Dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses
Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2007
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | English |
| Published: |
Chulalongkorn University
2011
|
| Online Access: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/15409 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Chulalongkorn University |
| Language: | English |
| id |
th-cuir.15409 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Chulalongkorn University |
| building |
Chulalongkorn University Library |
| country |
Thailand |
| collection |
Chulalongkorn University Intellectual Repository |
| language |
English |
| description |
Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2007 |
| author2 |
Tospol Pinkaew |
| author_facet |
Tospol Pinkaew Pattarapong Asnachinda |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
Pattarapong Asnachinda |
| spellingShingle |
Pattarapong Asnachinda Dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses |
| author_sort |
Pattarapong Asnachinda |
| title |
Dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses |
| title_short |
Dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses |
| title_full |
Dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses |
| title_fullStr |
Dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses |
| title_full_unstemmed |
Dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses |
| title_sort |
dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses |
| publisher |
Chulalongkorn University |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/15409 |
| _version_ |
1681409627985543168 |
| spelling |
th-cuir.154092012-03-03T12:58:34Z Dynamic axle loads identification of mutiple vehicles moving on continuous bridge from bending moment responses การหาแรงพลศาสตร์ในเพลาของยานพาหนะหลายคันเคลื่อนที่บนสะพานต่อเนื่องจากผลตอบสนองโมเมนต์ดัด Pattarapong Asnachinda Tospol Pinkaew Chulalongkorn University. Faculty of Engineering Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2007 The identification of multiple vehicle dynamic axle loads on multi-span continuous bridge is proposed. The objective is to develop a practical technique to determine dynamic axle loads of multiple vehicles based on measured bridge responses. Following the concept of inverse problem of returning bridge responses into time-varying point loads, the solution can be determined using least squares regularization optimization via singular value decomposition (SVD) method. The updated static component (USC) technique is adopted to improve the accuracy and eliminate the difficulty of an optimal regularization selection. The computer simulation and experimental studies are conducted to investigate the effectiveness of the proposed method. A small scaled model of a three-span, continuous bridge and two scaled 2-axle vehicles are designed and fabricated. Study of identification accuracy affected by related parameters including measurement noise, system modeling, vehicle mass, moving speed, axle spacing, number of vehicle axle, bridge surface roughness as well as various moving schemes of multiple vehicle travel are considered. The actual dynamic axle loads of the vehicle models during their travel are directly measured and used in accuracy evaluation. From the obtained results, it is observed that the employed technique effectively improves the accuracy and robustness of the identified loads, particularly around the internal bridge supports in which the problem of zero identified loads are eliminated. Vehicle mass, moving speed, axle spacing and bridge surface roughness significantly affect to identification accuracy. A heavy, widely spaced axle vehicle traveling with slow speed on smooth surface bridge yields better accuracy of identified axle loads than a light, closely spaced axle vehicle moving with fast speed on rough surface bridge. In