杨春辉英文文献翻译.doc

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1、毕业设计任务书 题 目:毕业设计英文文献翻译 学 院: 土木工程学院 专 业: 土木工程(桥梁工程) 姓 名: 杨 春 辉 学 号: 10300629 指导教师: 郑世钧、洪光 关于无线技术对民用基础设施战略性监测：伊斯坦布尔土耳其苏丹穆罕默德法提赫悬索桥环境振动试验M. PicozziC. MilkereitC.佐勒菲卡尔K弗莱明 R. DitommasoM. ErdikJ. ZschauJ.菲舍尔 E.Safak的O。OZELN. Apaydin收稿日期：2008年12月12日/接受日期：2009年5月22日在线/发布时间：2009年6月12日 施普林格科学+商业媒体B.V.的2009摘要

2、：在遥测技术快速改进和通信成本普遍下降的情况下，人们对低成本的无线传感单元的兴趣越来越大。无线传感单元正在变得更有价值，从而替代传统有线监测系统。这是专门用于结构监测的，配合使用无线传感单元相关的主要优势包括大幅减少了安装成本，数据分析的分散化，以及扩大功能能力。在相同的时间和地点，通过开发利用不同传感器的可能性，在这项工作中，一个低成本的无线传感单元既能收集，分析，存储和传输的数据，又能估计参数的设计呈现。这些低成本的无线仪器组成的网络监测具有振动特性和战略动态性能的适用性。民用基础设施的苏丹穆罕默德法提赫桥在土耳其伊斯坦布尔一个环境振动录制现场测试过程中进行验证。M. Picozzi（B）

3、C。MilkereitJ. Zschau 亥姆霍兹中心波茨坦GFZ德国地球科学研究中心，波茨坦，德国 电子邮件：picozgfz-potsdam.deC.佐勒菲卡尔M. ErdikE.Safak的 Kandilli天文台与地震研究所，地震工程处，博阿齐奇 大学，伊斯坦布尔，土耳其K.弗莱明 空间科学技术，珀斯，西澳大利亚，澳大利亚科廷大学部R. Ditommaso 系结构，岩土工程，应用地质学，巴西利卡塔大学，意大利J.菲舍尔 信息学，洪堡大学（HU），柏林，德国系O. OZEL 国际单位工程学院，地球物理工程系，伊斯坦布尔，土耳其N. Apaydin 公路17处，伊斯坦布尔，土耳其总局关键词

4、：环境振动结构监控无线监控系统 吊桥土耳其伊斯坦布尔1 简介 民用基础设施以战略性的监控来确保其结构完整性的这个任务具有重大意义，尤其是在地震多发地区。事实上，地震后，仅通过实时结构健康状态监测系统也能够获得所需的快速状态评估，损伤和结构劣化检测结构中的关键数据（Safak和赫德纳特 2006年） 然而，传统的有线系统有比较昂贵的主要缺点，安装耗时，并仅限于在数据收集和分析，主临界点集中的数据服务器可以成为整个系统的故障。 相反于有线系统，Straser和Kiremidjian（1996，1998）首先探讨了无线通信技术的应用结构监测，结果显示，无线监控系统是可行的，可靠的和具有成本效益的。这

5、些开创性工作，其他一些研究已经处理了这类系统的发展，同时也得到利用，并持续快速改善无线技术。（例如，林奇2002年，林奇等人，2003;格罗斯等人，2004;。Kruger等，2005）。进一步的开创由林奇等人发明。（2003）他们为了实现功率的最佳用法，介绍了通过代替无线发送完整的时间历史记录到中央数据服务器的嵌入式工程算法在本地进行数据的实时处理的想法。 原型结构无线检测系统已经已经验证通过桥梁和其他结构进行的测试（例如，林奇等人，2006;。王等人，2006;。Loh等人，2007），结果发现他们是一个极具成本竞争力，完全独立且非常可靠的替代传统的有线系统。 在这项研究中，我们提出一个新

6、的低成本的无线传感单元（WSU），旨在形成密集的无线网状网络。这些创新工具能够自动重新安排他们的通信方案，并允许数据的分析和存储被分散的能力。这种仪器的开发工作，以及需要获得一个无线网状网络的组织和路由协议，涉及显著的技术努力，这是正在欧洲早期开展地震的框架内预警工作（二零零六年更安全，http:/ 这些从使用低成本的组件所产生的传感器敏感度降低，通过部署高密度的自组织网络进行实时数据采集和分析的可能性补偿。这种特点使WSU产生极大兴趣并用于战略民用基础设施的监控。 在这项工作中的第一部分，我们描述了组成各个WSU的硬件，我们通过该软件介绍了路由协议和数据归档的主要特点，其次是描述在土耳其伊斯

