صحه‌ گذاري تجربي شناسايي غيرمستقيم شكل مود پل با استفاده از نسبت انتقال‌ پذيري وسيله‌ نقليه عبوري

Experimental verification of indirect bridge mode shape identification using transmissibility of a passing vehicle

استفاده از داده‌هاي ارتعاشي يكي از راه‌هاي پايش سلامت پل مي‌باشد كه معمولاً پرهزينه‌ و زمان‌بر است. پاسخ ارتعاشي وسيله‌نقليه در حال عبور از پل،شامل پاسخ ارتعاشي پل نيز مي‌باشد كه مي‌توان از آن براي استخراج پارامترهاي مودال پل بهره برد. در اين مقاله، به منظور شناسايي غيرمستقيم شكل مود پل از نسبت انتقال‌پذيري پاسخ وسيله‌نقليه استفاده شده است. با نصب شتاب‌سنج بر روي محورهاي وسيله‌نقليه، اندازه‌گيري شتاب در حين حركت صورت مي‌گيرد و نيازي به توقف وسيله‌نقليه روي پل ندارد. از طرفي، در اغلب روش‌هاي موجود فرض بر آن است كه نيروي تحريك به صورت نويز سفيد باشد اما در روش حاضر خصوصيات نيروي تحريك در نظر گرفته نمي‌شود كه اين مورد از ديگر مزاياي اين روش است. در شبيه‌سازي عددي، پل به صورت اويلر برنولي و وسيله‌نقليه به صورت چهار درجه آزادي مدل شده‌اند. با حل هم‌زمان معادله برهم‌كنش پل با وسيله‌نقليه، شتاب كليه درجات آزادي حاصل آمده است. در ادامه شكل مود پل با اعمال روش انتقال‌پذيري زمان كوتاه بر داده شتاب‌محور وسيله‌نقليه استخراج شده است. از آن‌جا كه عملكرد روش‌هاي غيرمستقيم در شرايط واقعي با موانع و چالش‌هاي بسيار همراه است، در ادامه اين تحقيق، مجموعه‌اي براي صحه‌گذاري تجربي روش پيشنهادي به صورت آزمايشگاهي طراحي و ساخته شده است. نتايج شبيه‌سازي عددي و نيز آزمايشگاهي دلالت بر توانايي روش حاضر براي شناسايي غيرمستقيم شكل مود پل دارد.

The use of structural vibration is one of the bridge health monitoring approaches which is often costly, time-consuming. The response of a passing vehicle includes the bridge response so that it is used for extracting the bridge modal parameters. In this paper, the transmissibility measurement of a passing vehicle is employed in order to identify the bridge mode shape indirectly. As the sensor is embedded on the axle of the vehicle, recording the signal is fulfilled during the vehicle passage and there is no need to stop the vehicle. On the other hand, there is white noise assumption in most other techniques, but excitation characteristics are not considered in the proposed method which is another advantage. In the numerical simulation, the bridge is assumed to be Euler Bernoulli and the vehicle is modeled as a 4DOF system. Solving the vehicle-bridge interaction equations, the acceleration of all degrees of freedom are obtained. Afterwards, the mode shape is identified by applying the short time transmissibility measurement on the acceleration. Since the performance of the indirect methods in real cases is associated with many obstacles and challenges, a setup for experimental verification of the proposed method has been designed and constructed in a laboratory. Numerical simulations and experimental results indicate the capability of the proposed method for indirect identification of bridge mode shape.