Trwają końcowe prace w projekcie badawczym pt. „Diagnostyka sprężonych oraz cięgnowych drogowych obiektów inżynierskich, z uwzględnieniem doboru systemów monitoringu” (akronim DiagSC).
Projekt prowadzi konsorcjum w składzie:
- Instytut Badawczy Dróg i Mostów (IBDiM) - lider
- Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk (IPPT PAN)
- Politechnika Świętokrzyska (PŚk)
Zakres i innowacyjność projektu
Przedmiotem projektu są drogowe obiekty mostowe o konstrukcji sprężonej kablobetonowej oraz obiekty mostowe o konstrukcji podwieszonej, w tym obiekty łukowe. Innowacyjność rezultatów projektu związana jest z nowatorskim podejściem do diagnostyki uszkodzeń kabli sprężających i podwieszających. Pęknięcia tych kabli, powodowane przyspieszonym zmęczeniem stali, są zazwyczaj skutkiem ich korodowania. Proponowane rozwiązanie opiera się na sprzężeniu badań mechanicznych, metod NDT oraz modelowania komputerowego. Badania mechaniczne obejmowały próby pod lokalnym diagnostycznym obciążeniem statycznym i dynamicznym.
Główne badania IPPT PAN prowadzono w dwóch obszarach:
- ocena pogorszenia stanu użytkowalności konstrukcji kablobetonowych i konstrukcji podwieszanych, z uwzględnieniem danych środowiskowych i parametrów technicznych obiektów, oraz
- opracowanie dwóch modeli numerycznych wybranych konstrukcji: cięgnowej i konstrukcji sprężonej.
Do oceny pogorszenia stanu konstrukcji zastosowano model oparty na uczeniu maszynowym, wykorzystując dane środowiskowe (z lat 2008–2022), techniczne parametry obiektu oraz okresowe oceny stanu technicznego obiektów mostowych (z lat 2010–2022). W opracowanym modelu zdefiniowano dwa główne wskaźniki ryzyka:
- średnią prędkość pogarszania się oceny głównej obiektu,
- prawdopodobieństwo, za jakim model określa średnią prędkość spadku oceny głównej.
Na podstawie tych wskaźników obiekty zostały sklasyfikowane do czterech klas (kwartyli Q1–Q4), gdzie Q1 oznacza najniższe tempo pogorszenia, a Q4 – najwyższe. Model osiągnął dokładność klasyfikacji na poziomie 58,05%, a odsetek przypadków prawidłowej klasyfikacji lub błędu w obrębie jednej klasy wyniósł 84,20%. Dla porównania, losowa klasyfikacja osiągałaby skuteczność na poziomie 25%.
Modele numeryczne i obiekty badawcze
W ramach projektu opracowano dwa szczegółowe modele numeryczne obiektów mostowych:
- Most cięgnowy w Skorogoszczy (nad rzeką Nysa Kłodzka) – dwuprzęsłowa konstrukcja stalowo-betonowa z podwieszonym pomostem o długości 124,7 m, zaprojektowana w łukach poziomym i pionowym. Kalibrację modelu numerycznego przeprowadzono na podstawie wyników obciążenia próbnego. Uzyskano przemieszczenia pionowe z dokładnością 5–6% w porównaniu do wartości zmierzonych, przy czym w pojedynczych przypadkach odchylenia nieznacznie przekraczały ten poziom. Podobne wartości uzyskano w przypadku wariantowych obciążeń diagnostycznych, dla których dodatkowo wyznaczono siły w wantach i częstotliwości ich drgań własnych.
Rys. 1. Skorogoszcz: Widok pojazdów w układzie wybranego obciążenia diagnostycznego (z lewej) i rozkład przemieszczeń obiektu (z prawej) pod wpływem tego obciążenia
- Wiadukt sprężony w Plichtowie (na autostradzie A1) – sześcioprzęsłowa konstrukcja o łącznej długości 165,7 m. Model opracowano w oparciu o dokumentację techniczną i skalibrowano na podstawie wyników badań odbiorczych oraz laboratoryjnych modułu sprężystości - wykonanego przez IBDiM. W większości przypadków dokładność odwzorowania przemieszczeń pionowych nie przekraczała 5%. Różnica między wartościami numerycznymi a zmierzonymi przemieszczeniami dla wariantowych obciążeń diagnostycznych nie przekraczała 1 mm.
Rys.2. Plichtów: Widok wiaduktu (z lewej) i rozkład przemieszczeń obiektu pod wpływem wariantowego obciążenia diagnostycznego (z prawej u góry) oraz obciążenia próbnego (z prawej u dołu)
Obecnie trwają prace nad opracowaniem:
-
leksykonu / zestawienia informacji o uszkodzeniach newralgicznych elementów obiektów sprężonych i cięgnowych,
-
wymagań wzorcowych systemu monitoringu drogowych obiektów inżynierskich o konstrukcji sprężonej kablobetonowej oraz podwieszonej.
Więcej informacji o realizowanych działaniach i postępach w projekcie można znaleźć na stronie internetowej lidera konsorcjum na stronie projektu DiagSC
Całkowity koszt realizacji projektu: 1 679 562,50 zł
Czas realizacji od 15 września 2023 roku do 15 września 2025 roku.
Projekt jest finansowany przez NCBiR/GDDKiA w ramach wspólnego Przedsięwzięcia RID II (Rozwój Innowacji Drogowych).