7、坦布尔执行的一个环境振动现场试验。 从显著风险地震来看，伊斯坦布尔是一个特大城市（人口约1400万），从位于其最近点的北安纳托利亚断层，沿途不断有一些大地震，在过去的一个世纪只有几公里，最近1999年伊兹米特（8月17日，MW =7.4）和1999年uzce（11月12日MW =7.2）地震（Milkereit等，2000;。提比等，2001;. Erdik等2003年）。根据这些原因，再加上地震预警网络的发展做出了低成本WSUS，我们认为使用这些工具进行战略性民用基础设施的结构监控的可能性，是值得探讨的。因此，在这项工作中的第二部分，我们将与Kandilli天文台和地震研究所（KOERI）合

8、作，描述一个环境振动试验的结果。开展了对苏丹穆罕默德法提赫吊桥在伊斯坦布尔，第二重力锚式悬索吊桥横跨博斯普鲁斯海峡。悬索桥往往是主要交通运输系统的关键节点，因此在强烈地震和紧急活动中，他们的破坏是悬索桥大幅中断潜在的（Erdik和2005年Apaydin）的主要威胁。 因此，桥的设计参数振动特性和动态性能监控系统表明：他们是评估风和地震安全的重要工具。然而，悬索桥的规模和非常低的振动频率不能够满足用于其它桥梁和高架桥的受迫振动技术（如谐波励磁或冲击载荷）。相反，动用评估这种大规模结构的动态特性的最好方法之一就是对环境激励，如风力和交通结构响应的测量。造成这种激励结构振动称为环境振动“。以前的作

9、品（例如，彼得罗夫斯基等人1974;。Tezcan等人，1975;。阿卜杜勒 - 加法尔和Housner1978; Brownjohn等人，1987; Erdik和Uckan1988）表明，吊桥由环境振动记录全面动态测试为代表的自由振动特性（例如，振动模态，频率和相关的阻尼比），分析和有限元模型的校准和变化，这些振动特性的检测评估方法是可靠的。类似的环境振动试验，对苏丹穆罕默德法提赫桥进行（。Apaydin和2001年Erdik，2002 Apaydin;卡亚和2004年Harmandar，如Brownjohn等1990，1992 Erdik和2005年Apaydin），特别Brownjohn

10、等（。1992）所述，这样做与Dumanoglu等人（1992）理论结果的直接比较，例如数学建模实验证实的重要性，事实上，这些作者说明了，模式振动在低于1赫兹的频率范围内，理论研究是能够正确预测的，而且在观察增加频率时越来越发散。 多亏了开发系统的通用性，采用24WSUs的网络，它已经可以在苏丹穆罕默德法提赫悬索桥不同的结构元素进行环境振动的当代录音（也就是说，在具有两个沿着两侧的底板上的四个塔的顶部，并在桥中间的两个竖直线的基座安装的工具）。然后，该数据集收集的分析结果表明，此WSUs提供了关于桥健壮的主模态属性和可靠的估算，而后者是在Brownjohn等人（1992）和Erdik 以及Ap

11、aydin（2005）的协议中显示的结果。2 原型传感节点：硬件，实时处理和通信2.1 硬件 WSU由三个主要部分组成：传感器，数字化电路板，以及无线路由器应用平台（WRAP板）。所有组件都买现成的架子，除数字化板的模拟数字转换器（ADC），已在GFZ发展，使得它们比标准地震仪便宜得多（每单位约600,00欧元）。数字（1）条规定的WSU的主要部件的图，在表1中列出了一些技术细节。. 掺入到WSU的传感器包括布置成加速度计，提供三种成分的数据，和一个额外的传感器来测量环境的一些参数，如风速仪，湿度，应变计，温度等的加速度计是基于MEMS（微机电系统），原本设计用作控制器，用于气囊安全装置，但也

