تشخیص خرابی در پل‌ها به روش غیرمستقیم برمبنای شتاب نقطه تماسی وسیله متحرک و پل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 یزد عمران

2 دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

10.22034/tri.2023.354791.3073

چکیده

پل‌ها از جمله زیرساخت‌های حیاتی یک کشور بوده که نگهداری و تشخیص به موقع خرابی‌های ایجاد شده در این سازه‌ها نقش بسزایی در افزایش ایمنی و عمر بهره‌برداری آنها دارد. در این میان روش‌های غیرمستقیم پایش سلامت پل‌ که در آنها سنسور بر روی وسیله متحرک در حال حرکت بر روی پل نصب شده و دیگرنیازی به نصب سنسور بر روی پل نیست، می‌توانند وضعیت سلامت پل را سریعتر و اقتصادی‌تر بررسی کنند. با وجود این مزایا، در روش غیر مستقیم شتاب ثبت شده توسط اجزای وسیله متحرک حاوی فرکانس‌های وسیله متحرک و پل بوده که این آغشتگی می‌تواند مانع انجام صحیح عملیات تشخیص خرابی شود. از آنجایی‌که اثر پارامترهای دینامیکی وسیله متحرک در شتاب نقطه تماسی بین وسیله متحرک و پل خیلی کمتر از شتاب اجزای وسیله متحرک است، می‌توان وضعیت سلامت پل را به کمک شتاب نقطه تماسی راحت‌تر از خود شتاب ثبت شده توسط اجزاء وسیله متحرک ارزیابی کرد. در این مقاله از تبدیل فوریه شتاب قائم نقطه تماسی برای ارزیابی وضعیت پل استفاده شده است. ابتدا در وضعیت سلامت پل تبدیل فوریه شتاب نقطه تماسی برای حرکت وسیله نقلیه با سرعت‌های مختلف که با استفاده از فرآیند بازگشتی محاسبه شده، بدست می‌آید. سپس تبدیل فوریه شتاب نقطه تماسی برای حرکت وسیله متحرک با سرعت‌های زمان بهره‌برداری پیش‌بینی شده و با مقایسه این مقادیر و نتایج حاصل از تبدیل فوریه شتاب نقطه تماسی در زمان سلامت پل، کارایی روش پیشنهادی در تشخیص وجود خرابی و شدت خرابی در پل بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که امکان تشخیص وجود خرابی و شدت خرابی با استفاده از تبدیل فوریه پاسخ نقطه تماسی بین پل و وسیله متحرک در سرعتهای متفاوت وسیله متحرک وجود دارد. همچنین نشان داده شد که روش پیشنهادی درشرایط وجود ناهمواری در روسازی پل و وجود نویز در شتاب، عملکرد خوبی دارد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Indirect bridge damage detection Based on Contact Point of vehicle with bridge

نویسنده [English]

  • Reza Morshed 2
1
2 Department of Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

Bridges are pivotal infrastructures in each country, and the maintenance and damage detection in these structures play constructive roles in enhancing road safety and service life. The indirect bridge health monitoring methods, in which sensors are installed on the moving vehicle, become considerably rapid and efficient since there is no need for sensor installation on the bridge elements. However, the responses recorded by the vehicle comprise combined responses of moving vehicle and bridge accelerations, causing further analyses and calculations for decomposing accelerations. The effects of dynamic parameters on acceleration at the vehicle-bridge contact points are considerably lower than that of the acceleration of moving vehicle’s components; therefore, the bridge health condition can be more easily evaluated according to the acceleration at contact points compared to the acceleration recorded by moving vehicle’s components. In this study, the Fourier transform of the vertical acceleration at the contact point of the moving vehicle and bridge was used to assess the bridge health condition. First, the vertical acceleration at the contact point was calculated using the backward procedure for moving vehicle with different speeds crossing over the undamaged bridge. Second, the Fourier transform was applied to acceleration results. Finally, the Fourier transform of the acceleration at the contact point for different speeds of the moving vehicle was predicted and compared against the corresponding accelerations of the undamaged bridge to assess the accuracy of the proposed method in determining damage levels in the bridge. The results indicate that the bridge damage level can be properly determined using the Fourier transform of the responses at the contact point of the bridge and moving vehicle at different speeds. Moreover, the suggested approach leads to accurate predictions of damage levels in the bridge even in the case of noisy data and substantial damage on the bridge pavement surface

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge Health Monitoring
  • Indirect Method
  • Pavement Roughness
  • Vehicle Bridge Interaction