Civil infrastructures, such as bridges and tunnels are most important assets and their failure during service will have significant economic and social impact in any country. Behavior of a bridge can be evaluated only through actual monitoring/measurements of bridge members under the loads of interest. Theoretical analysis alone is not a good predictor of the ability of a bridge. In some cases, theoretical analyses can give less effect than actual since theoretical analyses do not consider the actual condition of the bridge, support conditions, level of corrosion and damage in members and connections etc. Hence actual measurements of bridge response should be considered in making decisions on structural integrity, especially in cases of high value bridges (large spans and major crossings). This paper describes in detail the experimental investigations carried out on an open web type steel railway bridge. Strain gages and displacement transducers were installed at critical locations and responses were measured during passage of locomotives. Stresses were evaluated and extrapolated to maximum design loading. The responses measured from the bridge were within the permissible limits. The methodology adopted shall be used for assessing the structural integrity of the bridge for the design loads.
This paper introduces an approach to the realization of an ICT-based bridge remote monitoring system that enables real-time monitoring and controlled adjustments for unexpected heavy loads and also for damaging earthquakes or typhoons. In this paper, an integrated bridge remote monitoring system called the "Intelligent Bridge", which consists of a stand-alone monitoring system (SMS) and a web-based Internet monitoring system(IMS), was developed for not only bridge maintenance but also as an application for a para-stressing bridge system. To verify the possibility of controlling the actual structural performance of an "Intelligent Bridge", a model 2-span continuous cable-stayed bridge with adjustable cables was constructed. The experimental results demonstrate that the implemented monitoring system supplies detailed and accurate information about bridge behaviour for further evaluation and diagnosis, and it also opens up prospects for future application of a web-based remote system to actually adjust in-service bridges under field conditions.
Kaloop, Mosbeh R.;Elsharawy, Mohamed;Abdelwahed, Basem;Hu, Jong Wan;Kim, Dongwook
Smart Structures and Systems
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v.26
no.5
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pp.667-680
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2020
This study aims at reporting a systematic procedure for evaluating the static and dynamic structural performance of steel bridges based on a short-period structural health monitoring measurement. Sungsu bridge located in Korea is considered as a case study presenting the most recent tests carried out to examine the bridge condition. Short-period measurements of Structural Health Monitoring (SHM) system were used during the bridge testing phase. A novel symmetry index is introduced using statistical analyses of deflection and strain measurements. Frequency Domain Decomposition (FDD) is implemented to the strain measurements to estimate the bridge mode shapes and damping ratios. Furthermore, Markov Chain Monte Carlo (MCMC) is also implemented to examine the reliability of bridge performance while ambient design trucks are in static or moving at different speeds. Strain, displacement and acceleration were measured at selected locations on the bridge. The results show that the symmetry index can be an efficient and useful measure in assessing the steel bridge performance. The results from the used method reveal that the performance of the Sungsu bridge is safe under operational conditions.
The performance evaluation of existing structures is important to study the safety of those structures with changing the loads over the lifetime of structures. Therefore, this study aims at evaluating the Seong-Su bridge, Seoul, Korea, using structural health monitoring (SHM) system. The static and dynamic tests are used to assess the behavior of the bridge. The statistical and wavelet analyses are used to demonstrate the behavior of the bridge in the time and frequency domains. The previous SHM results are used to assess the bridge performance. The results of this study show that the bridge performance under static and dynamic loads is safe in time and frequency domains.
The Jiangyin Bridge is a suspension bridge with a main span of 1385 m over the Yangtze River in Jiangsu Province, China. Being the first bridge with a main span exceeding 1 km in Chinese mainland, it had been instrumented with a structural health monitoring (SHM) system when completed in 1999. After operation for several years, it was found with malfunction in sensors and data acquisition units, and insufficient sensors to provide necessary information for structural health evaluation. This study reports the SHM system upgrade project on the Jiangyin Bridge. Although implementations of SHM system have been reported worldwide, few studies are available on the upgrade of SHM system so far. Recognizing this, the upgrade of original SHM system for the bridge is first discussed in detail. Especially, lessons learned from the original SHM system are applied to the design of upgraded SHM system right away. Then, performance assessment of the bridge, including: (i) characterization of temperature profiles and effects; (ii) recognition of wind characteristics and effects; and (iii) identification of modal properties, is carried out by making use of the long-term monitoring data obtained from the upgraded SHM system. Emphasis is placed on the verification of design assumptions and prediction of bridge behavior or extreme responses. The results may provide the baseline for structural health evaluation.
