ارائه روش جدیدی برای تشخیص خسارت های جزئی در پایه پل های مستقیم با استفاده از منحنی های شکنندگی نیروهای هارمونیک

با توجه به افزایش سن پل ها، تبیین و استفاده از روش های موثر شناسایی خسارت جزئی به کمک سیستم های پایش سلامت از اهمیت بالایی برخوردار می باشند چراکه امکان بازسازی آسیب ها را قبل از افزایش خسارت مهیا می کنند از اهداف اصلی این مقاله، ارائه روشی موثر و کارآمد جهت پایش سلامت و تشخیص خسارت جزئی در پایه پل مستقیم با استفاده از منحنی های شکنندگی نیروهای هارمونیک و ارائه معیاری جهت نمایش  همبستگی منحنی های شکنندگی در حالت های سالم و آسیب دیده می باشد و برای دستیابی به این اهداف یک مدل کامل پل مستقیم که شامل ۸ پایه که هرکدام به ارتفاع ۱۰ متر و عرشه آن شامل ۵ دهانه که طول هر دهانه ۱۵ متر و طول کلی عرشه ۷۵ متر در نرم افزار تخصصی طراحی پل، CSI Bridge مدل سازی و در ادامه صحت سنجی شده است. جهت مشخص شدن آسیب پذیرترین ستون جهت مدل سازی آسیب جهت عملیات پایش سلامت، سه رکورد زلزله متناسب با خاک محل ساختگاه به صورت متوالی به مدل اعمال شدند و با بررسی کاهشی که درشیب نمودارهای ممان-چرخش ایجادشده بود، میزان آسیب رخ داده در پایین ستون تشخیص داده شد و درنهایت مشخص شد که پایه های میانی بیشتر مستعد آسیب های لرزه ای بودند و عملیات پایش سلامت روی یکی از ستون های میانی انجام شد. جهت ترسیم منحنی های شکنندگی نیروهای هارمونیک ابتدا نیروهای هارمونیک به بالای ستون اعمال شدند و سپس چرخش های ایجادشده که در پایین ستون اندازه گیری شدند و با توجه به داده های به دست آمده و با استفاده از روابط مربوطه، منحنی های شکنندگی رسم شدند و شاخص شدت بیشینه ی نیرو و شاخص خسارت چرخش رخ داده در پایین ستون و سطح عملکرد تعریف شده ی فراگذشت از حالت خطی از مشخصات این منحنی های شکنندگی می باشند و برای رسم منحنی شکنندگی در حالت آسیب دیده نیز ابتدا نیروی زلزله موردنظر به پل اعمال شد و سپس نیروهای هارمونیک به بالای ستون موردنظر اعمال شدند. نتایج این تحقیق نشان می دهند که منحنی های شکنندگی نیروهای هارمونیک با توجه به مشخصات تعریف شده، در حالت های سالم و آسیب دیده جزئی به خوبی رسم شده اند و آسیب های جزئی با شدت های مختلف، به درستی تشخیص داده شده اند. جهت بررسی همبستگی منحنی های شکنندگی نیروهای هارمونیک در دو حالت آسیب دیده و سالم نیز دو معیار جدید PCOMAC و PDI معرفی شدند که نتایج این مقاله نشان می دهند که معیار PCOMAC معیار بسیار مناسبی جهت بررسی همبستگی منحنی های شکنندگی نیروهای هارمونیک می باشد.

Keywords:

Health monitoring , Damage detection , bridge piers , fragility curves , پایش سلامت , تشخیص خسارت , پایه های پل , منحنی های شکنندگی