بخشی از مقاله
خلاصه
در این تحقیق تعدادی از روش های شناسایی آسیب برپایه ارتعاش معرفی شده و با ایجاد آسیب روی یک پل دو دهانه بتنی، اقدام به شناسایی آسیب شده است.
این روش ها عبارتند از روش معیار اطمینان مودی مختصاتی - - COMAC، روش تغییر انحنای شکل مودی - - CDF، روش تغییر انعطاف پذیری - CFM - ، روش تغییر انحنای انعطاف پذیری - CFCM - و روش نشانه آسیب . - DIM - در پایان نتیجه شده است که با توجه به اینکه آسیب در وسط دهانه یا کنار تکیه گاه وجود داشته باشد، عملکرد این روش ها متفاوت می باشد و برای شناسایی آسیب بایستی از چند روش بصورت همزمان استفاده نمود تا بتوان محل وجود آسیب را در سازه تشخیص داد.
-1 مقدمه
پلها در طول عمر سرویس دهی به دلایل مختلف مانند تأثیر وسایل نقلیه و خستگی، زلزله و ... دچار صدمه میشوند. با رجوع به مبانی تئوری دینامیک سازهها مشخص میشود که مشخصات دینامیکی یک سازه مختص آن سازه بوده و با تغییر در خصوصیات فیزیکی دچار تغییر میشوند. این امر تشخیص آسیب و مکانیابی آن را در سازهای که به هر دلیل دچار تغییر ماهیتی شده است را امکان پذیر میسازد.
ایجاد آسیب در سازه ممکن است باعث تغییر در مشخصات فیزیکی سازه - سختی، میرایی و جرم - شود. این تغییرات بروی پاسخهای دینامیکی و مشخصات دینامیکی سازه تأثیر میگذارد. در بعضی موارد مکان و میزان آسیب با استفاده از بازرسی چشمی قابل تعیین میباشد. اما این روش توانایی محدودی در ردیابی آسیب دارد؛ مخصوصا زمانیکه آسیب در درون سازه اتفاق افتاده باشد و قابل دیدن نباشد.
برخی پارامترهای دینامیکی نظیر فرکانسهای طبیعی و شکلمودها به منظور شناسایی آسیب مورد استفاده قرار گرفته اند. دلیل این امر اینست که دستیابی به پارامترهای مودال یک سازه واقعی براحتی امکان پذیر است.[2] فرکانسهای طبیعی و شکلهایمودی مستقیما مربوط به سختی سازه میباشند. بنابراین هرگونه کاهش در فرکانسهای طبیعی و یا تغییر در شکلهایمودی نشان دهنده کاهش در سختی میباشد.
در زمینه شناسایی آسیب در پل، کارهای بسیاری انجام شده است. کاتو و شیمادا [3] اندازه گیریهای ارتعاشی را روی یک پل بتنی موجود در طول آزمایش شکست انجام دادند. کاهش در مقادیر فرکانسهای طبیعی در طول اعمال بار تا مقدار نهایی قابل مشاهده میباشد. فرار و جاریگو [4] آزمایشی را روی پل I-40 انجام دادند.
این محققان مطالعهی مقایسهای از پنج روش شناسایی آسیب با اعمال این روشها بر اطلاعات مودال عددی و آزمایشگاهی بدست آمده را انجام دادند. این روشها عبارتند از تغییر در انرژی کرنشی مودال، تغییر در انحنای شکلمودی، تغییر در نرمی، تغییر در انحنای نرمی و تغییر در سختی. پارامترهایی که در این مطالعه متفاوت بودند شامل تعداد مودهای مورد استفاده برای شناسایی آسیب، تعداد و مکان سنسورها میباشند. نتایج بدست آمده نشان میدهند که در صورتیکه آسیب شدید باشد، تمامی روشها قابلیت شناسایی محل آسیب را دارا میباشند.
در حالت آسیب کمتر، روش انرژی کرنشی مودال در شناسایی آسیب از دیگر روشها عملکرد بهتری دارد. وهاب و روک [2] کاربرد روش انحنای مودال را در شناسایی آسیب مورد بررسی قرار داد. انحناهای مودهای پایینی از مودهای بالایی دارای دقت بیشتری میباشند برای مودهای بالاتر نیاز به اندازه گیری گسترده میباشد. زمانیکه بیشتر از یک آسیب در سازه وجود داشته باشد، یافتن آسیب با استفاده از تنها مود اول امکان پذیر نیست. نتایج بدست آمده از اعمال این روش بروی پل Z24 نیز حاکی از آن است که روش انحنای مودال قابلیت شناسایی درست آسیب را دارد.
شی و همکارانش [5] روشهایی بر پایه ارتعاش را بر روی یک پل یک دهانه مرکب دارای چند شاهتیر به منظور شناسایی آسیب اعمال نمودند. آنها از اطلاعات مودال شبیه سای شده با نرم افزار آنالیز المان محدود و روشهای بر پایه نرمی مودال و انرژی کرنشی مودال استفاده نمودند. نشان داده شد که روش ماتریس نرمی مودال قادر به شناسایی آسیب در عرشه و تیر نیست. این محققان به این نتیجه رسیدند که روش انرژی کرنشی مودال برای اعمال بر روی این نوع پلها میتواند مفید واقع شود.