The dynamic performance of railway bridges under high-speed trains draws the attention of bridge engineers. The vibration issue for long-span bridges under high-speed trains is still not well understood due to lack of validations through structural health monitoring (SHM) data. This paper investigates the correlation between bridge acceleration and train speed based on structural dynamics theory and SHM system from three foci. Firstly, the calculated formula of acceleration response under a series of moving load is deduced for the situation that train length is near the length of the bridge span, the correlation between train speed and acceleration amplitude is analyzed. Secondly, the correlation scatterplots of the speed-acceleration is presented and discussed based on the transverse and vertical acceleration response data of Dashengguan Yangtze River Bridge SHM system. Thirdly, the warning indexes of the bridge performance for correlation scatterplots of speed-acceleration are established. The main conclusions are: (1) The resonance between trains and the bridge is unlikely to happen for long-span bridge, but a multimodal correlation curve between train speed and acceleration amplitude exists after the resonance speed; (2) Based on SHM data, multimodal correlation scatterplots of speed-acceleration exist and they have similar trends with the calculated formula; (3) An envelope line of polylines can be used as early warning indicators of the changes of bridge performance due to the changes of slope of envelope line and peak speed of amplitude. This work also gives several suggestions which lay a foundation for the better design, maintenance and long-term monitoring of a long-span high-speed bridge.
This study has been motivated to examine the performance of a wireless sensor system under the typhoons as well as to analyze the effect of the typhoons on the bridge's vibration responses and the variation of cable forces. During the long-term field experiment on a real cable-stayed bridge in years 2011-2012, the bridge had experienced two consecutive typhoons, Bolaven and Tembin, and the wireless sensor system had recorded data of wind speeds and vibration responses from a few survived sensor nodes. In this paper, the wireless structural health monitoring of stay cables under the two consecutive typhoons is presented. Firstly, the wireless monitoring system for cable-stayed bridge is described. Multi-scale vibration sensor nodes are utilized to measure both acceleration and PZT dynamic strain from stay cables. Also, cable forces are estimated by a tension force monitoring software based on vibration properties. Secondly, the cable-stayed bridge with the wireless monitoring system is described and its wireless monitoring capacities for deck and cables are evaluated. Finally, the structural health monitoring of stay cables under the attack of the two typhoons is described. Wind-induced deck vibration, cable vibration and cable force variation are examined based on the field measurements in the cable-stayed bridge under the two consecutive typhoons.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.13
no.2
s.54
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pp.189-198
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2009
In this paper, the performance of bridge health monitoring system(BHMS) installed in suspension bridge was tested and the field loading tests have been done by using BHMS to get quantitative results on the response of bridge. Before the field tests, globally structural analysis was performed to verify and estimate the test results and the static and dynamic field loading tests were carried out. Depending on comparison with results of field tests and structural analysis, field tests results were evaluated as 30%~50% less than structural analysis results, so it was confirmed that the bridge has excellent structural performance. Therefore field test results were measured within an acceptable error range, so it is verified that the BHMS in the bridge has been reliable and efficient.
In this study, the periodic seismic performance evaluation scheme is proposed using a structural health monitoring system in terms of seismic fragility. An instrumented highway bridge is used to demonstrate the evaluation procedure involving (1) measuring ambient vibration of a bridge under general vehicle loadings, (2) identifying modal parameters from the measured acceleration data by applying output-only modal identification method, (3) updating a preliminary finite element model (obtained from structural design drawings) with the identified modal parameters using real-coded genetic algorithm, (4) analyzing nonlinear response time histories of the structure under earthquake excitations, and finally (5) developing fragility curves represented by a log-normal distribution function using maximum likelihood estimation. It is found that the seismic fragility of a highway bridge can be updated using extracted modal parameters and can also be monitored further by utilizing the instrumented structural health monitoring system.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.11
no.5
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pp.108-122
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2001
As bridge design is advancing toward the performance-based design. it becomes increasingly important to monitor and re-evaluate the long-term structural performance of bridges. Such information is essential in developing performance criteria for design. In this research. sensor systems for long-term structural performance monitoring have been installed on two highway bridges. Pre1iminary vibration measurement and data analysis have been performed on these instrumented bridges. On one bridge, ambient vibration data have been collected. based on which natural frequencies and mode shapes have been extracted using various methods and compared with those obtained by the preliminary finite element analysis. On the other bridge, braking and bumping vibration tests have been carried out using a water truck In addition to ambient vibration tests. Natural frequencies and mode shapes have been derived and the results by the breaking and bumping vibration tests have been compared. For the development of a three dimensional baseline finite element model, the new methodology using a neural network is proposed. The proposed one have been verified and applied to develop the baseline model of the bridge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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