Footbridge system identification using wireless inertial measurement units for force and response measurements

Brownjohn, James; Bocian, Mateusz; Hester, David; Quattrone, Antonino; Hudson, W R; Moore, Daniel B; Goh, S.P.; Lim, Meng Sun

doi:10.1016/j.jsv.2016.08.008

Cited by 32 publications

(36 citation statements)

References 15 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…• The third modal frequency (2.00 Hz) estimated by displacement data matches the value in Brownjohn et al [65] • For these two bending modes, the mode shape ordinates (red circular dots) at the points D1-4 predicted by the visionbased measurement match well with the mode shapes (blue curves) previously estimated in Brownjohn et al [65] The frequency responses of measured signals in Figure 15 indicate dependency on time, whose study requires timefrequency analysis rather than methods based on the Fourier transform (e.g., Welch's method) that are designed for the analysis of stationary signals. CWT analysis was therefore used to acquire the time-frequency distribution of displacement and acceleration measurement.…”

Section: Figure 16supporting

confidence: 79%

See 1 more Smart Citation

A non-contact vision-based system for multipoint displacement monitoring in a cable-stayed footbridge

Brownjohn

Kong

2018

Struct Control Health Monit

172

106

View full text Add to dashboard Cite

SummaryVision-based monitoring receives increased attention for measuring displacements of civil infrastructure such as towers and bridges. Currently, most field applications rely on artificial targets for video processing convenience, leading to high installation effort and focus on only single-point displacement measurement, for example, at mid-span of a bridge. This study proposes a low-cost and non-contact vision-based system for multipoint displacement measurement based on a consumer-grade camera for video acquisition and a custom-developed package for video processing. The system has been validated on a cablestayed footbridge for deck deformation and cable vibration measurement under pedestrian loading. The analysis results indicate that the system provides valuable information about bridge deformation of the order of a few centimetres induced, in this application, by pedestrian passing. The measured data enable accurate estimation of modal frequencies of either the bridge deck or the bridge cables and could be used to investigate variations of modal frequencies under varying pedestrian loads. KEYWORDSbridge displacement, cable vibration, cable-stayed bridge, pedestrian loads, vision-based system | INTRODUCTIONStructural health monitoring is aimed at providing valuable information about structural performance and characterisation of structural defects to the asset owners, especially for those civil infrastructures beyond the design life. Vibrationbased modal tests are a common way for structural condition and serviceability assessment, providing a direct view about the structural stiffness, mass properties, and their distributions. [1] As well as for validating designs of civil structures, modal parameters extracted from vibration data obtained in short-term or long-term measurements are widely believed to have potential for identifying changes in structural condition or "damage." [2] The sensitivity of these parameters to damage depends on the nature of the damage, for example, local deterioration of material, for example, due to corrosion, may not be detectable against background effects of environmental variability, whereas boundary conditions are known to have a relatively strong effect, for example, fixity of bridge supports.[3]This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

show abstract

Section: Figure 16supporting

confidence: 79%

“…• The second modal frequency estimated by displacement data is 1.58 Hz, lower than the value (1.62 Hz) reported in Brownjohn et al [65] This is due to more frequent crossing pedestrians on the test day.…”

Section: Figure 16contrasting

confidence: 67%

A non-contact vision-based system for multipoint displacement monitoring in a cable-stayed footbridge

Brownjohn

Kong

2018

Struct Control Health Monit

172

106

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The comparison of the measured damping ratio values of the Fiberline Bridge with data published in the literature [14][15][16] for several selected footbridges made of various conventional materials without a control devices regarding their natural frequencies is presented in Fig. 7.…”

Section: Comparison Of the Damping Ratios Of Selected Footbridgesmentioning

confidence: 99%

Modal parameter identification of all-GFRP composite cable-stayed footbridge in Denmark

2017

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. The aim of this paper is to investigate of dynamic characteristics of cable-stayed Fiberline Bridge in Kolding, Denmark, made entirely of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) composite. During examination based on in situ free-decay measurements and using accelerometers under human jumping the primary five natural frequencies, corresponding mode shapes and damping ratios of the footbridge were identified. The Peak Picking (PP) and Frequency Domain Decomposition (FDD) approaches were applied to identify the natural frequencies and mode shapes. The corresponding damping ratios were extracted by a linear regression on the extremes of modal decays. The estimated damping ratios were compared with published data for selected footbridges made of various conventional materials. The obtained experimental results provide a relevant data regarding the dynamic response prediction or structural health monitoring of all-GFRP composite footbridges.

