الگوریتم توسعه یافته شناسایی آسیب با استفاده از پاسخ دینامیکی جابهجایی عرشه پلها تحت بار عبوری

با توجه به نقش حیاتی پل­ها در شبکه حمل و نقل کشورها و همچنین تاثیر بسزای آن در اقتصاد و زندگی روزمره یک جامعه، حفظ خدمت دهی آن­ها از اهمیت فوق العاده برخوردار است. از این رو ارائه روشی قابل اعتماد که بتوان بوسیله آن سلامت سازه­ای پل­ها را کنترل و آسیب­های احتمالی را شناسایی نمود، ضروری می­نماید. غالب روش­هایی که در این زمینه ارائه شده است مبتنی بر مقایسه پاسخ سازه در حالت سالم و آسیب دیده می­باشد و از آن جا که در عمل شرایط حالت سالم سازه در دست نیست این روش­ها کاربرد عملی چندانی ندارند. در این پژوهش روشی که بدون نیاز به پاسخ سازه در حالت سالم قادر به شناسایی آسیب باشد مورد بررسی قرار گرفت. در این روش پاسخ جابه­جایی دینامیکی وسط دهانه یک عرشه دو سر ساده به یک مولفه دینامیکی و یک مولفه آرام استاتیکی تجزیه می­گردد. به کمک قضیه بتی-ماکسول می­توان مولفه آرام استاتیکی حاصل را به تغییرشکل استاتیکی عرشه تحت یک بار استاتیکی نسبت داد و با توجه به رابطه انحنا تغییرشکل، سختی خمشی و لنگر خمشی، وجود و محل آسیب (کاهش سختی) را شناسایی نمود. این روش صرفا در یک تیر دوسر ساده و بنا بر حاکمیت فقط یک مود بر پاسخ سازه آزمایش شده بود. در این تحقیق با تجزیه پاسخ به کمک روش EMD، ضمن عمومیت بخشیدن به کاربرد این روش در پل­ها (که پاسخ آن­ها لزوما متاثر از یک مود نیستند) امکان جداسازی نویز محیطی با روش EMD از پاسخ اصلی نیز فراهم می­شود. به علاوه، در روش اولیه بدلیل تغییرات لنگر در طول تیر اولا آسیب در وسط دهانه قابل شناسایی نیست، ثانیا تغییرات انحنا تغییرشکل را لزوما نمی­توان به وجود آسیب نسبت داد. در این تحقیق با ایجاد یک ناحیه مجازی با لنگر ثابت به کمک اصل جمع آثار قوا ضمن افزایش دقت و بهبود نتایج، هرگونه افرایش موضعی انحنا در نمودار تغییرشکل را می­توان منتجه آسیب دانست. کاربرد روش پیشنهادی در سناریوهای مختلفی از آسیب در یک تیر دو سر ساده مورد بررسی قرار گرفت و آسیب در هر سناریو با موفقیت شناسایی گردید. کارایی روش پیشنهادی در مدل یک پل پنج دهانه واقعی ارزیابی گردید. روش پیشنهادی با موفقیت قادر به شناسایی موقعیت طولی آسیب در آن پل می­باشد.

کلیدواژه ها:

Damage detection ، structural health monitoring ، signal processing ، empirical mode decomposition. ، تشخیص خسارت ، پایش سلامت ، پردازش سیگنال ، تجزیه تجربی مودی.