The Hålogaland Bridge: Virtual sensing for reconstruction of dynamic response

• Main Author: Skrede, Joar Olsen
• Format: Dissertation
• Language: English

Vindlaster er en kritisk faktor i design og analyse av lange hengebruer. På grunn av de lange spennene og slankheten til konstruksjonen er de spesielt sårbare for vindlaster. Omfattende overvåkning av slike konstruksjoner er utfordrende, da det krever et stort antall sensorer. Modal ekspansjon, en ny metode innen strukturell helseovervåkning, gjør det mulig å estimere responsen i punkter utenfor sensorene ved hjelp av et begrenset antall sensorer og numeriske modeller. Denne metoden muliggjør bestemmelse av materialspenninger og overvåkning av strukturell integritet over tid, med færre sensorer. Denne oppgaven anvender modal ekspansjon på Hålogalandsbrua i Norge. To numeriske eksempler gjennomføres, en enkel skjærramme, og et eksempel basert på den numeriske modellen av Hålogalandsbrua. Metodikken inkluderer påføring av laster og deretter løsning av bevegelseslikningen for å få responsdata. Disse dataene blir tillagt konstruert støy før et utvalg av modene velges for å reestimere den dynamiske responsen. I de numeriske eksemplene vil studien undersøke sensorplassering og andre faktorer som påvirker resultatkvaliteten. Det er tydelig fra denne oppgaven at individuelle sensorsplasseringer er fordelaktig for å øke datauavhengigheten og dermed øke informasjonsmengden. I tillegg viser det seg installasjon av ekstra sensorer nær midtspennet øker metodens robusthet. Resultatene indikerer at mens modal ekspansjon muliggjør estimering av responsen utenfor sensorlokasjoner, vil ikke sensoroppsettet på Hålogalandsbrua gjøre det mulig å fange hele den dynamiske responsen. Hovedhypotesen er at datalikhet fører til at antallet moder som kan inkluderes i analysen ikke er tilstrekkelig for å rekonstruere høyere frekvente moder. Til tross for utfordringene viser rammeverket for modal ekspansjon stort potensial for sanntidsovervåkning av konstruksjoner. Funnene understreker viktigheten av å optimalisere sensorplassering og anvende robuste databehandlingsteknikker for å forbedre nøyaktigheten og påliteligheten av modal ekspansjon. Denne masteroppgaven bidrar til å gi innsikt i praktisk bruk av modal ekspansjon for store konstruksjoner, og gir anbefalinger for fremtidig forskning og anvendelse av systemer for strukturell overvåkning.