show abstract

“…Na rysunku 9. przedstawiono wzajemne porównanie wartości liczby tłu-mienia konstrukcyjnego wyznaczone doświadczalnie dla analizowanej kładki wykonanej w całości z kompozytu GFRP i wybranych kładek dla pieszych wykonanych z betonu lub stali o porównywalnych rozpiętościach w odniesieniu do ich częstości drgań własnych (dane zaczerpnięto z literatury [2][3]). …”

Section: Wzajemne Porównanie Liczby Tłumienia Wybranych Kładekunclassified

“…9. Wzajemne porównanie doświadczalnych wartości liczby tłumienia analizowanej kładki z kompozytu GFRP i wybranych kładek dla pieszych wykonanych z innych materiałów w odniesieniu do ich częstości drgań własnych (na podstawie danych literaturowych [2][3] Ze względu na niewystarczającą liczbę publikacji dotyczących badań charakterystyk dynamicznych i odpowiedzi pod obciążeniem dynamicznym obiektów mostowych o konstrukcji wykonanej z kompozytów polimerowych GFRP obecnie istnieje duża potrzeba wykonania takich badań. Informacje uzyskane z tych badań mogą być pomocne na etapie projektowania tego typu nowych obiektów w celu weryfikacji przyjętych dla nich modeli obliczeniowych i przewidywania ich odpowiedzi pod obciążeniem dynamicznym, a także w celu oceny i monitorowania stanu technicznego istniejących obiektów.…”

Section: Podsumowanieunclassified

Badanie Charakterystyk Dynamicznych Podwieszonej Kładki Dla Pieszych Wykonanej Z Kompozytu GFRP

2017

View full text Add to dashboard Cite

Marcin TATARA 3 BADANIE CHARAKTERYSTYK DYNAMICZNYCH PODWIESZONEJ KŁADKI DLA PIESZYCH WYKONANEJ Z KOMPOZYTU GFRPW artykule przedstawiono sposób określenia i wyniki analizy charakterystyk dynamicznych podwieszonej kładki dla pieszych, znajdującej się w miejscowości Kolding w Danii, wykonanej w całości z kompozytu polimerowego na bazie włó-kien szklanych GFRP. Na podstawie pomiarów przyspieszeń drgań swobodnych pomostu kładki, wymuszonych podskokami jednej osoby, dokonano identyfikacji pięciu pierwszych częstości drgań własnych, odpowiadających postaci drgań wła-snych i wartości liczby tłumienia konstrukcyjnego. Częstości i postacie drgań wła-snych wyznaczono metodą dekompozycji w dziedzinie częstotliwości. Wartości liczby tłumienia konstrukcyjnego wyznaczono na podstawie aproksymacji metodą najmniejszych kwadratów odfiltrowanych drgań swobodnych pomostu kładki. Otrzymane wartości liczby tłumienia porównano z wartościami podanymi w literaturze dla wybranych kładek o konstrukcjach wykonanych z innych, alternatywnych materiałów. Stwierdzono stosunkowo dużą wartość tłumienia konstrukcyjnego analizowanej kładki. Otrzymane wyniki badań mogą być pomocne do obliczenia dynamicznej odpowiedzi nowoprojektowanych konstrukcji mostowych, a także do oceny i monitorowania stanu technicznego istniejących obiektów mostowych o konstrukcji wykonanej z kompozytów na bazie włókien szklanych GFRP.

show abstract

Footbridge system identification using wireless inertial measurement units for force and response measurements

Cited by 32 publications

References 15 publications

A non-contact vision-based system for multipoint displacement monitoring in a cable-stayed footbridge

A non-contact vision-based system for multipoint displacement monitoring in a cable-stayed footbridge

Modal parameter identification of all-GFRP composite cable-stayed footbridge in Denmark

Badanie Charakterystyk Dynamicznych Podwieszonej Kładki Dla Pieszych Wykonanej Z Kompozytu GFRP

Contact Info

Product

Resources

About