Civil infrastructures, such as bridges and tunnels are most important assets and their failure during service will have significant economic and social impact in any country. Behavior of a bridge can be evaluated only through actual monitoring/measurements of bridge members under the loads of interest. Theoretical analysis alone is not a good predictor of the ability of a bridge. In some cases, theoretical analyses can give less effect than actual since theoretical analyses do not consider the actual condition of the bridge, support conditions, level of corrosion and damage in members and connections etc. Hence actual measurements of bridge response should be considered in making decisions on structural integrity, especially in cases of high value bridges (large spans and major crossings). This paper describes in detail the experimental investigations carried out on an open web type steel railway bridge. Strain gages and displacement transducers were installed at critical locations and responses were measured during passage of locomotives. Stresses were evaluated and extrapolated to maximum design loading. The responses measured from the bridge were within the permissible limits. The methodology adopted shall be used for assessing the structural integrity of the bridge for the design loads.
There has been a sustained interest towards the non-contact structural displacement measurement by means of videogrammetric technique. On the way forward, one of the major concerns is the spurious image drift induced by temperature variation. This study therefore carries out an investigation into the temperature effect of videogrammetric technique, focusing on the exploration of the mechanism behind the temperature effect and the elimination of the temperature-caused measurement error. 2D videogrammetric measurement tests under monotonic or cyclic temperature variation are first performed. Features of measurement error and the casual relationship between temperature variation and measurement error are then studied. The variation of the temperature of digital camera is identified as the main cause of measurement error. An excellent linear relationship between them is revealed. After that, camera parameters are extracted from the mapping between world coordinates and pixels coordinates of the calibration targets. The coordinates of principle point and focal lengths show variations well correlated with temperature variation. The measurement error is thought to be an outcome mainly attributed to the variation of the coordinates of principle point. An approach for eliminating temperature-caused measurement error is finally proposed. Correlation models between camera parameters and temperature are formulated. Thereby, camera parameters under different temperature conditions can be predicted and the camera projective matrix can be updated accordingly. By reconstructing the world coordinates with the updated camera projective matrix, the temperature-caused measurement error is eliminated. A satisfactory performance has been achieved by the proposed approach in eliminating the temperature-caused measurement error.
The collapsed cases are more and more increasing at the large scaled structures because of increasing of the risk due to natural disasters. The measuring instrument such as inclinometer, total station on reinforced-soil retaining wall has been used that displacement, settlement for stability assessment, maintenance and management of it. But because these has gotten many instability measuring factors for stability analysis of RRW, new system needs to complement disadvantage of existing system. In this study, we considered a application of Visual Monitoring System (VMS) to measure a displacement in face of wall through Lab. test about block assembly of segmental retaining wall during load test.
Jang, Gi-Soo;Park, Min-Chul;Shin, Hyo-Hee;Lee, Song
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.17
no.4
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pp.30-37
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2013
A soft rock fracture zone is an important element for rock slope or earth retaining, however stability studies of earth retaining wall have been lack. Therefore, this study is analyzed for a behavior of earth retaining wall with condition of fracture zone or no fracture zone and then a numerical analysis (Finite Element Method) was performed considering interaction with field monitoring data between ground and structures. As a result, applied horizontal displacement on retaining wall is correspond between result of numerical analysis and field monitoring data and displacement point stress distribution with fracture zone condition analyzed to be stable side but no fracture zone condition is expressed to be unstable side. The results of this study is purpose for applying safety construction as a top priority at field when designing for future.
Wen-Qiang Liu;En-Ze Rui;Lei Yuan;Si-Yi Chen;You-Liang Zheng;Yi-Qing Ni
Smart Structures and Systems
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v.31
no.4
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pp.393-407
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2023
To assess structural condition in a non-destructive manner, computer vision-based structural health monitoring (SHM) has become a focus. Compared to traditional contact-type sensors, the advantages of computer vision-based measurement systems include lower installation costs and broader measurement areas. In this study, we propose a novel computer vision-based vibration measurement and coarse-to-fine damage assessment method for truss bridges. First, a deep learning model FairMOT is introduced to track the regions of interest (ROIs) that include joints to enhance the automation performance compared with traditional target tracking algorithms. To calculate the displacement of the tracked ROIs accurately, a normalized cross-correlation method is adopted to fine-tune the offset, while the Harris corner matching is utilized to correct the vibration displacement errors caused by the non-parallel between the truss plane and the image plane. Then, based on the advantages of the stochastic damage locating vector (SDLV) and Bayesian inference-based stochastic model updating (BI-SMU), they are combined to achieve the coarse-to-fine localization of the truss bridge's damaged elements. Finally, the severity quantification of the damaged components is performed by the BI-SMU. The experiment results show that the proposed method can accurately recognize the vibration displacement and evaluate the structural damage.