addition, it is found that the method is robust and accurately identifies dynamic axle loads for all moving schemes of vehicles. No conflict of the identified axle loads during axle overlapping or passing the bridge support is observed because the axle loads are independently identified and controlled by static influence lines from the USC algorithm. The comparison between the measured and reconstructed bending moments indicates that the approach is correct. The accuracy of identified dynamic axle loads for all cases of study is within relative percentage error of 13%. Moreover, axle load identification with incomplete measurement information is investigated and recommendations toward the real application of the proposed identification system are also given. งานวิจัยนี้ได้ทำการนำเสนอวิธีการหาแรงทางพลศาสตร์ในเพลาของยานพาหนะหลายคันซึ่งเคลื่อนที่บนสะพานต่อเนื่องแบบหลายช่วง โดยมีวัตถุประสงค์จะพัฒนาเทคนิคที่เหมาะสมในการนำไปใช้งานเพื่อหาแรงทางพลศาสตร์ในเพลาของยานพาหนะจากผลตอบสนองของสะพานที่ตรวจวัด โดยอาศัยหลักการวิเคราะห์ปัญหาแบบย้อนกลับด้วยการแปลงผลตอบสนองของสะพานให้ย้อนกลับเป็นแรงกระทำแบบจุดที่เปลี่ยนแปลงค่าตามเวลา ปัญหาดังกล่าวสามารถทำการหาคำตอบได้โดยการใช้วิธีการออพติไมเซชั่นยกกำลังสองน้อยที่สุดร่วมกับวิธีซิงกูลาร์แวลูดีคอมโพซิชั่น ได้ถูกนำมาใช้และเพื่อจะปรับปรุงความถูกต้องและกำจัดความยุ่งยากในการเลือกใช้ค่าตัวแปรเรกูลาร์ไรเซชั่นที่เหมาะสมที่สุด ในงานวิจัยนี้ได้นำเทคนิคการปรับปรุงองค์ประกอบทางสถิต (USC) มาประยุกต์ใช้งานด้วย เพื่อที่จะตรวจสอบประสิทธิภาพของวิธีการหาแรงที่นำเสนอ ได้ทำการศึกษาด้วยการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์และการทำการทดสอบ แบบจำลองย่อส่วนสะพานต่อเนื่องแบบสามช่วงและแบบจำลองย่อสวนยานพาหนะแบบสองเพลาจำนวนสองคันจึงได้ถูกออกแบบ และประกอบในห้องปฏิบัติการ การศึกษาได้ทำการพิจารณาถึงผลกระทบที่มีต่อความถูกต้องของการหาแรงจากปัจจัยต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องได้แก่ สัญญาณรบกวนเนื่องจากการตรวจวัด, การจำลองระบบการหาแรง, มวล, ความเร็วในการเคลื่อนที่, ระยะห่างเพลา, จำนวนเพลาของยานพาหนะ, ความขรุขระของพื้นผิวสะพาน รวมไปถึงรูปแบบการเคลื่อนที่ที่หลากหลายอันเนื่องมาจากการสัญจรของยานพาหนะหลายคัน โดยได้ทำการตรวจวัดค่าแรงทางพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นจริงในเพลาของแบบจำลองยานพาหนะขณะเคลื่อนที่และนำไปใช้ในการประเมินความถูกต้องแม่นยำของวิธีการหาแรง จากผลการทดสอบ พบว่าเทคนิคการปรับปรุงองค์ประกอบทางสถิตนั้นเพิ่มความถูกต้องแม่นยำและมีความคงทนในการแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการปรับปรุงข้อบกพร่องจากการสูญหายของแรงในเพลาในช่วงบริเวณจุดรองรับภายในของสะพาน และยังพบว่ามวลของยานพาหนะ, ความเร็วในการเคลื่อนที่, ระยะห่างเพลา และความขรุขระของพื้นผิวสะพานมีผลกระทบต่อความถูกต้องของการหาแรงอย่างมีนัยสำคัญ ยานพาหนะที่มีมวลหนัก ระยะห่างเพลาที่ยาวและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำบนพื้นผิวสะพานที่ราบเรียบ จะสามารถหาแรงทางพลศาสตร์ในเพลาได้ถูกต้องและแม่นยำมากกว่ายานพาหนะที่มีน้ำหนักเบา ระยะห่างเพลาที่สั้นและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงบนสะพานที่มีพื้นผิวที่ขรุขระ นอกจากนั้นยังพบว่าวิธีการหาแรงมีความคงทนและสามารถหาแรงทางพลศาสตร์ในเพลาของยานพาหนะหลายคันที่เคลื่อนที่หลากหลายรูปแบบได้อย่างถูกต้องแม่นยำโดยปราศจากปัญหาการขัดแย้งระหว่างแรงในเพลาจากการเคลื่อนที่ทับซ้อนกันของยานพาหนะและการเคลื่อนที่ผ่านจุดรองรับของสะพาน เนื่องจากแรงในเพลาแต่ละแรงนั้นถูกคำนวณอย่างอิสระและถูกควบคุมด้วยเส้นอิทธิพลทางสถิตจากระเบียบวิธีของเทคนิคการปรับปรุงองค์ประกอบทางสถิต ผลการเปรียบเทียบความเทียบเคียงระหว่างสัญญาณโมเมนต์ดัดที่ตรวจวัดและที่ถูกสร้างขึ้นแสดงว่าวิธีการหาแรงที่นำเสนอนั้นมีความถูกต้อง โดยความแม่นยำของแรงทางพลศาสตร์ที่หาได้ในทุกกรณีที่ทำการศึกษามีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 13% นอกจากนี้ยังได้แสดงผลการหาแรงในเพลาในกรณีที่สัญญาณตรวจวัดไม่สมบูรณ์พร้อมให้ข้อเสนอแนะในการนำไปประยุกต์ใช้จริงด้วย 2011-06-30T02:10:54Z 2011-06-30T02:10:54Z 2007 Thesis http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/15409 en Chulalongkorn University 4673668 bytes application/pdf application/pdf Chulalongkorn University |