12、被成功纳入各种地震网络（例如，2003荷兰），以及现场采集的勘探部门（荣誉等，2008）。在WSU使用的单位在+/-1.7克的测量范围内，为25Hz的带宽和0.5毫克的噪声电平。 数字化仪董事会由四个ADC，一个GPS单元，提供时间和地理坐标，以及一个USB接口（图1b）。该ADC具有24位（有效19位）的分辨率，每秒（SPS）50和400之间的样本抽样变量，虽然目前100 SPS正在使用。USB芯片组合从ADC单元和GPS装置的读数，并把它们发送的两个数据流（一个用于传感器的数据，一个用于GPS）给WRAP板。图1原型无线传感单元（WSU）：一个完整的单元和b的内部视图。一个WSU的建筑彗星

13、示意图。其各个部件的技术细节都列在表1中表1技术的各种部件组成的无线感测单元的规格加速度计 （ MEMS芯片ADXL203 ）25Hz的带宽 （高达2.5千赫）灵敏度 1V / g的测量范围 + / - 1.7克输出噪声为 0.5mg （ RMS ） 20Hz的数字化板通道数4 AD转换器分辨率/有效分辨率19分之24位输入电压范围 + / - 5V输入阻抗 50千欧位重量 0.6V采样率 50-400 SPS ，标准为100 SPS信号带宽 （-3dB ） 20Hz的停止带宽衰减度 80dB 80Hz的或更高模拟抗混叠滤波 二阶30Hz的低通巴特沃斯时序GPS NMEA信息和PPS时序精度

14、+ / - 5毫秒 100 SPS数字输出USB接口 （ 2个虚拟COM口， 115千波特data/4800波特GPS）温度范围： -20 到+ 70 电源+5 V （USB）或9 -18V （板上的DC / DC转换器）功率消耗50mA在5V加上70MA 5V的GPS模块WRAP板CPU为233MHz的AMD Geode SC1100 （ 486er核心）DRAM（动态随机存取存储器）， 128MB的SDRAM （同步动态随机存取存储器）操作系统存储CF卡，目前1GB功耗3 -5W 12V DC （不包括的miniPCI卡）CPU内置的安全功能看门狗定时器， LM77热显示器用户界面前3个L

15、ED，控制台I / O重定向到串口可能的扩展LPC总线，用于将多个串行端口， ISA型I / O ， GPIO和I2C总线连接1个以太网通道（国家DP83816 ） ，2的miniPCI插槽，1个串口。 该WRAP板（PC引擎2008）具有三个角度分析的能力，通信和数据存储（图1c），它是由一个使用一个嵌入式PC（即，一个为233MHz的AMD Geode x86处理器，128MB内存）的CF卡（目前分配2GB，但容易增加），硬盘，此外，WRAP板配备两个位置forWLANMini PCI卡（即路由板R52的802.11a/b/g无线，2.4和使用Atheros的5GHz的组合卡AR5414芯

16、片组，2008 MikroTik的），一个电源插头，一个串行端口和100 Mbit / s以太网。目前该软件在WSU经营包括以下内容： OpenWRT：Linux内核2.6.22（2007年Torvalds的）操作系统的WRAP板（2007年OpenWrt的）。OpenWRT是一个开放源码的可自由查看和高度配置的分布。 数据提供程序：该计划包括从数字化板处理该数据流，然后通过SeisComP/ SEEDLINK进行归档。 SeisComP / SEEDLINK ：一个软件包和理念，为近实时地震数据的分布， （ http:/geofon.gfz-potsdam.de/geofon/seiscom

17、p/seedlink.html ）开发的GFZ 。 SEEDLINK协议是基于TCP （ Heinloo 2000）和数据发送的512 byteMini ，种子包有8个字节的SEEDLINK头的形式。标头包含数据包的序列号，这使得该单位恢复发送离开的地方（在网络错误的情况下的连接，并作为“拨号模式”非永久连接的支持，即恢复） 。它有一个客户端 - 服务器架构，能够进行尽可能多的任务（数据采集，数据记录，监测和控制，实时通信，用户接入，近乎实时的数据处理） 。在WSU，在SEEDLINK服务器存储在配置大小的闪存卡，这是目前2GB的环形缓冲区中的数据。在环形缓冲器中的数据将被保存20天的顺序。如

18、果有更多的存储被发现是必要的，那么它是简单地使用一个更大的CF卡的情况。优化链路状态路由（OLSR2004）：OLSR是一种表驱动的主动路由 目前选择用于无线网状网络（http:/www.olsr.org）协议。作为 积极的协议是定期评估，并在整个网络中泛滥有关其直接邻近地区的信息维护网络的拓扑结构。 OLSR已经证明，它是能够与数百个节点上运行的，并且它也被广泛接受的一些网状网络社区，即Freifunk（http:/）和Funkfeuer上（http:/www。 funkfeuer.at）项目。 额外的辅助软件的madwifi版本0.9.3（的madwifi2007）的WiFi驱动程序的ma