This thesis is about the result of conducting a specific experiment for the development of noncontact vibration displacement sensor for measuring the spindle vibration that is used for conditional monitoring of machinery. One should be careful when using the eddy current type displacement sensor because the sensitivity of it is different according to the quality of the material. While the probe used for nondestructive inspection adopts the effect of transmitting the material by using the high frequency domain, the eddy current type displacement sensor uses the lower frequency of around 1MHz. Also, while the nondestructive probe uses the method of enhancing output by using the resonance zone, the vibration displacement sensor utilizes the stable zone by avoiding the resonance zone. Since the oscillator of the converter uses the "L" element as Probe, its characteristic changes with the variation of a relevant impedance. In other words, if the length of Probe's Cable gets extended (Impedance increase), the sensitivity declines accordingly. The effect of surrounding temperature was small, but the influence of the quality of Sensor Coil used was high. Moreover, following an experimental demonstration of the phenomenon where the sensitivity decreases as the frequency of the tested material increases from a frequency response test, the maximum frequency that could be measured was approximately 1KHz. It was noted that the degree of precision could be maintained by using the gap of the probe in the linear zone at the installation site.
To improve the prediction accuracy of the strong-unloading rock slope performance and obtain the range of variation in the slope displacement, a new displacement time-series prediction model is proposed, called the fuzzy information granulation (FIG)-genetic algorithm (GA)-back propagation neural network (BPNN) model. Initially, a displacement time series is selected as the training samples of the prediction model on the basis of an analysis of the causes of the change in the slope behavior. Then, FIG is executed to partition the series and obtain the characteristic parameters of every partition. Furthermore, the later characteristic parameters are predicted by inputting the earlier characteristic parameters into the GA-BPNN model, where a GA is used to optimize the initial weights and thresholds of the BPNN; in the process, the numbers of input layer nodes, hidden layer nodes, and output layer nodes are determined by a trial method. Finally, the prediction model is evaluated by comparing the measured and predicted values. The model is applied to predict the displacement time series of a strong-unloading rock slope in a hydropower station. The engineering case shows that the FIG-GA-BPNN model can obtain more accurate predicted results and has high engineering application value.
Narazaki, Yasutaka;Hoskere, Vedhus;Eick, Brian A.;Smith, Matthew D.;Spencer, Billie F.
Smart Structures and Systems
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v.24
no.6
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pp.709-721
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2019
This paper investigates the framework of vision-based dense displacement and strain measurement of miter gates with the approach for the quantitative evaluation of the expected performance. The proposed framework consists of the following steps: (i) Estimation of 3D displacement and strain from images before and after deformation (water-fill event), (ii) evaluation of the expected performance of the measurement, and (iii) selection of measurement setting with the highest expected accuracy. The framework first estimates the full-field optical flow between the images before and after water-fill event, and project the flow to the finite element (FE) model to estimate the 3D displacement and strain. Then, the expected displacement/strain estimation accuracy is evaluated at each node/element of the FE model. Finally, methods and measurement settings with the highest expected accuracy are selected to achieve the best results from the field measurement. A physics-based graphics model (PBGM) of miter gates of the Greenup Lock and Dam with the updated texturing step is used to simulate the vision-based measurements in a photo-realistic environment and evaluate the expected performance of different measurement plans (camera properties, camera placement, post-processing algorithms). The framework investigated in this paper can be used to analyze and optimize the performance of the measurement with different camera placement and post-processing steps prior to the field test.
Kong, Min Joon;Yun, Jung Hyun;Kang, Seong In;Gil, Heungbae
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.43
no.3
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pp.297-308
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2023
Displacement of structures is the most important parameter for safety and performance assessment and is measured to use for diagnosis and maintenance of bridges. Usually LVDT, Laser and GNSS are used for displacement measurement but these measurement instruments have problems in terms of field condition and cost. Therefore, in this study, displacements were evaluated using rotational angle measured by inclinometers and the proposed algorithm was experimentally verified. As the result, vertical displacements of cable supported bridges with traffic and temperature load were properly evaluated through the proposed algorithm. Therefore it is considered that the proposed algorithm can be used for displacement measurement by vehicle load test and long term displacement monitoring.
Park, Sam-Gyu;Kim, Jung-Ho;Seo, Goo-Won;Won, Jong-Geun;Kim, Byung-Ho
한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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2005.05a
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pp.71-76
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2005
The subject of this paper is research into the application of resistivity/SP monitoring to detecting the water leakage of water utilization facilities. For this purpose, we installed a comprehensive monitoring system consisting of resistivity/SP measurement, inclinometer, piezometer, and water gauge at an embankment, Using this monitoring system, we monitored the various kinds of measurement data and compared the resistivity structures and SP variations that of hydrological and engineering data in order to investigate the water leakage and stability of the embankment. The variations of resistivity and SP at the embankment were provided from the monitoring data and we could accurately locate the portions of which resistivities and SP have sharply changed, Furthermore, we could estimate the stability of the embankment more effectively and quantitatively by jointly interpreting the monitoring data of resistivity and SP, water level, pore water pressure, and subsurface displacement. The monitoring experiments in this study led us to the conclusion that for the efficient maintenance of the water utilization facilities, monitoring the resistivity and SP data would be much more preferable to performing the just one-time measurements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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