ब्रिज हेल्थ मॉनिटरिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले संगणित ब्रिज स्टे-केबल बलों पर पवन भार विशेषताओं का प्रभाव

समय के साथ स्टे-केबल बलों के परिमाण की निगरानी करना केबल-स्टेड ब्रिज की अखंडता और सुरक्षा का आकलन करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। स्टे-केबल बलों का अनुमान लगाने के लिए विभिन्न प्रकार की पद्धतियों का प्रस्ताव दिया गया है, जिनमें से कंपन-आधारित पद्धतियां अपनी सरलता, गति और मितव्ययिता के कारण वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में सबसे व्यापक रूप से लागू की जाती हैं। अधिकांश मामलों में, केबल को उत्तेजित करने के लिए समय-समय पर किए जाने वाले प्लक टेस्ट का उपयोग किया जाता है, और केबल पर लगे एक्सेलेरोमीटर का उपयोग इसकी कंपन विशेषताओं को रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है। इसके बाद केबल बलों की गणना करने के लिए टॉट स्ट्रिंग थ्योरी (TST) लागू की जाती है। चूंकि केबल को उत्तेजित करने के लिए एक प्लक टेस्ट की आवश्यकता होती है, इसलिए इस प्रकार किए जाने वाले केबल बल माप केवल समय-समय पर ही किए जाते हैं। इस शोधपत्र में, हम स्थायी रूप से स्थापित स्ट्रक्चरल हेल्थ मॉनिटरिंग (SHM) प्रणालियों द्वारा एकत्रित पवन-प्रेरित केबल कंपन डेटा का उपयोग करके अधिक निरंतर आधार पर स्टे-केबल तन्यता बलों की सटीक गणना करने में रुचि रखते हैं। इस अध्ययन के विशिष्ट उद्देश्य हैं: (1) SHM डेटा का उपयोग करके समय के साथ ब्रिज स्टे-केबल तन्यता बलों की गणना करना और भविष्य के केबल बल गणनाओं पर लागू किए जा सकने वाले कॉन्फिडेंस इंटरवल्स (CIs) स्थापित करने के लिए परिणामों का उपयोग करना ताकि "असामान्य" मानों का पता लगाया जा सके जो ब्रिज की स्थिति में बदलाव का संकेत दे सकते हैं, और (2) उन पवन विशेषताओं (गति, झोंका और दिशा) को परिभाषित करना जो "स्वीकार्य" कंपन रिकॉर्ड की ओर ले जाती हैं जिनसे सटीक केबल बलों की गणना की जा सकती है। केबल कंपनों पर पवन भार के प्रभावों को पूरी तरह से समझकर, ब्रिज के मालिकों को बेहतर जानकारी होगी कि किन पवन स्थितियों के तहत केबल त्वरण डेटा एकत्र करना है। यह जानकर कि कौन सा डेटा उपयोगी है, एकत्र और विश्लेषण किए गए डेटा की मात्रा को न्यूनतम किया जा सकता है, और बल गणना की सटीकता को बढ़ाया जा सकता है। केबल बल गणना की सटीकता पर पवन भार विशेषताओं का प्रभाव इस कार्य का एक प्रमुख घटक है। प्रस्तावित पद्धतियों को मान्य करने के लिए, दक्षिणी डेलावेयर में एक केबल-स्टेड ब्रिज, Indian River Inlet Bridge पर एक SHM प्रणाली द्वारा एकत्र किए गए डेटा का उपयोग किया गया था। अधिक विशेष रूप से, पांच "तूफानों" और एक "नियमित" दो-सप्ताह के परिवेशीय घटना (सभी 2014 और 2021 के बीच घटित) के दौरान रिकॉर्ड किए गए आठ केबलों के त्वरण का मूल्यांकन किया गया था। घटनाओं के दौरान, 5-मिनट के अंतराल में परिवेशी मौसम की स्थिति (यानी, औसत हवा की गति, हवा का झोंका, हवा की दिशा, तापमान और अवक्षेपण) एकत्र की गई थी। केबलों की प्राकृतिक आवृत्तियों की पहचान करने के लिए पावर स्पेक्ट्रम डेंसिटी का उपयोग करके केबल त्वरण को संसाधित किया गया था। फिर केबल तन्यता बलों की गणना के लिए TST लागू किया गया था। एक विस्तारित समय विंडो में ऐसा करके, स्टे-केबल बलों के अपेक्षित मानों के लिए 99% CIs की गणना की गई थी। इन CIs का उपयोग केबल और समग्र ब्रिज की स्थिति का आकलन करने के साधन के रूप में समय के साथ संगणित स्टे-केबल बलों की निगरानी के लिए किया जा सकता है। केबल बलों की गणना करते समय, यह पाया गया कि कुछ त्वरण रिकॉर्ड्स ने सटीक प्राकृतिक आवृत्तियों को प्राप्त नहीं किया। उन पवन भार विशेषताओं की पहचान करने के लिए डिसीजन ट्री (DT) मॉडल बनाए गए जो केबल कंपनों के अनुरूप हैं जो सटीक आवृत्तियां प्रदान करते हैं। सटीक आवृत्ति और केबल बल गणना के लिए सभी केबलों के लिए पवन भार स्थितियों का एक सामान्य सेट स्थापित करने के लिए DT पद्धति लागू की गई थी। एक विशिष्ट ब्रिज के लिए पवन भार स्थितियों का एक सेट स्थापित करके, ब्रिज की निगरानी करने वाले एकत्र किए गए डेटा की मात्रा को न्यूनतम कर सकते हैं, साथ ही स्टे-केबल बल गणना की सटीकता में सुधार कर सकते हैं।