تشخیص خرابی در پل کابلی مبتنی بر ویژگی‌های مود تجربی مؤثر در تبدیل موجک تجربی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، گروه عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 استادیار، گروه عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

4 استادیار، گروه عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

doi
10.22060/ceej.2020.16849.6368
چکیده

شناسایی هوشمندانه خسارت در سازه­های زیربنایی از جمله پل­ها به منظور بهبود عملکرد پیش­بینی آسیب و کاهش هزینه نگهداری ضروری است. بنابراین، توسعه روش­های کارآمد برای تشخیص به موقع آسیب در سازه­ و تصمیم­گیری نسبت به تعمیر آن از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مقاله، یک روش جدید مبتنی بر ویژگی­های باند فرکانسی مؤثر در تحلیل تبدیل موجک تجربی به منظور تشخیص آسیب در پل کابلی ارائه شد که شامل دو بخش است: (1) پردازش سیگنال و استخراج ویژگی، (2) تشخیص آسیب با استفاده از ترکیب ویژگی­های مؤثر. در بخش اول، داده­های پاسخ سازه با استفاده از تبدیل موجک تجربی به مودهای تجربی تجزیه گردید و مجموعه­ای از ویژگی­­ها به عنوان مشخصه حساس به خرابی از طیف فرکانس مودها استخراج شد. به منظور ارزیابی نتایج از طبقه­بند ماشین بردار پشتیبان استفاده گردید. در بخش دوم، برای کاهش خطای الگوریتم شناسایی آسیب، با استفاده از روش­های انتخاب ویژگی، یک زیرمجموعه بهینه حاوی اطلاعات مربوط به آسیب سازه­ای شامل ترکیبی از ویژگی­های مهم به عنوان شاخص خرابی تعیین گردید. برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی از داده­های پاسخ پل کابلی یونگ استفاده شد. نتایج نشان داد که دومین و سومین مود تجربی حاصل از تحلیل موجک تجربی حاوی اطلاعات مرتبط با خرابی بوده و بکارگیری طیف فرکانسی متناظر آن در فرآیند استخراج ویژگی، عملکرد شناسایی را نسبت به روش­های متداول حدود 5 درصد بهبود می­دهد. همچنین استفاده از ترکیب ویژگی­های مؤثر بجای یک ویژگی تنها، دقت شناسایی را به­ حدود 94 درصد افزایش می­دهد.