پایش سلامت پل سگمنتال تقاطع امام خمینی (ره) کرمانشاه با استفاده از روش ماتریس نرمی بر پایه فرکانس های طبیعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران. دانشکده عمران و معماری. دانشگاه شهید چمران. اهواز. ایران

2 گروه مهندسی صنایع. دانشکده فنی مهندسی. دانشگاه آزاد اسلامی. کرمانشاه. ایران

چکیده

در سال­های اخیر شناسایی آسیب بر پایه ارتعاش برای ارزیابی خسارت در سازه به کار گرفته‌شده است. در این حالت تشخیص آسیب بر مبنای تغییر پاسخ دینامیکی قبل و بعد از خرابی است. در این پژوهش از روش ماتریس نرمی برای شناسایی آسیب در پل­های سگمنتال (پل تقاطع امام خمینی (ره) استفاده‌شده است. مزیت این روش، دقت و حساسیت آن به تعداد مودهای اندک برای سازه­های بزرگ است. این پل در نرم‌افزار آباکوس شبیه­سازی شد و پس از اعمال وزن و نیروی پیش­تنیدگی در کابل­ها، فرکانس و اشکال مودی برای شرایط سالم و آسیب‌دیده استخراج شد. شرایط آسیب‌دیده شامل سه سناریو به‌صورت تکی (در یک مکان) و چندگانه (در چند مکان و به‌صورت هم‌زمان) در عرشه پل و همچنین  اعمال آسیب در ستون بود. هرکدام از آسیب­های فوق شامل کاهش سختی معادل به‌اندازه 30 درصد بود. نتایج نشان داد که این روش قادر به تشخیص آسیب­ها در عرشه بود. اما برای پایش سلامت ستون، به بررسی بیشتری نیاز داشت. همچنین دقت پایش سلامت با استفاده از دو مود نیز بررسی شد که از دقت قابل‌قبولی نسبت به استفاده از 6 مود برخوردار بود.

کلیدواژه‌ها


[1] M.B. Ismail, and A.A. Gab-Allah, “Value Engineering in Egyptian bridge construction,” Journal of Construction Engineering and Management, vol 117 (3), pp.  393-401, 1991.
[2] S.L. Davis, D. Goldberg, K. DeGood, N. Donohue, and J. Corless, “The Fix We’re In For: The State of Our Nation’s Bridges,” Retrieved from Transportation for America, 1707 L Street NW, Suite 250, Washington, DC, (2013).
[3] A.D. Orcési, and D.M. Frangopol, “Optimization of assessment strategies for aging bridges,” Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering, CRC Press, 581-586, (2011).
[4] M. Modares, and N. Waksmanski, “Overview of Structural Health Monitoring for Steel Bridges,” Practice Periodical on Structural Design and Construction, vol 18 (3), pp. 187-191, (2013).
[5] D. Balageas, C. P. Fritzen, and A. Güemes, “Introduction to Structural Health Monitoring,” John Wiley & Sons, vol 90, (2010).
[6] F. Magalhães, A. Cunha, and E. Caetano, “Vibration based structural health monitoring of an arch bridge: From automated OMA to damage detection,” Mechanical Systems and Signal Processing, vol 28, pp.  212-228, (2012).
[7] M. H. Richardson, “Detection of Damage in Structures from Changes in their Dynamic (Modal) Properties,” A Survey, NUREG/CR- 1431, U.S. Nuclear Regulatory Commission, Washington, D.C, (1980).
[8] M. Biswas, A.K. Pandey, and M.M. Samman, “Diagnostic Experimental Spectral/Modal Analysis of a Highway Bridge,” International Journal of Analytical and Experimental Modal Analysis, vol 5, pp. 33–42, (1990).
[9] C. Spyrakos, H. Chen, J. Stephens, V. Govindaraj, K. Chong, S. Liu, and J. Li, “Evaluating structural deterioration using dynamic response characterization,” Elsevier, London, vol 137, (1990).
[10] M. Raghavendrachar, and A.E. Aktan, “Flexibility by Multireference ImpactTesting for Bridge Diagnostics,” ASCE Journal of Structural Engineering, vol 118, pp. 2186–2203, (1992).
[11] O. Huth, G. Feltrin, J. Maeck, N. Kilic, and M. Motavalli, “Damage identification using modal data: Experiences on a prestressed concrete bridge,” Journal of Structural Engineering, vol 131(12), pp. 1898-1910, (2005).
[12] C.R. Farrar, and D.A. Jauregui, “Comparative study of damage identification algorithms applied to a bridge: I. Experiment,” Smart Materials and Structures, 7(5), 704, (1998).
[13] J.W. Brownjohn, A. De Stefano, Y.L. Xu, H. Wenzel, and A.E. Aktan, “Vibration-based monitoring of civil infrastructure: challenges and successes,” Journal of Civil Structural Health Monitoring, vol 1(3), pp. 79-95, (2011).
[14] A. Pandey, and M. Biswas, “Damage detection in structures using changes inflexibility,” Journal of sound and vibration, vol 169, pp. 3–17, (1994).
[15] A.E. Aktan, K.L. Lee, C. Chuntavan, and T. Aksel, “Modal Testing for Structural Identification and Condition Assessment of Constructed Facilities,” in Proc. Of 12th International Modal Analysis Conference, 462–468, (1994).
[16] T. Toksoy, and A.E. Aktan, “Bridge-condition Assessment by Modal Flexibility,” Journal of Experimental mechanics, pp. 271-278, (1994).
[17] A. Patjawit, and W. Kanok-Nukulchai, “Health monitoring of highway bridges based on a Global Flexibility Index,” Journal of Engineering Structures, vol 27 (9), pp. 1385-1391, (2005).
[18] A.M. Yan, J.C. Golinval, “Structural damage localization by combining flexibility and stiffness methods,” Journal of Engineering Structures, vol 27(12), pp. 1752–1761, (2005).
[19] E. Reynders and G. De Roeck, “A local flexibility method for vibration-based damage localization and quantification,” Journal of Sound and Vibration, vol 329(12), pp. 2367–2383, (2010).
[20] R. Soman, M. Kyriakides, T. Onoufriou, and W. Ostachowicz, “Numerical evaluation of multi-metric data fusion based structural health monitoring of long span bridge structures,” Journal of Structure and Infrastructure Engineering, vol 14 (6), (2017).
[21] W. R. Wickramasinghe, D. P.Thambiratnam, and T. H.T. Chan, “Damage Detection in a Suspension Bridge Using Modal Flexibility Method,” Journal of Engineering Failure Analysis, (Pre proof), (2020),
[22] S. Schommer, J. Mahowald, V.H. Nguyen, D. Waldmann, and S. Maas,Health Monitoring Based on Dynamic Flexibility Matrix: Theoretical Models versus In-Situ Tests,” Journal of ENG, 9 (2), (2017).
[23] H. LIU, and Z. Li, “An improved generalized flexibility matrix approach for structural damage detection,” Journal of Inverse Problems in Science and Engineering, vol 28 (6), (2020).
[24] M. R. Kaffash, S. Behravesh, andS. M. Adham Hashemi, “Assessment of Fire Resistance for Industrial Steel Structures,” Journal of Science and Technology Construction, vol 2 (1), 2021 (In Persian).
[25] G.P. Pálsson, “Finite Element Modelling and Updating of Medium Span Road Bridges,” M.Sc. Thesis, Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark, 2012.