پردازش ركوردهاي آزمايش هاي ديناميكي با ورودي هاي قابل اندازه گيري به روش زيرفضا برپايه تجزيه متعامد

Signal Processing of Dynamic Tests Results using Subspace Identification based on Orthogonal Decomposition Technique (SI-ORT)

در ارتعاشات لرزه اي سازه هاي بزرگ و پركاربرد همچون سدها و پل ها و همچنين در آزمايش هاي ارتعاش اجباري با لرزاننده هاي مصنوعي، بر خلاف آزمايش هاي ارتعاش محيطي نيروهاي تحريك كننده غالب معمولاً قابل اندازه گيري مي باشند. از آنجاييكه يكي از دلايل اصلي ايجاد خطا در آناليز مودال عملياتي عدم اعمال ورودي ها در شناسايي سيستم است، مي توان با اعمال آن ها در مدل ديناميكي سيستم، مشخصات ديناميكي غير سازه اي سيستم را كه ناشي از تحريك هاي ورودي هستند را كاهش داد. در اين نوشتار آناليز مودال ويژه اي در حوزه روش هاي زيرفضا ارايه شده است كه با استفاده از تجزيه متعامد تاثير تحريك نيروهاي ورودي اندازه گيري شده را از داده هاي آزمايش فيلتر كرده و شناسايي سيستم تصادفي را با استفاده از روش بهينه زيرفضا برپايه همبستگي انجام مي دهد. براي بررسي قابليت روش ارايه شده از داده هاي لرزه اي سد پاكويما و همچنين نتايج آزمايش هاي ارتعاش اجباري پل دره آلاموسا استفاده شده است. از مهمترين نتايج اين تحقيق مي توان به حذف قطب هاي نويزي و غير سازه اي و همچنين افزايش دقت مشخصات مودال استخراج شده به ويژه ضرايب ميرايي اشاره كرد. در سد پاكويما روش زيرفضا- داده 4 مود غير سازه اي را شناسايي كرده درحالي‌كه الگوريتم پيشنهادي دو مد اول سد را مطابق نتايج پيشين بدون هيچ مقدار نويزي استخراج كرده است. بعلاوه در تحقيقات قبلي مربوط به آزمايش ارتعاش اجباري پل آلاموسا ضرايب ميرايي استخراج نشده بودند ولي الگوريتم پيشنهادي ضرايب ميرايي را متناظر با نتايج آزمايش چكش ضربه استخراج كرده است. در سد پاكويما نيز ضرايب ميرايي متناظر، تطابق معناداري با نتايج آزمايش ارتعاش اجباري دارند.

In the seismic vibrations of large and widely used structures such as dams and bridges, as well as the forced vibration tests with artificial vibrators, the dominant excitation forces are generally measurable. Not applying the inputs in the system identification is one of the main reasons for error generation in the operational modal analysis (OMA), so the non-structural dynamic characteristics due to the input excitations can be reduced by applying these inputs in the dynamic model of the system. In this paper, a special modal analysis is presented in the subspace methods field that filters the excitation effect of the measured input forces from the test data using orthogonal decomposition technique and identifies the stochastic system with an optimal subspace method based on Canonical Correlation Analysis. To evaluate the proposed method, the seismic data from the Pacoima dam and forced vibration test results of the Alamosa Canyon Bridge have been used. Non-structural and noisy poles removal, and increased accuracy of the derived modal properties, specially damping ratios, can be mentioned as the important results of the study. At Pacoima dam, the SSI-Data method identifies four non-structural modes, while the proposed method derived the first two modes just like the previous results without any noise. In addition, the damping ratios of the Alamosa Bridge are derived according to the Hammer test, which were not obtained in the previous investigations. At Pacoima Dam the related damping ratios have significant association with force vibration tests.