Построение прогнозной кинематической модели деформаций моста в створе улиц Крылова Астаны в городе Усть-Каменогорск

Хасенов Кайсар Билялович; Алпаева Альмира Жанабаевна; Домовец Тамара Александровна

УДК 528.94

ПОСТРОЕНИЕ ПРОГНОЗНОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЕФОРМАЦИЙ МОСТА В СТВОРЕ УЛИЦ КРЫЛОВА - АСТАНЫ В ГОРОДЕ УСТЬ-КАМЕНОГОРСК

Кайсар Билялович Хасенов

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 070004, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова 69, кандидат технических наук, тел. (7232)54-07-76

Альмира Жанабаевна Алпаева

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 070004, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова 69, магистрант, тел. (7232)54-07-76, email: alpaeva.almira@mail.ru

Тамара Александровна Домовец

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 070004, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова 69, магистр геодезии и картографии, тел. (7232)54-07-76

Разработана прогнозная кинематическая модель деформаций моста на основе геодезических наблюдений.

Ключевые слова: прогнозная модель, деформации.

MAKING OF PROGNOSTIC KINEMATIC MODEL OF BRIDGE'S DEFORMATION ON RANGE OF STREETS KRYLOV - ASTANA IN UST-KAMENOGORSK CITY

Kaisar B. Khasenov

D. Serikbaev East Kazakhstan State Technical University, 070004, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, 69 Protozanov St., candidate of technical sciences, tel. (7232)54-07-76

Almira Zh. Alpaeva

D. Serikbaev East Kazakhstan State Technical University, 070004, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, 69 Protozanov St., master student, tel. (7232)54-07-76, e-mail: alpaeva.almira@mail.ru

Tamara A. Domovets

D. Serikbaev East Kazakhstan State Technical University, 070004, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, 69 Protozanov St., the magister of geodesy and cartography, tel. (7232)54-07-76

Developed the prognostic kinematic model of bridge's deformation based on geodetic observations.

Key words: prognostic model, deformation.

Внедрение методов прогнозирования деформаций инженерных сооружений в процессе эксплуатации объектов на основе геодезических наблюдений является актуальной, поскольку ее успешное решение и последующее развитие вносят важный вклад в обеспечение надежности, долговечности и безопасности эксплуатации инженерных сооружений.

222

Прогнозирование производится на основе результатов геодезических наблюдений за деформациями статистическим методом прогнозной экстраполяции и может выполняться с помощью кинематических или динамических моделей в зависимости от полноты и вида имеющихся исходных данных. Кинематические модели отражают зависимость величин деформаций от времени, а динамические модели описывают процессы деформаций с учетом совместного влияния времени и главных возмущающих факторов [1].

Для построения прогнозной модели был проведен ряд циклических геодезических наблюдений за осадками моста в створе улиц Крылова - Астаны в г. Усть-Каменогорск.

При составлении плана циклических наблюдений необходимо было охватить характерные переходные периоды в динамике процесса осадок моста. С этой целью было принято решение проводить геодезические наблюдения, так чтобы ими были охвачены кульминационные моменты развития процесса, отражающие его динамику.

Первый цикл наблюдений был произведен до начала ввода моста в эксплуатацию в ноябре 2013 года. Второй цикл был произведен в апреле 2014 года. В этот период ожидались наибольшие величины осадок, вызванных транспортными нагрузками и проседанием грунта. Третий цикл наблюдений был произведен в сентябре 2014 года. По результатам геодезических измерений наблюдалось уменьшение осадок по величине в 1,5 - 2 раза.

При выполнении геодезических наблюдений за осадками моста был использован метод геометрического высокоточного нивелирования II класса. Опорная точка была расположена на бетонной тумбе ограждения на набережной. Осадочные марки были зафиксированы красной краской на опорах барьерного ограждения.

