Abstract
An algorithm is proposed for estimating dynamic displacements of a bridge by using FBG sensors and by superposing some measurable low modes. Modal displacements are obtained from the beam theory and the generalized coordinates are deduced from the strains measured by FBG sensors. By considering flexural and torsional modes occurred in bridges only as flexural modes of a simply supported beam by separating a bridge into multiple girders or parts, the proposed algorithm can be applied to various types of bridges. Guidelines are provided theoretically for determining the number of modes and the number of strain gages to be used. The proposed algorithm has been examined through simulation studies on various types of bridges, laboratory experiments on a model bridge, and field tests on a simple span PC Box girder bridge. Through the simulation study, the effects of the error in the vibration modes and measurement noise on estimating the dynamic displacements are analyzed.
FBG센서로 변형율을 계측하고 추정 가능한 일부 저차모드를 중첩하여 교량의 동적변위를 추정하는 알고리즘을 제안하였다. 모드별 진동형상은 단순보의 이론식에서 유도하였고, 일반화좌표는 FBG센서에서 계측한 변형율에서 유도하였다. 일반 교량의 저차모드에서 발생하는 휨 및 비틀림모드는 각 거더별 혹은 구간별로 분리하여 단순보의 이론적 휨모드로 고려함으로써 다양한 형식의 교량에 적용할 수 있도록 하였다. 알고리즘의 적용에 고려해야 할 진동모드의 개수 및 변형율 센서의 개수를 결정하는 기준은 이론적으로 제시되었다. 제안된 방법의 효용성을 다양한 형식의 교량에 대한 수치예제, 모형교량에 대한 실내실험 및 자기부상열차용 PC Box 거더교에 대한 현장실험을 통해 검증하였다. 수치예제에서는 교량 진동형상의 오차 및 변형률 측정 오차가 동적변위 추정 결과에 미치는 영향을 분석하였다.
