Optimal Sensor Placement of a Box Girder Bridge Using Mode Shapes Obtained from Numerical Analysis and Field Testing

Abstract

This paper presents a comparative study of an Optimal Sensor Placement (OSP) implementation conducted in a box girder bridge using experimental and numerical mode shapes obtained at different construction stages. It is widely recognized that monitoring the dynamic response of bridges during different construction stages provides valuable information to adjust design considerations. Therefore, there is a need for the development of OSP implementations in order to find the optimal number of sensors needed for real applications. In the present study, an OPS method based on the maximization of the Fisher Information Matrix (FIM) is used. The use of experimentally derived and numerical based mode shapes is considered in the determination of the optimal sensor locations. Field testing results previously conducted before connecting the central segment of the main span are also included in this study. The asphalt pavement weight effect in OSP determination is also analyzed by considering field testing.

Este artículo presenta un estudio comparativo de óptima localización de sensores (OSP) realizado en un puente de viga cajón usando modos de vibración experimentales y numéricos obtenidos en diferentes estados de construcción del puente. Es ampliamente reconocido que el monitoreo de la respuesta dinámica de puentes durante diferentes estados de construcción provee información invaluable para ajustar las consideraciones de diseño. Por lo tanto, existe una necesidad de desarrollar estrategias para determinar la localización óptima de sensores (OSP, por sus siglas en inglés). En el presente estudio, un método OSP basado en la maximización de la matriz de información Fisher (FIM) es utilizado. El uso de modos de vibración derivados de forma experimental y numérica es considerado en la determinación las posiciones OSP. Resultados de pruebas de medición en campo ejecutadas antes de conectar la dovela central de la luz principal también se incluyen en este estudio. El peso de la carpeta asfáltica en la determinación de las posiciones OSP es también considerado en las pruebas de medición en campo.