СМИК мостовой переход через реку Кама у города Камбарка

Разработка проектных решений системы мониторинга инженерных (несущих) конструкций (СМИК) в составе структурированной системы мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС) для объекта «Участок автодороги Ижевск-Сарапул-Камбарка. Мостовой переход через реку Кама у г. Камбарка».

Системы: ССП СМИС, СМИК
Заказчик: ООО "Мостострой-12"
Дата: 07 сентября 2016 г.

Предпосылки для создания системы

Необходимость в режиме реального времени, в соответствии с требованиями законодательства (ГОСТ Р 22.1.12-2005), осуществлять мониторинг и своевременно сигнализировать об изменении состояния несущих конструкций мостового перехода через реку Кама у г. Камбарка, с целью предупреждения чрезвычайных ситуаций.

Для решения задачи контроля изменения состояния несущих конструкций мостового перехода в состав СМИС включена подсистема мониторинга состояния несущих конструкций (СМИК).

Особенности объекта

Основные параметры объекта «Мостовой переход через реку Кама у г. Камбарка», характеризующие его уровень ответственности (класс сооружения) по СП 35.13330.2011: мост с внешне статически неопределимыми конструкциями на 9 пролетов. Пролетное строение цельнометаллическое балочное неразрезное, в котором возможно появление дополнительных усилий, деформаций и осадок из-за геологических, гидрологических, оползневых и сейсмических явлений.
Мостовой переход в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52748-2007 «Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения» рассчитан на пропуск автомобильной нагрузки класса АК14, от нестандартных транспортных средств НК-14 и пешеходного движения по тротуарам шириной 1,0 м с каждой стороны. 

Критически важные и потенциально опасные конструкции, конструктивные элементы, подлежащие оснащению средствами СМИК:

•  Железобетонные конструкции опор;
• Металлические конструкции пролетов моста.

На объекте необходимо проведение ранней диагностики технического состояния оснований и строительных конструкций с применением функционирующей автоматизированной стационарной системы мониторинга технического состояния, которая должна выявить изменения напряженно-деформированного состояния конструкций с локализацией их опасных участков, определение изменение угла переломов линии моста.

Задачи решения

СМИК обеспечивает выполнение следующих основных функций:
- Получение, хранение и использование результатов измерений с измерительных устройств с целью вычисления интегральных характеристик объекта;
- Контроль работоспособности аппаратных и программных средств;
- Формирование и хранение базы данных.­

Обеспечение данными ДДС для проведения анализа текущего состояния моста, отслеживания процесса изменения технического состояния и степени износа инженерных (несущих) конструкций объекта.

­ Автоматическое информирование органов ЕДДС о возникновении аварийных ситуаций на объекте (согласно ГОСТ Р 22.1.12-2005).

Система сигнализирует о критическом изменении состояния инженерных (несущих) конструкций (конструктивных элементов) объекта путем сравнения данных матрицы настроек программного комплекса мониторинга (ПК СМИК) для каждого датчика, сформированной на основании паспорта мониторинга объекта и данных соразмерной ей матрицы интегральных характеристик, получаемых системой.

В матрице настроек установлены критериальные значения измеряемых датчиками характеристик, соответствующие нарушению режима нормальной эксплуатации и предаварийному изменению состояния инженерных (несущих) конструкций.

Система сигнализирует об изменении состояния инженерных(несущих) конструкций мостового сооружения на АРМ СМИК с помощью сообщений, мнемосхем и интуитивно понятной цветовой индикации:
• оборудование находятся в исправном состоянии (зеленый);
• нарушение режима нормальной эксплуатации несущих конструкций объекта (желтый);
• оборудование находится в неработоспособном состоянии (красный).

Описание решения

Система мониторинга инженерных (несущих) конструкций (СМИК) мостового сооружения через реку Кама у г. Камбарка позволяет автоматически зарегистрировать и своевременно просигнализировать об изменении состояния несущих конструкций объекта.

Система обеспечивает необходимыми данными для:
• оценки напряженно-деформационного состояния несущих конструкций объекта;
• анализа происходящих деформационных процессов с целью своевременного установления критических величин деформаций и причин их возникновения;
• прогнозирования развития деформации конструкций;
• выработки необходимых мер по предупреждению неблагоприятных последствий изменения несущих конструкций.