19、dwifi的regdomain设置更改为ETSI的域，以获得13个信道用于支持802.11b / g。数据包生成和捕获是与ClickModular路由器软件版本1.5（2006科勒）完成的。 所有电路板都安装在室外防水金属外壳。全向双频天线，为5dB的增益分别安装有相对的垂直极化。 该由WSU所有业务活动达成所需的功率量（记录和数据的实时通信）已被实验测定为大约4W。2.2实时处理 由于用于结构监测应用便携式电池通常是首选电源，无线监控系统的设计必须特别注意它们的功耗优化。林奇等人的工作（2003）表明，计算能力，必须在整个网络中，以保存电池寿命分布。它们的工作还表明，可以得到较高的系统能量效

20、率，以节省98的能量，当只有本地数据进行分析（例如，通过快速傅立叶变换，FFT），而不是整个时间历程时，只发送被执行模态频率。 以下Lynch等人的（2003），并考虑到WSU是由低成本的 元件，实时处理的一般方案设计用于WSU内 包括一个地方的框架结构监测，比较简单，快速，稳健 分析适合于实时处理（图2）的数据。这首先涉及的过滤 基于四阶带通（即选定为桥实验是加速度计数据 0.01-3赫兹）IIR巴特沃斯滤波器，其次是它整合到速度和位移使用金森等人的递归公式。（1999）。在此期间，原始加速度测量 数据被连续存贮在环形缓冲器中。 对于长期监测的结构模态特性，库利 - 图基版本 的FFT（Pr

21、ess等人，1992）被施加到信号。因此，主频率峰值为运动的三个组成部分可以连续地通过基于模式识别的方法提取，并且可以通过向最终目标的其他节点通过一个网关（图2）连通。图2总体方案其次为正在并入无线传感单元的地震处理和分析 在另一方面，由于WSU正在被用于地震预警的目的在更安全和EDIM项目开发，他们还被用于地震检测和表征（即估计的几个工程参数）分析。当然，这些分析也可用于地震预警和建筑物及其他构筑物内的快速反应系统，且非常有用。由WSU进行的处理的顺序详见弗莱明（2009年）。总之，在垂直地面运动分量由递归短期平均/长期平均（STA / LTA）触发算法（施韦策等人，2002）进行事件检测。

22、该事件的表征是由不断更新的最高地震动参数（PGA，PGV和PGD）完成。此外，工程感兴趣的其他参数为累积绝对速度（CAV，2006 BOSE）和阿里亚斯强度（阿里亚斯1970）进行计算。在主地面运动的结束，最终事件报告由WSU的每个包含峰值地面值（PGA，PGV和PGD）检测以及反应谱加速度，速度和位移的传递 一些有代表性的周期（例如，那些振动的主要模式通过建模估计）。最后，这些信息是通过文件的格式适用于美国地质调查局的工具震动图而发表的（沃尔德等人，2006）。2.3通信 信息的通信是基于路由概念的。术语路由装置意味着沿着该数据可以从源发送到接收器的网络选择。在无线通信，路由活动的使用是通过

23、一个事实，即所有节点现代感作为来源，水槽和数据的路由器变得更加复杂而实现的。 WSU被设计成一个自组织ad-hoc无线网状网（WMN），并依靠优化链路状态路由（OLSR）作为路由策略（见上面的OLSR描述）。使用WMN允许WSUS网络，以保持最佳的通信状态，以适应不断变化的情况（如添加或删除节点，通信干扰，网络的一部分，地震后的损失等）。 结构模态参数和事件报告（即几个字节的信息），而根据要求加速计数据（即512-byteMini-SEED包）被转移后的SEEDLINK协议高达54Mbps，在2.4和5GHz免授权频段之间。在低信号噪声比的通信的情况下，WLAN卡驱动程序可以自动降低传输速率。

