25287

شناسائي آسيب در تيرهاي قوسي با استفاده از روش هاي مبتني بر پردازش سيگنال

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران- سازه

1395

1398/10/3

دكتر غلامرضا قدرتي اميري

دكتر غلامرضا قدرتي اميري

مهندسي عمران

بروز آسيب هاي مختلف در ساختمانها، پلها، سكوهاي نفتي و بطور كلي انواع سازه ها در طول عمر آن ها امري اجتناب ناپذير ميباشد. تاكنون نمونه هاي بسياري از انواع آسيب ها در سازه هاي مختلف مهندسي به ثبت رسيده كه در پي وقوع آنها ، خسارات جاني و مالي فراواني به بار آمده است. تشخيص به موقع آسيب و اقدام در جهت رفع عيوب آن باعث افزايش عمر مفيد سازه مي شود. پل هاي قوسي از نوع فولادي يك روش مناسب براي ايجاد راه هاي ارتباطي است كه به واسطه ي ساخت سريع در دهه هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته اما درك صحيح از رفتار ان ها همچنان مورد نياز است . وجود قوس افقي در عرشه پل، به دليل ايجاد نيروهاي گريز از مركز، سبب تغيير در اندركنش سازه و بار متحرك خواهد شد، كه اين امر بر پاسخ ارتعاشي سازه كه در روش هاي پايش سلامت مورد استفاده قرار مي¬گيرد به شدت تاثير گذار خواهد بود. براي تشخيص آسيب از داده هاي ديناميكي نياز به ساده سازي هايي است كه از آن جمله مي توان به در نظر گرفتن عرشه پل بصورت يك تير ساده يا ورق، مدل كردن وسيله نقليه عبوري بصورت يك نيروي ثابت، جرم و يا ارتعاش كننده در حال حركت اشاره كرد. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﭘﺎﻳﺎﻥﻧﺎﻣﻪ ﺳﻌﻲ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ ﺗﺎ ﺑﺎ ﺑﺮﺭﺳﻲ ﭘﺎﺳﺦ ﭘﻞﻫﺎي قوسي ﺑﻪ ﺑﺎﺭﻫﺎي ﻭﺍﺭﺩﻩ ﺭﻭﺵ ﻣﻨﺎﺳﺒﻲ ﺑﺮﺍي ﺷﻨﺎﺳﺎﺋﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻭ ﺗﺸﺨﻴﺺ ﺁﺳﻴﺐ ﺩﺭ ﻋﺮﺷﻪ ﺁﻥﻫﺎ ﺍﺭﺍﺋﻪ ﺷﻮﺩ. ﺑﺮﺍي ﺍﻳﻦ ﻣﻨﻈﻮﺭ، ﺭﻭﺷﻲ ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎ ﭘﺮﺩﺍﺯﺵ ﭘﺎﺳﺦ ﺳﺎﺯﻩ ﺑﻪ ﮐﻤﮏ سري زماني شبكه عصبي موجكي ﺍﺭﺍﺋﻪ ﮔﺮﺩﻳﺪﻩ ﺍﺳﺖ. در نهايت نتايج نهايي به صورت موردي در ادامه اورده شده است. بررسي مدل عددي جرم متمركز نشان ميدهد كه الگوريتم پيشنهادي دقت مناسبي در تخمين شتاب پاسخ سازه دارد وهمچنين با فرض اسيب ديدگي سازه به كمك كاهش سختي موقعيت اسيب به نحو مناسبي قابل تشخيص است.نتايج مدل سازي تير كامپوزيت نشان دهنده دقت قابل قبول روش پيشنهادي در تخمين پاسخ شتاب و اسيب مي باشد. بررسي هاي مدل هاي مستقيم و منحني نشان مي دهد كه شعاع قوس تاثير چنداني بر دقت روش پيشنهادي ندارد. با بررسي اثر بزرگا هاي مختلف بارگذاري مدل عددي ميتوان نتيجه گرفت كه دقت روش پيشنهادي با ميزان ارتعاش سازه نسبت مستقيم دارد. در بارگذاري با فركانس هاي نزديك تر به فركانس اصلي سازه وضعيت سازه با دقت بيشتري ارزيابي مي شود و هرچه فركانس بارگذاري به فركانس به فركانس مد هاي بالا تر نزديك تر باشد نتايج روش پيشنهادي قابل قبول تر خواهد بود.

1400/07/03

Detection of damage in arched beams using signal processing based methods

12/23/2020 12:00:00 AM

Various damages in buildings, bridges, oil rigs and in general all kinds of structures during their lifetime are inevitable. So far, many examples of various types of damage have been recorded in various engineering structures, which have resulted in many human and financial losses. Early detection of damage and action to eliminate its defects increase the useful life of the structure. Therefore, in recent decades, a lot of research has been done to identify damage to structures. Since 1960, the design and construction of steel arch bridges by engineers has increased. Steel arch bridges are a good way to create communication paths that have received a lot of attention in recent decades due to their rapid construction (compared to multi-span straight bridges that also require a large number of columns), but a correct understanding of Their behavior is still needed. The presence of a horizontal arch in the bridge deck, due to the creation of centrifugal forces, will change the interaction of the structure and the moving load, which will greatly affect the vibrational response of the structure used in health monitoring methods. Was. Also, the presence of horizontal or vertical arches in bridges will have a strong effect on the conditions of its support, which can affect the response of the structure to the loads and, as a result, common methods in monitoriIn this study, the Nonlinear Auto-Regressive with eXogenous input is used. The NARX is a nonlinear model, with different types of nonlinearity functions such as wavelet, Artificial Neural Network, tree partition etc., able to predict time series. In a group of sensors which are set on a structure, each sensor as a main sensor and it’s neighbor is assumed as a cluster. An NARX model is created for each cluster. The accelerations of each cluster due to free vibration test is used as the inputs of each model. Each model predicts the acceleration of it’s main sensor. The Fit Ratio between predicted and measured acceleration is used as Damage Factor NARX methodology was tested on a 5 DOF numerical model. Furthermore, this approach was used for damage assessment on a concrete bridge deck. Different damage cases, single and multiple, was considered on the deck. The results show that the damages can be detected, located and quantified with reasonable accuracyng the health of bridges.

شبكه عصبي , پل قوسي , پردازش سيگنال , پايش سلامت سازه

Horizontally curved bridge , structural health monitoring , ,damage