Table of Contents

הקדמה: התפקיד הקריטי של נתוני סטרין בבטיחות ברידג'

מדדי מתח הגשר הם בין הכלים האמינו ביותר להערכת השלמות המבנית של תשתיות ההזדקנות.במהלך בדיקות חובה - בין אם ביקורים שגרתיים דו-שנתיים או הערכות שלאחר רעידות אדמה, שיטפון או משאיות כבדות עומס יתר - החיישנים האלה מספקים הוכחה כמותית של כיצד גשר מגיב לכוחות אמיתיים בעולם.

הצי המתרחב של גשרים מחומצים של חיישן בארצות הברית - מונע על ידי תוכניות כגון תוכנית ביצועי גשר ארוך טווח של הממשל הפדרלי - עושה פרשנות נתונים מיומן יותר קריטי מאשר אי פעם. Misread a transient הספייק כפצח, או ביטול חיץ איטי כי אותות התיישבות, יכול להוביל לאזעקות שקריות יקרות או כישלונות מופחתים כאן אנחנו לגשר על הפער הזה בין איסוף נתונים והבנה מבנית.

יסודות של טכנולוגיית סטרין גאוג'י עבור ברידג' Inspections

איך סטרין גאגס עובד על גשר פלדה ו Concrete

מד זן ממיר את השינוי המיקרוסקופי לאות חשמליות מדידה. הסוג הנפוץ ביותר עבור בדיקות שדה הוא מד ה- חסימה המחוברת, המורכב מתבנית מתכת דקה המלוטשת על גב גמישה.כאשר אלמנט הגשר מתפוגג תחת עומס, את הסיעה או הדחיסות, משנה את ההתנגדות החשמלית שלה.

חיישני סיבים אופטיים Bragg grating (FBG) צברו את התווך בעשור האחרון, המציעים מדידות מרובותxed, מהירות גבוהה לאורך סיבים בודדים.ה היתרון העיקרי שלהם ניטור ברמה צי הוא היכולת להטביע מספר נקודות מדד בכבל אחד, צמצום העבודה ההתקנה ומורכבות המתפתלת.לא משנה סוג, כל הזנים דורשים הכנה זהירה, דביקה או הגנה על הסביבה כדי לייצר נתונים.

גורמי התקנה שמשפיעים באופן ישיר על איכות המידע

הצעד הראשון בפירוש הוא לדעת היכן וכיצד המד הותקנו מיקומים קריטיים - בתוך תוחלת של ג'רדרים, ליד נושאים, בנוקשות אינטרנט, ועל כובעי פיאר - צריך להתאים את מטרות הבדיקה. Aמד ממוקם 2 אינץ' הרחק מאזור ננול יציג התפלגות זנים שונה מאשר אחד ממוקם ישירות על אזור החום המוחזק, כולל מדחום (מסמך קבוע, מדפס), או מדפסת שטח אחורית, או מדפסת, או מדפסת שטח אחורית, או מדפסת, או מדפסת, או מדפסת, או מדפסת שטח אחורית, או מדבקה, או מדפסת, או מדפסת שטח אחורית, או מדפסת, או מדפסת, או מדפסת שטח אחורית, או מדבקה, או מדבקה, או מדבקה, על פני השטח מעוגל, או מדבקה, על פני השטח המצמדה, על פני השטח הקדמית, בזמן שגובה על פני השטח המצמד ישירות על פני השטח המגובה על פני השטח הקדמית, או מדבקה, או מדבקה, על פני השטח המגובה על פני השטח המגובה ישירות על פני השטח המגובה על פני השטח המגובה על פני השטח המגובה על פני השטח המגובה על פני השטח

פיצוי טמפרטורה בנוי ברוב המערכות המודרניות באמצעות מדמי דימי המוצב על דגימה לא מחוסנת, תרמית זהה, או באמצעות תיקון תוכנה המבוססת על חיישן טמפרטורה נפרד.כאשר בודקים נתונים שדה, תמיד לבדוק אם הפיצויים היו פעילים - נתונים לא מתוחכמים יכולים להראות תנודות תרמיות יומיות של 200 ⁇ , מסיכות בקלות אותות של עומס שירות של 50 ⁇ .

רכישת נתונים וקידום: ניקוי אות Raw

דרישות נפיחות וסינון

נתוני לחץ הגשר נופלים לשני משטרים: סטטי (או קוואסי-סט) מעומס מת, מצמרר ארוך טווח, מחזורי טמפרטורה יומיים, הרץ מתנועה, רוח ואירועים סיסמית' (או קוואסי-סטטיים) מרשומות מערכת בדיקה טיפוסית ב 10-50 ⁇ עבור מגמות סטטיות ו -100-200 הרץ עבור ניתוח דינמי.