24、3苏丹穆罕默德法提赫悬索桥环境振动监测试验 3.1桥的功能和艺术形态 苏丹穆罕默德法提赫大桥位于土耳其的伊斯坦布尔，（图3a）横跨博斯普鲁斯海峡两岸第二吊桥，处于Hisarst（欧洲侧）和Kavack（亚洲）之间的海峡。该大桥是由弗里曼福克斯与合作伙伴以1.3亿美元成本设计的，它涉及了伊斯坦布尔第二高速公路建设的重大计划的一部分，拥有两个四线公路。从结构上看，它是一个没有边跨和钢塔的双层立式衣架重力锚式悬索桥。它的箱梁桥面宽39米，长1090米（世界排名第11）， 和110米以上的钢塔地面水平（图4a）。图3苏丹穆罕默德法提赫桥在土耳其伊斯坦布尔的一个位置。B，C，D 是一些传感器安装在200

25、8年6月的测试测量类型的例子图4从苏丹穆罕默德法提赫桥（根据Dumanoglu等，1992）得出的的一般特性。 b测量的位置和运动的约定：垂直（V），纵轴（L）和横向 （T）的组件表2提供了桥的结构总特征。在数学建模和桥的方式估计中的其他细节可以在Dumanoglu和塞文（1986）Dumanoglu（1992）中找到。这项工作的主要结论包括：（1）即使桥位于地震区，风很可能是其稳定的较大威胁;（2）塔是最容易损坏的部件，与最大弯曲应力的横向和纵向激励相关，（3）估计的最强异步效应发生用于垂直位移底板的塔架的纵向反相位运动，而对于塔本身的弯曲力矩为纵向和垂直方向激发。表2穆罕默德法提赫桥的结构

26、特征跨 主跨1090米 桥面宽度 33.8米（39.4米总） 桥墩 2铁塔（107米） 2锚杆 扩展基础 每单位长度 216kN /平方米自重 每根悬索 0.365平方米区 总的x截面面积 1.26平方米 惯性 IXX = 1.73m4 惯性矩 IYY = 129.2m4 扭矩= 4.7m4 悬索的弹性模量 205 kN/mm2 下垂 91米+6.3米 吊架 垂直（双重） 距海平面高度 64米 从已进行的桥的另一理论研究中，Apaydin（2002）提供了地面运动激励下的空间变化（异步/或同步），对苏丹穆罕默德法提赫悬索桥的反应进行全面评估。此外，日本桥梁与结构研究所（2004 JBSI）为执

27、行国家总局公路桥（土耳其）的地震响应和性能分析，需要确定地震的脆弱性，改造等要求，以及获得桥梁的动态抗震性能。这些研究表明，有限元分析技术可以用于预期模式的形状，频率和参与因子的分析评估，可达到令人满意地程度。 Erdik和Apaydin（2005）提供的动态特性一些一般性的结果和悬索桥的地震响应。 Summarising的调查结果表明：悬索桥是复杂的3-D结构，可以表现出大量的振动密耦合模式，吊桥因为暴露在强烈的地震引起的地面运动中，最初的桥梁几何显著变化将导致几何非线性作为悬浮液的悬索和底板系统的刚度与结构的大位移明显改变;悬索桥的自由振动的理论分析表明，该结构的模式可以被分成三组相对于相

28、应的位移的显性（即，第一组中的“底板模式”是重要的，第二个“有线模式”也是重要的，而在第三组塔模式则起支配作用）;底板模式也可以被分类为对称和非对称或 作为横向，而纵向和扭转占据主导地位。 在Brownjohn等人对苏丹穆罕默德法提赫桥所做的悬挂满量程动态研究中（1992）用其固有频率计算实验确定桥梁的模态特性，从而验证从Dumanoglu和塞文（1986）和Dumanoglu等的数学模型得到的本征可靠性进行的环境振动测量。 （1992）。 Brownjohn等人的设备（1992）用于桥的调查中，其中包括5个加速计。因此，作为参考的在桥的欧方的加速度计中使用， 27个单个进行测量的关键点在整个

29、底板和一座塔上，时间从1989年6月6时限到1989年6月15日。这个实验的结果表明，从较低的频率范围内建模的预测值可以观察到所测量的垂直固有频率和振型匹配得相当好，同时观察到频率的增加会导致发散的增加。振动实验模态频率由Brownjohn等人提供（1992）。（例如，第5底板垂直，扭转和横向模式列于表4中），最近被Apaydin（2002）与Erdik和Apaydin（2005）证实。 苏丹穆罕默德法提赫悬索桥的另一项研究是评估其应对强风（卡亚和2004年Harmandar）的。本研究是由分别部署在两侧和在桥的中心的三个加速度计来实现。在光谱中的峰值计算结果中发现在与振动的固有频率，具有峰值

