falsification – EDMF) in minimizacije preostanka (angl. residual minimisation – RM), kjer smo ob uporabi tako dinamičnih lastnosti konstrukcije kot statičnih podatkovnih nizov posodobili parametre modela s končnimi elementi, kot sta togost in robni pogoji. Disertacija prinaša nova spoznanja o vlogi ročnega FEMU, omejitvah glede števila parametrov, ki jih je mogoče posodabljati, vplivu nekonstrukcijskih elementov na rezultate FEMU, izzivih kombiniranja statičnih podatkovnih nizov in dinamičnih lastnosti konstrukcije pri FEMU ter o validaciji posodobljenih modelov s končnimi elementi z neodvisno izmerjenimi pomiki. In ključno: prikazuje vključitev s sistemom B-WIM izmerjenih specifičnih deformacij in vplivnic v postopke FEMU. Rezultati kažejo, da je mogoče meritve na mostovih s sistemi B-WIM, ki primarno služijo za račune prometnih obremenitev, učinkovito uporabiti tudi za FEMU. Obravnavali smo maksimalne, s sistemom B-WIM izmerjene specifične deformacije pod prometno obremenitvijo, in vplivnice specifičnih deformacij. Kombinacija dinamičnih lastnosti konstrukcije in statičnih podatkovnih nizov se je izkazala za zahtevno in je občasno privedla do nasprotujočih rezultatov FEMU. To služi kot pomembno opozorilo za prihodnje študije FEMU, ki posodabljajo modele s končnimi elementi zgolj na podlagi izmerjenih dinamičnih lastnosti konstrukcij. Pomembni ugotovitvi pri obeh obravnavanih mostovih sta bili tudi vrednost posodobljene togosti prekladne konstrukcije in interakcija betonskih varnostnih ograj s prekladno konstrukcijo. Togost prekladne konstrukcije je bila več kot 20% višja od navedene v projektni dokumentaciji, kar jasno kaže na rezerve v togosti. Tudi betonske varnostne ograje pri obravnavanih nivojih obremenitev niso prispevale zgolj k dodatni masi, temveč tudi togosti konstrukcije.
|