מסננים נמוכים דיגיטליים - Butterworth or Chebyshev - רעש חשמלי (60 הרץ לחות מקווי חשמל, התערבות נתוך) ו רטט גבוה- ⁇ - ⁇ - עם זאת, מסננים עם תדרים קיצוץ אגרסיבי יכול גם להגביר תגובה מבנית אמיתית, במיוחד עבור אירועים פתאומיים כמו גלגל מכה סכר הרחבה.

טמפרטורה ותיקון

גם עם מדמי דימי, השפעות תרמיות שאריות נשארות לעתים קרובות.המקדם של התרחבות תרמית (11.7 × 10-6 / ° C) פירושו שינוי טמפרטורה 10 מעלות צלזיוס מייצר בערך 117 ⁇ - ניתן לחיות עומסים ממשאיות כבדות.מהנדסים חייבים להכפיף את הרכיב המושרה תרמי באמצעות תיעוד בו זמנית או תוקפנות ליניארית מודלית נגד אם לא ניתן למדוד את המשקל הנכון הוא בדרך כלל על פני גשר קלמנט רגיל.

מידע על פרופיל תחת תנאים שונים

Static (Dead לטעון) לעומת דינמי (כבד מטען) סטרין

עומס מת מייצג את הלחץ הנוכחי אי פעם מהמשקל של הגשר, עומס סופר-מכוס, ותיקון קבוע. בגלי פלדה, עומס מת עשוי להיות 150 ⁇ באמצע תוחלת החיים, המיוצר על ידי משאית חולפת, יכול להיות עומס 100-300 ⁇ . יחס של עומס חי לעומס מת עוזר להעריך מהנדסים אם הגשר מתקרב ליכולתו של AASHros.

כאשר משאית חוצה, זמן הזנים-היסטוריה מראה דפוס אופייני: עלייה הדרגתית כמו המשאיות מתקרב, שיא ישירות על המד, ועלייה סימטרית של פסגות - גבוה יותר בצד אחד - יכול לחשוף בעיות הפצה. לדוגמה, אם זן חוצה-ג'ירד יותר הוא 20% מימין מאשר שמאל תחת עומס מרכזי, המבנה עשוי להיות בעל עומס גבוה יותר או מידרדר קשרים בין-מדומים למהנדסים מקוריים.

השטרות הארוכים והפרשנות שלהם

זנים חמים שולטים בתיעוד ארוך טווח. A רציף 48 שעות עקבות מראה מחזור יומי סינוסי: שיא בשעה 3 p.m, trough at 4 בבוקר עבור גשרים פלדה, הצורה עוקבת אחר טמפרטורת האוויר; עבור גשרים קונקרטיים, זמן lag של 1-3 שעות מנוחה קיים עקב פיקוח תרמי על דלקת תחתית; כאשר לבדוק במהלך גלי חום קיצוניים, לשים לב לאינטראקציה בין עומס תרמי לבין חי ניתוח עיגולים נמוך יותר מ 200 גרם לחץ נמוך יותר מכווץ נמוך יותר מגובה על פני השטח של נקום, עלול להוסיף מתח נמוך יותר מאשר סגסוגת אחורית חום.

אינדיקטורים סטרקטיים מרכזיים דרבירד מ- Strain Data

מיקום הציר הנוטרלי: נקודת מפנה מוקדמת

עבור גלר מורכב פלדה, הציר נייטרלי תיאורטי (NA) מחושב מן המאפיינים של סעיף משתנה.אבל מדידה של NA בפועל מזנים זוגות ממוקמים על העליון ותחתית flanges מגלה את הפעולה המורכבת האמיתית.אם NA משתנה כלפי מטה ביחס לתכנון, הסיפון הבטון עשוי סדק או אבוד חיבור הרהר (מצטבר) A Shift למעלה מעלה מצביע על פעולה מורכבת לא מ 510% של שינויים גלויים יותר על פני שטח של סדקים).

המונחים: Transverse Behavior

עיצוב גשר מודרני מניח כי מספר ג'יפים חולקים את העומס. pin מדמונים ממוקמים על גורדינים סמוכים תחת מבחן עומס חי יכול למדוד את גורם ההפצה בפועל (DF) עבור משאית נתונה, למדוד את הנטל על כל גלדר, לסכם אותם, ולאחר מכן compute כל שבריר של girder יש מדד DF לערכי AASHTO (למשל, 0 עבור CER עבור החלק החיצוני של platd) למעשה, אם אתה יכול להגדיל את ה-APTD.