30、加速度，速度和位移达，分别在水平至0.1克，0.1米/秒和0.2米和在垂直方向0.6g，0.2M协议/ s和0.3米（卡亚和2004 Harmandar）。 最后，涵盖12个三轴向加速度传感器和沿苏丹穆罕默德法提赫悬索桥亚洲跨度的一半安装了精良的由传统的振动监测系统数据采集单元（Apaydin和2001年Erdik，2002 Apaydin）。3.2环境振动测量 这种丰富的信息使得苏丹穆罕默德法提赫桥站点特别 适用于测试我们的创新WSU仪器的可靠性。因此，在 2008年6月27日，24个传感器被用来在桥上进行环境振动测量。测试方案（图4b）中包括放置在桥的底板上的沿每一侧8个传感器和在桥的中点

31、的最低部分2个传感器上的垂直线，以及4个传感器上的外4参考传感器的安装桥的towers.All传感器的顶部安装了以下相同空间法中，为了检测在垂直方向（V）的桥梁振动，纵向（L）和横向（T）需要四个工人，无论是安装和拆卸需要约1小时。图（图3b，c和d）中为这些装置的示例。可以进行几个小时的测试，并且可在所有传感器中录音，大约1-1/2。采样速率固定为100赫兹，并且WSU所需的能量是由17阿锂基电池提供的。 虽然每个WSU能够进行其本地信号分析，这样做的目是评价WSU的性能结构监测。因此，在下面讨论的结果是指调查后的分析。 图（5A，B，C）示出了功率谱密度（PSD）函数计算出的运动的三个组成

32、部分，数据由位于桥的桥面外的集中在一起4个参考传感器提供。 利用非连续信号的PSD的Windows 200宽的计算，这位于适当的频率范围内，能够保证足够的频率分辨率。计算的交叉相关性，线性趋势从每个窗口和两端的5%余弦锥形应用被删除。这个方案的分析计算采用PSD的所有补丁。平均PSD曲线谱比（SR）的两个垂直功能被用于计算横向和纵向的方向相对于所有其他20个监测桥梁内部点。 图（6，7和8）提供的SR业绩概述安装一些WSU 在桥上（即底板，垂直线，和一些特殊位置塔）。当平均SR曲线（图6B，7B，和图8b）用于分析安装在不同的点的成对传感器时，很显然，WSUS提供的结果是一致的，令人信服的，与

33、在桥的多种部件的反应不同的环境如何振动的图像相似。此外，SR谱图（图6c中，7c和图8c）表明，环境振动有一个固定的字符，这表明WSUS能提供非常稳定的估计。 位于底板上（图6，表3）的结果表明最高振幅的振动发生在垂直分量方向上，和SRS提供振动估计的实验垂直模式由Brownjohn等人获得的（例如，0.122，0.207赫兹）匹配得很好（表4）。（1992）。 在位于WSUS垂直线的基部（图7）中，所述第一模式的情况下 振动的垂直分量是0.15赫兹。当SR重合在纵向和横向方向（即0.125赫兹）时，第一峰值的频率大约相似，尽管振幅的数量级不同。图5某个参考测量位置（红色符号）。 - ，纵向（

34、L - 蓝色）和横向（T - 绿色），垂直（红色V）：3个成分电源频谱密度（PSD）函数。 c等于（B），但平均功率频谱密度函数相同683图6两个WSUS放置在桥面的结果。为选定的传感器（红色符号），时间序列， 和实例安装。 b谱比（SR）为垂直（红色），纵向（蓝色），功能，变化的横向（绿色）分量。 不同的SR谱图变化组件684图 7同图 6，但是WSU则放置在垂直线中的电桥底板的中间最低部分685图8同图 6，但WSU则放在桥的塔顶部 表3：前5次实验的垂直单峰 （V / V），横向单峰（T / T），以及 纵向单峰（L / L），分别为： 表四：前5次实验的垂直，横向和扭转的，对称的和不对

35、称的，甲板模式，分别为（从Brownjohn等人，1992）： 最后，位于所述塔（图8）的顶部的WSUS，再次在Brownjohn（1992）等的协议中显示，第2纵向振动模式是在0.155和0.2赫兹，而横向模式是在0.3，0.5和0.8赫兹。 图（9）为WSUS放置在甲板不同位置上的比较计算从而绘制的SR曲线。选择每个方向的前五次实验SR峰列于表3。值得强调的是要估算在不同点的峰值频率的一致性，同时，正如所料，峰的振幅依赖于传感器的位置。中的垂直分量（图9b）的情况下，振动的几种模式可以被识别，并且振幅与频率路径是相当不规则的。在另一方面来说，无论是横向和纵向部件（图9C，D，分别）的峰的位

