مکان‌یابی آسیب در پل در حضور پروفیل سطح جاده با استفاده از اندازه‌گیری ارتعاشات وسیله نقلیه عبوری

مکان‌یابی مستقیم آسیب در پل مستلزم به‏کارگیری تعداد زیادی حسگر ارتعاشی روی سازه است که این امر معمولاً پُرهزینه‌ و زمان‌بر می‌باشد. در برهم‌کنش وسیله نقلیه– پل، پاسخ ارتعاشی وسیله نقلیه عبوریشامل پاسخ ارتعاشی پل نیز می‌باشد که می‌توان از آن برای استخراج پارامترهای مودال پل بهره برد. در این مقاله، به منظورمکان‌یابی غیرمستقیم آسیب در پل از نسبت انتقال‌پذیری پاسخ وسیله نقلیه استفاده شده است. با نصب شتاب‌سنج روی محور وسیله نقلیه، اندازه‌گیری شتاب در حین حرکت صورت می‌گیرد و نیازی به توقف وسیله نقلیه روی پل ندارد. در اغلب روش‌ها، فرض بر این است که نیروی تحریک به صورت نویز سفید باشد. اما در این روش، خصوصیات نیروی تحریک در نظر گرفته نمی‌شود، که این مورد از دیگر مزایای روش می‌باشد. از آنجا که وجود پروفیل سطح جاده باعث می‌شود شناسایی پارامترهای مودال دشوار گردد، در این مقاله از تفاضل سیگنال شتاب از دو محور مشابه برای حذف اثر پروفیل سطح استفاده شده است. در شبیه‌سازی عددی به روش المان محدود، پل با حضور پروفیل سطح و سه وسیله نقلیه به صورت سیستم‌های دو درجه آزادی جرم فنر دمپر مدل شده‌اند. با حل هم‌زمان مدل پل وسیله نقلیه و سپس حذف اثر پروفیل سطح، شناسایی شکل مود پل میسر می‌گردد. سپس، مساله برهم‌کنش پل وسیله نقلیه با درنظر گرفتن آسیب در پل، مجدداً حل شده و مکان‌یابی آسیب با استفاده از شاخص تغییر انحنای شکل مود مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی عددی دلالت بر توانایی روش پیشنهادی در حضور نویز اندازه‌گیری دارد.

Damage Localization of Bridge in the Presence of Road Profile using Vibration Measurement of the Passing Vehicle

Direct damage localization of bridge involves the use of a large number of vibration sensors on the structure, which is often costly and timeconsuming. Through vehicle bridge interaction, dynamic response of a passing vehicle includes the bridge response which may be used for extracting bridge modal parameters. In this paper, transmissibility measurement of the vehicle response is dedicated to localize indirectly the bridge damage. 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. There is white noise assumption in most other techniques. But excitation characteristics are not considered in this method; which is another advantage. Since the road profile may cause modal parameter identification to be difficult, subtracting the acceleration signals from two identical axles is used here in order to remove the influence of road profile. In the numerical simulation by finite element method, the bridge model is accompanied by road profile and three vehicles are assumed to be 2DOF systems of massspringdamper. By solving the vehiclebridge interaction equations simultaneously and then removing the effect of road profile, the estimation of bridge mode shape would be possible. Then, by considering bridge damage, the vehiclebridge interaction equations are solved once more and the damage localization is fulfilled using the changes in the mode shape curvature. Results of numerical simulations indicated the capability of the proposed method in the presence of measured noise.