پایش سلامت ارزان قیمت پل‌ها به روش زمان- فرکانس با لحاظ کردن اثر تغییرات بار ترافیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

چکیده

اگرچه تاکنون سیستم­های پایش سلامت سازه پیشرفت­های قابل توجهی کرده­اند، با این حال بسیاری از این سیستم ها گران قیمت می باشند. سیستم­های ارزان­تر معرفی شده نیز دارای تعداد زیادی سنسور می­باشند که به علت قیمت بالای سخت افزار، در کشور ما هنوز رایج نشده اند. لذا کاهش تعداد سنسورها می­تواند گامی رو به جلو جهت کاربردی شدن این سیستم­ها در کشور باشد. در این مقاله یک روش شناسایی خسارت ارزان قیمت بر مبنای پردازش سیگنال معرفی شده است. جهت شناسایی خسارت تنها از یک سنسور استفاده شده است. لذا از آنجا که کاهش تعداد سنسورها ممکن است از دقت روشهای شناسایی خسارت بکاهد، در ابتدا چند روش پردازش سیگنال سنتی و نوین مورد مطالعه قرار گرفته اند تا مناسب­ترین روش یافت شود. سپس دو شاخص خسارت جدید بر مبنای پراکندگی فرکانسها ارائه شده­اند. نوسانات شاخص خسارت تحت تغییرات بار عبوری با استفاده از تحلیل سری زمانی کاهش پیدا کرده است. در نهایت نیز یک معیار برای تفکیک حالت سالم و آسیب ارائه شده است. نتایج نشان می­دهد که مقادیر فرکانس پارامتر مناسبی برای شناسایی خسارت نیست و به جای آن پراکندگی فرکانس­ها می­تواند به عنوان جایگزین به کار رود.

کلیدواژه‌ها


-Box G. E., Jenkins G. M., and Reinsel G. C., (1994), “Time Series Analysis: Forecasting and Control, third edition”, Prentice-Hall.

 

-Chen, B., Wang, X., Sun, D., & Xie, X., (2014), “Integrated system of structural health monitoring and intelligent management for a cable-stayed bridge”, The Scientific World Journal, Article ID 689471.

 

-Comanducci, G., Ubertini, F., & Materazzi, A. L., (2015), “Structural health monitoring of suspension bridges with features affected by changing wind speed”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 141, pp.12-26.

 

-Daubechies I, Lu J, Wu HT., (2011), “Synchrosqueezed wavelet transforms: An empirical mode decomposition-like tool, Applied and computational harmonic analysis.1; 30(2), pp.243-261.

 

-Farrar C.R., Doebling S.W., Nix D.A., (2001), “Vibration–based structural damage identification, Philosophical Transaction of the Royal Society London A”, 359(1778),
pp.131-149.

 

-Ha, D. W., Park, H. S., Choi, S. W., & Kim, Y., (2013), “A wireless MEMS-based inclinometer sensor node for structural health monitoring. Sensors”, 13(12),
pp.16090-16104.

 

-Hu, X., Wang, B., & Ji, H., (2013), “A wireless sensor network based structural health monitoring system for highway bridges. Computer Aided Civil and Infrastructure Engineering”, 28(3),
pp.193-209.

 

-Huang N.E., Shen Z., Long S.R., Wu M.C., Shih H.H., Zheng Q., Yen N.C., Tung C.C. and Liu H.H., (1998), “The Empirical Mode Decomposition and the Hilbert Spectrum for Nonlinear and Nonstationary Time Series Analysis”, Proceeding of the Royal Society London, A: 454, pp.903-995.

 

-Kaloop, M. R., & Hu, J. W., (2015), “Stayed-cable bridge damage detection and localization based on accelerometer health monitoring measurements”, Shock and Vibration, Article ID 102680.

 

-Li S, Li H, Liu Y, Lan C, Zhou W, Ou J., (2014), “SMC structural health monitoring benchmark problem using monitored data from an actual cable stayed bridge. Structural Control and Health Monitoring, 1; 21(2), pp.156-72.

 

-Londoño J. M., Serino G., Amura E., Autiero M., (2010), “Use of MEMS-based sensors for local damage detection and monitoring”, 5th European Workshop on Structural Health Monitoring
Naples, Italy.

  

-Miyashita, T., & Nagai, M., (2008), “Vibration-based structural health monitoring for bridges using laser Doppler vibrometers and MEMS-based technologies”, International Journal of Steel Structure 8(4), pp.325-331.

 

-Noel, A., Abdaoui, A., Badawy, A., Elfouly, T., Ahmed, M., & Shehata, M. (2017). Structural Health Monitoring using Wireless Sensor Networks: A Comprehensive Survey. IEEE Communications Surveys & Tutorial, 19(3), pp.1403-1423.

 

-Pentaris, F. P., Stonham, J., & Makris, J. P., (2014), “A cost effective wireless structural health monitoring network for buildings in earthquake zones”, Smart Materials and Structures, 23(10), 105010.

 

-Sabato, A., Niezrecki, C., & Fortino, G., (2017), “Wireless MEMS-based accelerometer sensor boards for structural vibration monitoring: a review”, IEEE Sensors Journal, 17(2), pp.226-235.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Wong, K. Y., Chan, W. Y. K., Man, K. L., (2001), “Monitoring of wind load and response for cable-supported bridges in Hong Kong”, Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering.

 

-Xu, D., Banerjee, S., Wang, Y., Huang, S., & Cheng, X. (2015). Temperature and loading effects of embedded smart piezoelectric sensor for health monitoring of concrete structures. Construction and Building Materials, 76, pp.187-193.

 

-Xu, Y. L., Chen, B., Ng, C. L., Wong, K. Y., & Chan, W. Y., (2010), “Monitoring temperature effect on a long suspension bridge”, Structural Control and Health Monitoring, 17(6), pp.632-653.