Structural health monitoring of steel truss bridge based on changes in modal properties was investigated in this study. Vibration measurements with five sensors were conducted at an existing Warren truss bridge with partial fractures in diagonal members before and after an emergency repair work. Modal properties identified by the Eigensystem Realization Algorithm showed evidences of increases in modal damping due to the damage in diagonal member. In order to understand the dynamic behavior of the bridge and possible mechanism of those increases in modal damping, theoretical modal analysis was conducted with three dimensional frame models. It was found that vibrations of the main truss could be coupled internally with local vibrations of diagonal members and the degree of coupling could change with structural changes in diagonal members. Additional vibration measurements with fifteen sensors were then conducted so as to understand the consistency of those theoretical findings with the actual dynamic behavior. Modal properties experimentally identified showed that the damping change caused by the damage in diagonal member described above could have occurred in a diagonal-coupled mode. The results in this study imply that damages in diagonal members could be detected from changes in modal damping of diagonal-coupled modes.
Railway truss bridges are amongst the essential structures in railway transportation. Minimization of the construction and maintenance costs of these trusses can effectively reduce investments in railway industries. In case of railway bridges, due to high ratio of the live load to the dead load, the moving load has considerable influence on the bridge dynamics. In this paper, optimization of the railway truss bridges under moving load is taken into consideration. The appropriate algorithm namely Hyper-sphere algorithm is used for this multifaceted problem. Through optimization the efficiency of the method successfully raised about 5 percent, compared with similar algorithms. The proposed optimization carried out on several typical railway trusses. The influences of buckling, deformation constraints, and the optimum height of each type of truss, assessed using a simple approximation method.
This paper proposes the use of transmissibility functions combined with a machine learning algorithm, Artificial Neural Networks (ANNs), to assess damage in a truss bridge. A new approach method, which makes use of the input parameters calculated from the transmissibility function, is proposed. The network not only can predict the existence of damage, but also can classify the damage types and identity the location of the damage. Sensors are installed in the truss joints in order to measure the bridge vibration responses under train and ambient excitations. A finite element (FE) model is constructed for the bridge and updated using FE software and experimental data. Both single damage and multiple damage cases are simulated in the bridge model with different scenarios. In each scenario, the vibration responses at the considered nodes are recorded and then used to calculate the transmissibility functions. The transmissibility damage indicators are calculated and stored as ANNs inputs. The outputs of the ANNs are the damage type, location and severity. Two machine learning algorithms are used; one for classifying the type and location of damage, whereas the other for finding the severity of damage. The measurements of the Nam O bridge, a truss railway bridge in Vietnam, is used to illustrate the method. The proposed method not only can distinguish the damage type, but also it can accurately identify damage level.
A new torsional analysis method for multiple cell box based on the Softened Truss Model Theory was developed. This softened truss model unifies shear and torsion to address the problem associated with a torque applied on a box. The model should be very useful for the analysis of a reinforced concrete box under torque, especially for the bridge superstructure with multiple cell box sections.
Kim, Hyo-Jin;Park, Sang-il;Bae, Gi-Hoon;Lee, Sang-Ho
Journal of Korean Society of societal Security
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v.3
no.1
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pp.33-42
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2010
This study predicts the stress history for truss bridge with local damages by using global-local model combination method. For this end, the global structure is modeled by 3D frame elements and the selected local details are modeled by shell elements. Then superposition principle enable the global-local model to be combined interactively. Because the frame model cannot consider the rigidity of gusset plate and the interation of structural members due to the complexity of stress distribution in truss connection. The section modification factors are proposed to calibrate the stiffness of global frame element. The global-local model combination is verified by comparing the numerical results with experimental data obtained from the proof loading test to the operating truss bridge. Furthermore, stress histrories of the truss bridge are generated in the consideration of the rigidity of truss connection with local damage by using the combination method.
This paper uses dynamic computer simulation techniques to develop and apply a multi-criteria procedure using non-destructive vibration-based parameters for damage assessment in truss bridges. In addition to changes in natural frequencies, this procedure incorporates two parameters, namely the modal flexibility and the modal strain energy. Using the numerically simulated modal data obtained through finite element analysis of the healthy and damaged bridge models, algorithms based on modal flexibility and modal strain energy changes before and after damage are obtained and used as the indices for the assessment of structural health state. The application of the two proposed parameters to truss-type structures is limited in the literature. The proposed multi-criteria based damage assessment procedure is therefore developed and applied to truss bridges. The application of the approach is demonstrated through numerical simulation studies of a single-span simply supported truss bridge with eight damage scenarios corresponding to different types of deck and truss damage. Results show that the proposed multi-criteria method is effective in damage assessment in this type of bridge superstructure.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2007.04a
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pp.809-812
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2007
Automatic generation method of structural analysis model data for a truss bridge is presented through 3-D bridge information modeling based on Industry Foundation Classes(IFC). The mapping schema is proposed between a steel bridge information model based on STEP and a truss bridge information model based on the IFC. The geometry information from mapping is presented by IFC model, and SAP 2000 that can import the IFC file performs the structural analysis. Numerical analysis for a truss bridge is performed in this paper.
This paper presents the status improvement of an old damaged deck type rural road steel truss bridge through the modal parametric study after partial retrofitting. The dynamic and static tests on bridge were carried out as in damaged state and after partial retrofitting. The dynamic testing on the steel bridge was carried out using accelerometers under similar environmental conditions with same speed of the moving vehicle. The comparison of the modal parameters i.e., frequency, mode shape mode shape curvature, modal strain energy, along with the deflection parameter are studied with respect to structural analytical model parameters. The status up gradation for the upper and downstream truss obtained was different due to differential level of damage in the bridge. Also after retrofitting the structural elemental behavior obtained was not same as desired. The damage level obtained through static tests carried out using total station indicated further retrofitting requirement.
Aim of this paper is to apply to a steel truss bridge a methodology that takes into account the consequences of extreme loads on structures, focusing on the influence that the loss of primary elements has on the structural load bearing capacity. In this context, the topic of structural robustness, intended as the capacity of a structure to withstand damages without suffering disproportionate response to the triggering causes while maintaining an assigned level of performance, becomes relevant. In the first part of this study, a brief literature review of the topics of structural robustness, collapse resistance and progressive collapse takes place, focusing on steel structures. In the second part, a procedure for the evaluation of the structural response and robustness of skeletal structures under impact loads is presented and tested in simple structures. Following that, an application focuses on a case study bridge, the extensively studied I-35W Minneapolis steel truss bridge. The bridge, which had a structural design particularly sensitive to extreme loads, recently collapsed for a series of other reasons, in part still under investigation. The applied method aims, in addition to the robustness assessment, at increasing the collapse resistance of the structure by testing alternative designs.
Kim, Hee-Ju;Jun, Myung-Il;Cho, Eun-Sang;Hwang, Won-Sup
Journal of the Korean Society for Railway
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v.14
no.2
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pp.137-142
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2011
A bimodal tram is a new design vehicle introduced to improve a current transportation system, and it has advantages of a bus and a subway. A pipe truss bridge, an exclusive road of the bimodal tram, is constructed for introduction of the bimodal tram. An analysis of dynamic response characteristics is required because this new bridge has never constructed before. A speed increasing test on the pipe truss bridge was conducted with attaching a sensor to bottom of the bridge. Also, Dynamic response characteristics were analyzed by measuring displacements, the maximum vertical and horizontal acceleration about the new bridge through the experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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