На основе полученных данных была создана кинематическая прогнозная модель, при построении которой были использованы исходные данные в виде экзогенной переменной и прогнозного фона. Экзогенной переменной служит количественная характеристики времени, а к прогнозному фону относятся инженерно-геологические, конструктивные, строительно-эксплуатационные и другие условия работы сооружений. Период основания прогноза, т.е. те циклы наблюдений, по которым строится математическая модель, составляют второй и третий циклы наблюдений, за период упреждения - тот промежуток времени, на который по построенной модели выполняется прогноз - принят пятый цикл наблюдений протяженностью 1,6 года.

Прогнозная кинематическая модель процесса осадки строится в виде следующих двух первых условных моментных функций:

где — время конца периода основания прогноза (т. е. последнего на периоде основания прогноза цикла наблюдения), на котором строится модель;

— конец периода упреждения (сечения, на которое выполняется прогноз); символом ~ обозначаются статистические оценки числовых параметров в наблюдаемых сечениях; значком А обозначаются числовые параметры, аппроксимированные на периоде основания прогноза;

тх. - прогноз осадки /-й марки на момент времени £2;

ах(Х2, ¿Г])- стандарт, характеризующий ожидаемую погрешность прогнозирования.

Таким образом, содержание первой условной моментной функции в формуле (1) представляет собой прогнозную кинематическую модель в виде математического ожидания осадки / -ой марки в момент £2 при условии, что она известна в момент Тх .

Второй условный момент в выражении (1) характеризует ожидаемую погрешность прогнозирования (коридор погрешностей) и представляет стандарт прогноза осадки дх (Х2, на момент г2 при условии, что он известен в момент ?! [2].

Теснота зависимости между значениями оценок параметров и аппроксимирующими кривыми характеризуется соответственно коэффициентом корреляции гжЬ и корреляционными отношениями 7]о1.и г\гЬ [3].

Исходные данные для построения кинематической модели приведены в табл. 1.

Таблица 1

Исходные данные для построения кинематической модели

Номера циклов 2 3

Время, годы 0,4 0,8

Номера марок Значения осадки марок, мм

2 +0,54 +0,538

3 0,422 0,685

4 1,609 2,51

5 4,421 7,247

6 12,511 20,134

7 11,301 18,742

8 11,991 19,45

9 2,119 3,705

10 0,89 1,049

11 11,86 18,845

12 11,98 18,869

13 11,32 17,848

14 1,16 11,019

15 +0,37 +0,367

Средняя осадка, мм 5,762 9,943

Таким образом, при аппроксимации оценок для марок 2-15, выполненной на периоде основания прогноза, были получены высокие показатели зависимости, полученные при аппроксимации математического ожидания и при аппроксимации корреляционной функции (табл. 2).

Таблица 2

Полученные результаты аппроксимации оценок, выполненной на периоде

основания прогноза

Функция Значение коэффициента, отношения

= 1,581 + 10,452^ гудг = 0,9997

«4)=°'о5о\+о'о52° V = 0,9999

гжа2А} = 0,9247е0'0975^ т]гЬ = 0,9999

Для прогноза перемещения /-й точки и характеристики его точности в формулу (1) необходимо подставить полученные данные.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. П 53-90 Рекомендации по прогнозированию деформаций сооружений гидроузлов на основе результатов геодезических наблюдений

2. Гуляев Ю. П., Хорошилов В. С. Математическое моделирование. Анализ и прогнозирование деформаций сооружений по геодезическим данным на основе кинематической модели: учеб. пособие. - Новосибирск: СГГА, 2012. - 93 с.

3. Гуляев Ю. П. Прогнозирование деформаций сооружений на основе результатов геодезических наблюдений: монография. - Новосибирск: СГГА, 2008. - 256 с.

MAKING OF PROGNOSTIC KINEMATIC MODEL OF BRIDGE’S DEFORMATION ON RANGE OF STREETS KRYLOV ASTANA IN UST-KAMENOGORSK CITY

Текст научной работы на тему «Построение прогнозной кинематической модели деформаций моста в створе улиц Крылова Астаны в городе Усть-Каменогорск»