شناسايي غيرمستقيم آسيب در پل (تير) با اندازه گيري نسبت انتقال پذيري پاسخ ارتعاشي وسيله نقليه عبوري

Indirect Damage Detection in Bridge (Beam) using Transmissibility Measurements from the Response of a Passing Vehicle

در اغلب روش هاي پايش سلامت پل، تعداد زيادي حسگر ارتعاشي بر روي سازه نصب مي شوند كه اين امر معمولا هزينه بر و زمان بر است. اخيرا روش هايي پيشنهاد شده است كه از پاسخ ارتعاشي وسيله نقليه عبوري به منظور دستيابي به پارامترهاي مودال پل بهره مي برند. در اين مقاله، به كمك محاسبه نسبت انتقال پذيري پاسخ وسيله نقليه، به شناسايي غيرمستقيم آسيب در پل پرداخته شده است. از آنجا كه داده برداري توسط شتاب سنج نصب شده بر روي محور وسيله نقليه انجام مي گيرد؛ وسيله نقليه مي تواند بدون توقف از روي پل عبور كند و اندازه گيري شتاب، درحال حركت صورت مي گيرد. از ديگر مزاياي اين روش، عدم وابستگي به خصوصيات نيروي تحريك است در حالي كه در اغلب روش ها، فرض نويز سفيد براي نيروي تحريك وجود دارد. به منظور شبيه سازي، پل به صورت المان محدود و وسيله نقليه به صورت دو سيستم دو درجه آزادي جرم-فنر-دمپر مدل شده است. با حل هم زمان مدل پل-وسيله نقليه، پاسخ وسيله نقليه محاسبه و شكل مود پل استخراج شده است. در ادامه با درنظر گرفتن آسيب در پل و حل مجدد، شكل مود جديد محاسبه و با بكارگيري شاخص تغيير انحناي شكل مود، موقعيت آسيب شناسايي شده است. بررسي ها نشان مي دهند كه روش پيشنهادي قادر است مكان آسيب را با دقت قابل قبولي در حضور نويز شناسايي نمايد.

In most of the bridge health monitoring techniques based on vibration, a large number of sensors are installed on the structure which may be costly and time-consuming. Recently, some methods have been proposed in which the response of a passing vehicle is utilized in order to achieve the modal properties of the bridge. In this paper, transmissibility measurement of the vehicle response is dedicated to detect the bridge damage indirectly. Since the data is transmitted by accelerometers embedded on the axles of the vehicle, the vehicle is passing over the bridge without stopping and accelerometer is recording without interruption. As another advantage of the method is that the white noise assumption in not necessary for the excitation signal unlike the other related methods. Here, the bridge is modeled by finite element and vehicle is assumed to be two 2DOF systems of mass-spring-damper. By solving the vehicle-bridge interaction equations, the vehicle response is obtained in order to estimate the intact mode shape. Afterwards, a damage is considered in the bridge and the change in mode shape curvature are used for damage localization. Numerical investigations reveal that the proposed method can localize the damage by acceptable accuracy in the presence of noise.