ارائه روش جدیدی برای تشخیص خسارت‌های جزئی در پایه پل‌های مستقیم با استفاده از منحنی‌های شکنندگی نیروهای هارمونیک

Abstract

با توجه به افزایش سن پل‌ها، تبیین و استفاده از روش‌های مؤثر شناسایی خسارت جزئی به کمک سیستم‌های پایش سلامت از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشند چراکه امکان بازسازی آسیب‌ها را قبل از افزایش خسارت مهیا می‌کنند از اهداف اصلی این مقاله، ارائه روشی مؤثر و کارآمد جهت پایش سلامت و تشخیص خسارت جزئی در پایه پل مستقیم با استفاده از منحنی‌های شکنندگی نیروهای هارمونیک و ارائه معیاری جهت نمایش همبستگی منحنی‌های شکنندگی در حالت‌های سالم و آسیب‌دیده می‌باشد 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 نرم‌افزار تخصصی طراحی پل، CSI Bridge مدل‌سازی و در ادامه صحت سنجی شده است. جهت مشخص شدن آسیب‌پذیرترین ستون جهت مدل‌سازی آسیب جهت عملیات پایش سلامت، سه رکورد زلزله متناسب با خاک محل ساختگاه به‌صورت متوالی به مدل اعمال شدند و با بررسی کاهشی که درشیب نمودارهای ممان-چرخش ایجادشده بود، میزان آسیب رخ‌داده در پایین ستون تشخیص داده شد و درنهایت مشخص شد که پایه‌های میانی بیشتر مستعد آسیب‌های لرزه‌ای بودند و عملیات پایش سلامت روی یکی از ستون‌های میانی انجام شد. جهت ترسیم منحنی‌های شکنندگی نیروهای هارمونیک ابتدا نیروهای هارمونیک به بالای ستون اعمال شدند و سپس چرخش‌های ایجادشده که در پایین ستون اندازه‌گیری شدند و با توجه به داده‌های به‌دست‌آمده و با استفاده از روابط مربوطه، منحنی‌های شکنندگی رسم شدند و شاخص شدت بیشینه‌ی نیرو و شاخص خسارت چرخش رخ‌داده در پایین ستون و سطح عملکرد تعریف‌شده‌ی فراگذشت از حالت خطی از مشخصات این منحنی‌های شکنندگی می‌باشند و برای رسم منحنی شکنندگی در حالت آسیب‌دیده نیز ابتدا نیروی زلزله موردنظر به پل اعمال شد و سپس نیروهای هارمونیک به بالای ستون موردنظر اعمال شدند. نتایج این تحقیق نشان می‌دهند که منحنی‌های شکنندگی نیروهای هارمونیک با توجه به مشخصات تعریف‌شده، در حالت‌های سالم و آسیب‌دیده جزئی به‌خوبی رسم شده‌اند و آسیب‌های جزئی با شدت‌های مختلف، به‌درستی تشخیص داده‌شده‌اند. جهت بررسی همبستگی منحنی‌های شکنندگی نیروهای هارمونیک در دو حالت آسیب‌دیده و سالم نیز دو معیار جدید PCOMAC و PDI معرفی شدند که نتایج این مقاله نشان می‌دهند که معیار PCOMAC معیار بسیار مناسبی جهت بررسی همبستگی منحنی‌های شکنندگی نیروهای هارمونیک می‌باشد.