Fatigue Cycle Counting and Cumulative damage

גשרים פלדה נכשלים בעייפות זמן רב לפני שהם נכנעים.כל מעבר משאית הוא מחזור מתח אחד.האלגוריתם ספירת הגשם תמצית מחזורים מן ההיסטוריה של הזן אקראי זמן-זמן, עבור תנועה כביש טיפוסי, יומי של 500-2,000 מחזורים הוא נפוץ, אבל מאוד סחרחורת יכול לראות 5,000 מחזורים נוספים ליום.

שיטות ניתוח מתקדמות לפרשנות צי-הסקר

זמן-Series Trend Analysis and Baseline Drift

עבור ניטור ארוך טווח של צי גשר, הקמת קו בסיס חיוני. לאסוף נתונים מתוחים במשך שבועיים לפחות תחת תנועה רגילה וטמפרטורות עונתיות קיצוניות. השתמש ממוצע נע (24 שעות חלון) כדי להחליק את הווריאציות היומיות. מגמה חיובית במי מיקרוסמנט ממוצע במשך חודשים מצביע על עומס מת גדל (למשל, ספיגה מים בטון, הצטברות של פסולת) או אובדן חלקי.

כאשר גשר הוא מופעל עם מגוון צפוף של מדדי זנים (למשל, כל 5 מ ' לאורך גלדר), צורות מצב הזן יכול לתפוס את המיקום של נזק נקודות נזק, התדרים הטבעיים של המבנה וצורות מצב מופיעים בתגובה זן. a נוקשות מקומית (crack, אובדן פעולה מורכבת) משנה את הייבוש במיקום זה.

Machine Learning Approachs: Classification of Load Events

עם שנים של נתונים מ צי של חיישנים, פרשנות ידנית הופכת לא מעשית.סופרוודי מודלים למידה (זרמים יערות, מכונות תמיכה-אדריכל) יכול לסווג את העורקים של זמן מתוחים לסוגים: תנועה רגילה, משאית מועתקת יתר, זעזועים סיסמיים, תרמיים כמו פסגות, עלייה זמן, ושטח תחת העקומה הם קלט למודל.

מלכודות נפוצות ב- Strain Gauge Data פרשנות

פסקול המשחק Static Creep עם דינמי סטרין

אחת השגיאות הנפוצות ביותר היא טעות מצמררת לטווח ארוך של הדבק או מד חזרה לשינוי מבני.אם אפס של קריאה משתנה עד 20 ⁇ במהלך חודש, אבל כל שאר המדים נשארים יציבים, הבעיה היא מקומית וסביר להניח יחסית לדיד.תמיד חוצה את הגבול עם לפחות שני מדדים סמוכים.

התעלמות מהשפעתם של בריחת

(בגשרים עם עומסים מודרים או קפואים, העברה של עומסים שונים) מד ליד נושא תקוע יציג מתח נמוך יותר על העומס הזה כי הנושא מתנגד תנועה, מה שחייב עומס על גורדינים סמוכים.הפצה מחדש זו יכולה לחקות אפקט מחזק על הגלם תקוע (מתח נמוך) תוך עומס יתר על פני שכנפיו.

המונחים: Road Surface Conditions

תגובת הזן למשאית תלויה במהירות הנהיגה ובחוספסה של הגישה סלסולמנט. Ashhole 30 מ' לפני המד יכול להרגשת התגובה הדינמית של הגשר, הגדלת המתח הניכרת ב-20–40% בהשוואה לקטע חלק.אם דו"ח הביקורת מציין תיקון כביש בין בדיקה, השינוי במתח עשוי להיות מסוללה, לא הידרדרות מבנית תמיד תואמת את השיא עם וידאו או ירידה אפשרית (Demin-W) כאשר ניתן להפחתה).

Best Practices for Bridge Fleet Strain Data

הקמת פרוטוקול נתונים סטנדרטי

כדי לעשות השוואות משמעותיות על פני צי, להגדיר פורמטים אחידים של נתונים, שיעורי דגימה, ו- אפס-הההליכי הפחתת ההשוואה של המחלקה של קליפורניה (Caltrans) Bridge Guide ממליץ מינימום של 30 ימים של נתונים בסיס עבור כל התקנה חדשה של מד, עם דו"ח יומי של דקות, max ו- microstrainsate. זה הופך את ההתייחסות לכל בדיקות עתידיות להשתמש פלטפורמת אחסון בענן המבוססת על ידי מספר פעמים, אשר מציעים באופן אוטומטי, תכונות זמן פנויות, וספקות, כלומר, כלומר, כלומר, נתונים סטנדרטיות, כלומר, כגון אינדקס נתונים.