Интегральные характеристики и контролируемые параметры

Осуществляется мониторинг следующих интегральных характеристик несущих конструкций:
• отклонения от вертикали, наклоны железобетонные опор;
• отклонений от вертикали, наклоны металлических конструкций;
• железобетонный опоры, частоты, ускорения собственных колебаний;
• металлические конструкции, частоты, ускорения собственных колебаний
• распределение внутренних усилий: продольные и поперечные силы и изгибающие моменты, металлические конструкции
•
Для определения интегральных характеристик несущих конструкций здания обеспечен мониторинг следующих основных параметров несущих конструкций:
• углы наклона;
• ускорения конструкций;
• деформация, напряженность.

Источниками информации СМИК являются измерительные пункты (датчики), фиксирующие изменение состояния инженерных (несущих) конструкций объекта.

Непрерывно, в режиме реального времени контролируются основные параметры - углы наклона, ускорения, деформации.

Расстановка датчиков учитывает особенности конструктивных решений, геологию места строительства объекта, напряженно-деформационное состояние расчетной модели объекта. Информация от датчиков поступает в сервер СМИК. Далее эта информация передается в сервер ССП СМИС.

Сообщения от СМИК сервер ССП СМИС передает в:
- ЕДДС Камбарского района (в виде XML-сообщений);
- дежурно-диспетчерская служба объекта (мнемосхемы на АРМ СМИК);
- должностные лица объекта (в виде SMS сообщений).

Передача данных в ЕДДС Камбарского района осуществляется в рамках сопряжения с системой СМИС.

Визуализация в АРМ СМИК (автоматизированное рабочее место) происходит в «режиме светофора»: «зеленый» - в норме, «желтый» - превышение предупредительных границ, «красный» - превышение предаварийных границ

Информация с датчиков поступает в сервер СМИК (ПО «Сервер СМИК») и в формате XML-сообщений - в ЕДДС Камбарского района, дежурно-диспетчерскую службу объекта (мнемосхемы на АРМ СМИК) и должностным лицам объекта (SMS -сообщения).

Нормативные документы

В этом случае устанавливается мониторинг в процессе эксплуатации, как для сооружения класса КС-3 (повышенный уровень ответственности) по ГОСТ 27751-2014 (входит в обязательный перечень сводов правил и стандартов по постановлению Правительства РФ № 1521 от 29.12.2014.).

При выявлении мест изменения напряженно-деформированного состояния конструкций проводят обследование этих частей с помощью общих методов по ГОСТ 31937-2011 с уточнением по ОДМ 218.3.014-2011 и ОДМ 218.4.001-2008 и по их результатам делают выводы о техническом состоянии конструкций, причинах изменения их напряженно-деформированного состояния и необходимости принятия мер по восстановлению или усилению конструкций.

Согласно ГОСТ Р 53964-2010 и Методическим рекомендациям для оценки воздействия вибрации должно применяться измерительное оборудование, которое обеспечивает измерение пикового значения скорости вибрации – при оценке воздействия вибрации на конструкцию сооружения.

Состав решения

Система СМИК мостового сооружения включает в себя:
- датчики;
- модули сбора данных;
- серверное оборудование;
- АРМ (автоматизированное рабочее место).

Виды датчиков, устанавливаемых на объект:
- Инклинометры - измеряют углы наклона конструкций;
- Тензометры - измеряют растяжение/сжатие металла;
- Акселерометры - измеряют собственные частоты моста.

Модули сбора данных - получают показания с датчиков, производят их первичное преобразование и последующую передачу на сервер СМИК в программное обеспечение по обработке данных.

Серверное оборудование - на сервере СМИК размещено ПО обработки данных с датчиков. В нем формируются необходимые алгоритмы, задаются границы срабатывания датчиков, ведется база данных

АРМ (автоматизированное рабочее место) - представляет собой персональный компьютер с монитором, на котором отображается схема размещения датчиков и места их срабатывания при превышении критических границ.
Система работает в «режиме светофора»:
- зеленый - все в норме;
- желтый - превышение предупредительных границ;
- красный - превышение предаварийных границ.

Результаты внедрения

- СМИК обеспечивает требования ГрК РФ и 384-ФЗ по мониторингу состояния конструкций мостового перехода
- Информация в реальном времени о достижения критических величин деформационных процессов несущих конструкций моста предупреждает их разрушение и возникновение аварийных ситуаций
- на 10% снизились затраты на контроль состояния конструкций моста через реку Кама.

Стоимость и сроки внедрения

Создание рабочей документации (РД) + методики и мониторинга - 35 раб. дней
Поставка оборудования - 60 раб. дней
Строительно-монтажные работы (СМР) - 45 раб. дней
Пусконаладочные работы (ПНР) - 15 раб. дней

Общая стоимость проекта - от 15 млн. руб. без НДС