Real Time Spatial Measurements for Bridge Structures Using Fiber Optics Techniques

بعد التحديث المتسارع للبنية التحتية في الكويت وفقًا للرؤية الواسعة التي اقترحها صاحب السمو الأمير صباح الأحمد الجابر الصباح، أصبح من الضروري وجود نظام متكامل للرصد الصحي الهيكلي الموثوق للجسور. في الأساس، يخضع كل نوع من أنواع البنية التحتية، بما في ذلك الجسور والأنفاق والمؤسسات والطرق وما إلى ذلك، لعوامل تؤثر عى أداء هذه الهياكل وتقلل من أدائها بعيدًا عن هدف التصميم الأولي. قد تؤدي عوامل مثل تأثيرات دورات الطقس، والزيادة في الكثافة السكانية وحمولة حركة المرور، ونقص أنظمة إدارة البنية التحتية وإجراءات الصيانة الوقائية إلي، فشل جزئي أو كلي للنظام. قد يكون غياب المراقبة الصحية الهيكلية في الوقت الفعلي للجسور في الكويت محفوفًا بالمخاطر، ويجب اقتراح الاحتياطات وتنفيذها بسرعة. إن العدد الكبير من الجسور التي شيدت حديثًا خ ال السنوات الخمس الماضية يجعل من الصعب جدًا عى سلطات النقل إدارة وصيانة الشبكة الهيكلية ماديًا. تم استخدام أنظمة SHM مختلفة لمراقبة أداء هياكل الهندسة المدنية، ومع ذلك، في معظم الحالات، من المرجح أن تخضع المستشعرات المستخدمة للتغيرات في درجات الحرارة والتي تؤدي إلى نتائج غير موثوقة. أظهرت النتائج التجريبية وجود اخت اف بنسبة 30 - 25 % في قياسات الإجهاد من أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد معظم SHM عى أجهزة استشعار منفصلة تقيس الضغط المحلي في موقع المستشعر. يهدف هذا البحث إلى تطوير نظام القياسات المكانية في الوقت الحقيقي لهياكل الجسر باستخدام تقنيات الألياف البصرية التي تأخذ بعين الاعتبار البيئات الكويتية. ستبحث الدراسة في تطبيق العديد من شبكات الألياف الضوئية ) FBG ( عى نظام الألياف البصرية من أجل قياس تسارع الس الات ودرجة الحرارة لأنواع مختلفة من العناصر الهيكلية ذات مخططات تحميل مختلفة. يهدف المشروع إلى اختبار أكثر من 30 عينة مجهزة بأجهزة استشعار FBG ، ومقاييس الضغط من أجل التحقق من قابلية التطبيق والتطبيق لهذه الأنظمة للظروف الجوية في الكويت.

After the accelerated upgrading of infrastructure in Kuwait in accordance with the broad vision proposed by His Highness the Emir Sabah Al-Ahmad Al-Jaber Al-Sabah, a complete reliable structural health monitoring system for bridges becomes a necessity. Fundamentally, every type of infrastructure, including bridges, tunnels, foundations, roadways, etc., is subject to factors that affect the performance of these structures and degrade its performance away from the initial design objective. Factors such as weather cycles effects, increase in population and traffic load density, lack of infrastructure management systems and preventive maintenance procedures might lead to partial or complete failure of the system. The absence of real-time structural health monitoring (SHM) for bridges in Kuwait can be risky and precautions shall be proposed and implemented quickly. The large number of newly constructed bridges within the last five years makes it very hard for transportation authorities to manage and maintain the structural network physically. Different SHM systems have been used to monitor the performance of civil engineering structures, however, in most cases the sensors used in are likely to be subjected to and affected by temperature changes that leads to unreliable results. The experimental results demonstrated a 25–30% difference in strain measurements from different types of sensors. In additional, most SHM are based on discrete sensors that measure localised strain at the sensor location. This research aims at developing a real time spatial measurements system for bridge structures using fiber optics techniques that considers Kuwait environments. The study will investigate the application of multiple Fiber Bragg Grating (FBG) on fiber optic system in order to measure strains accelerations, and temperature for different types of structural members with different loading schemes. The project aims at testing more than 30 specimens that are instrumented with FBG sensors, and strain gauges in order to check the applicability and liability for these systems for the Kuwait weather conditions.