שילוב נתונים סטרין עם בדיקה חזותית ובדיקה לא הרסנית

נתונים סטרין לבד לא יכולים לאשר סדק - זה רק מצביע על כך שמשהו השתנה במסלול העומס.לאחר anomaly מעוגן, לפרוס בדיקות קוליות, בדיקת חלקיקים מגנטית, או מכ"ם חודר קרקע כדי לאמת. A דוגמה מוכחת: מד זן מראה עלייה של 30% במתח רבילי ליד פער אינטרנט עורר סריקה קולית, אשר מצא סדקים 2 אינץ' שהיה בלתי נראה לעין העירומה.

המונחים: periodic Verification

מדד סטרין נסחף לאורך שנים.תוכנית תגמול כל שלוש עד חמש שנים, או אחרי כל אירוע שעלול לפגוע בחיישן (שביתה מאירה, רטט בנייה סמוך, אפקט הריסות הצפה) כרוך ביישום עומס ידוע (משאית של משקל ידוע) ומדידה את הלחץ, ולאחר מכן השוואתו לגורם החייאה המקורי.

מחקרים אמיתיים: שיעורים למדו מהשדה

מקרה 1: התעלמות מחבילת Composite שנתפסה על ידי Neutralציר Shift

במהלך בדיקה שגרתית של גשר מורכב פלדה בן 30, מהנדס ציין כי ציר נייטרלי עבר 80 מ"מ (כ 8% עומק החלק) במשך שנתיים. נתוני סטרין מלמעלה הראו ירידה בדחיסה, בעוד המתח השברירי התחתון נשאר יציב.תבנית זו קלאסית להפסד של חיבור של חרס פלדה בממשק שלאחר מכן, בדיקה מאוחרת של הפרדה, ודוחקת לחץ עמוק בתוך גשר מחוספסת תנועה, היה חסר תקדים.

מקרה 2: עומס יתר על ידי Peak Strain Ratios

חיישן משקל-in-motion (WIM) ומד זן על גשר ג'רנדר בינוני גרף משאית המייצר 450 ⁇ - כמעט כפול טווח הלחץ העיצוב עבור אותו פרט.האירוע נרשם ב 3 בבוקר, כאשר הטמפרטורה המביעה הייתה נמוכה, צמצום תרומתם התרמית של מצלמות אכיפת המשאיות תפסה את הצלחת המשאית, והוא צוטט לניתוח פוסט-טרף הראו כבר 15 שנות פעילות מוכחת של מחזור חיים של 15 שנים של לחץ דם.

מסקנה: להפוך את Raw Strain ל-Smart Asset Management

בין נתוני מדד גשר הוא לא מעשה פסיבי של מספרי קריאה - זהו תהליך אבחון פעיל הממתחת פיזיקה חיישן, מכניקה מבנית וידע פיקוח מעשי.עבור צי של גשרים, שימוש עקבי של הטכניקות המתוארות כאן - מעקב צירים נייטרלי, עומס גורמים, עומס הפצה, ספירת מחזור עייפות, ותגמול תרמי - מונעים מיקרוסולם גולמי לתוך לוח נתונים מקיף.המטרה אינה להחליף את המהנדס מנוסה אלא גם החלטות דומות, מקבלות יותר, אלא תיקונים מהירים יותר, ודמיוניים, מקבל יותר, מוחלף, ודמיוני חליפין - מוחלף - מתחליפיים יותר, ודמיוניים יותר, וגמישות, ופיצולציה תרמי - מונעים יותר, מתחליפים של מיקרו-מדומים יותר לתוך מערכת העצבים, ומחייבת - מונעים יותר לתוך מערכת העצבים, ומחייבת - ממריצים יותר לתוך מערכת העיכול לתוך מערכת העיכול לתוך לוח המחומים חלופיים יותר לתוך מערכת הבריאות מקיפה יותר.

בעוד שחיישנים הגשר הופכים זולים יותר ויותר מחוספסים, נפח הנתונים רק יגדל.הסוכנויות האלה שמשקיעות כעת באימון צוותי הביקורת שלהם בפירוש הנתונים – עם כלי תוכנה ופרוטוקולים התייחסות – ישיגו מבנים בטוחים יותר בעלות מחזור חיים נמוכה יותר.התגמול האולטימטיבי: גשרים שממשיכים לשרת את הציבור ללא תקלות הפתעה, הרבה לפני החיים המקוריים שלהם.

לקריאה נוספת, להתייעץ עם ה-FLT:0 [FHWA Bridge Engineeringciophalph: 1:1 ו- The FLT:2AISC Bridge Design ManualFLT 3] עבור הליכים מפורטים של הערכה.