36、置和幅度遵循与频率的增加相当的常规路径。 虽然桥的动态行为的详细分析超出这项研究的范围，但在正进行在这个阶段和有限延伸的所述数据集时，重合时间中的频率，分析的初步字符例如在约0.3Hz为佳垂直和横向运动部件的山峰是一个强烈的信号，这是第一个扭转甲板模式。 最后，通过使用新的WSUS（例如，在表4）桥的环境振动监测所获得的结果比那些由先前研究协议中获得的结果更为优异（例如，Brownjohn等，1992，表3，和2002 Apaydin）。4 结论 我们已经提出了新的低成本的无线传感单元设计，形成密集的无线网状网络。这种方法的主要优点是，分析和数据存储是可分散的，只有最显著信息和估算的参数是通过

37、对专用目标的整个网络传播。而且仪表和网络通信协议在两种地震预警项目框架内得到发展，这项研究证明了他们也可以代表创新，密集，无线结构监测系统的重要工具。图9为SR沿着桥的桥面一些特征点，一个选定的站（红色符号），B骨料SR函数的垂直分量。 C同（B）但在横向分量， d同（b）但在纵向分量。每个运动（黑色箭头）的三个分量的所选择的单峰列于表4中。 图10为苏丹穆罕默德法提赫桥可能的双重方式预警。a是通过WSUS检测异常行为桥情况下，桥网关发出的警告。b是无线网络可以从KOERI经营的IERREWS中收到地震预警。 为确定这种系统的适用性进行了一个结构监测实验，对涉及的苏丹穆罕默德法提赫桥在伊斯坦布

38、尔（土耳其）进行了临时环境振动记录。数据分析结果表明，低成本的WSU的出色表现，与数据和放置在桥高度一致的类似的结构元素仪器获得的参数估计相比较，发现从记录中确定的桥的主模态属性与那些从Brownjohn（1992）和Apaydin（2002）等人的研究结果一致。 在这项工作中示出的结果不意味着提供了关于桥在超出此工作，在有限的扩展实验时间的动态行为的新认识，但是它们提供了一个明显的迹象表明WSUS也适合于结构监测任务。因此，目前，传统的结构健康监测系统的苏丹穆罕默德法提赫吊桥操作（ Apaydin和2001年Erdik ，2002 Apaydin ）可以经济地由低价WSU仪器延长。下一步可能

39、是应用这些工具的密集无线网络，使苏丹穆罕默德法提赫悬索桥环境振动监测方案长期而全面化，这可能让桥的主模态特性的定期重新评估非常详细。此外，可以探讨在一个附加通道的仪器，允许额外的功能到WSU的网络，例如，长期监测结构上的风荷载。 最后，WSUS除了对苏丹穆罕默德法提赫悬索桥的致密无线网络将为桥本身提供预警能力外（图10A，B）。事实上，WSU的网络还可以进行编程，以sometarget（伊斯坦布尔大都市灾难协调中心）在桥梁异常行为进行检测的情况下，通过网关发出报警。在此期间，无线网络可以从伊斯坦布尔地震快速反应预警系统（IERREWS）由KOERI（Erdik等2003年b）在地震的情况下操作

40、的接收警告，并因此被用来协调早期安全行动（例如，停止流量可达桥）。 致谢 所开展的工作得到了（地震预警欧洲，036935号欧盟委员会的建议）和项目的EDI报文（对马尔马拉海，土耳其，德国联邦教育与研究部的地震数据信息系统）的支持。开发此WSU的SAFER和EDI报文的工作组有：J. Zschau，C.Milkereit，M. Picozzi，K.弗莱明，I.Veit，K.-H.达代，J. Nachtigall，和H. Woith（亥姆霍兹 - Zentrum酒店波茨坦地理研究中心德意志，德国）J.费希尔，JP瑞德利奇，B. LICHTBLAU，楼Khnlenz，K.阿伦斯，一Eveslage和

41、S. Heglmeier（部情报学，洪堡大学（HU）柏林，德国）。 K.-H.达代和Mike HONIG开发了模拟数字转换器（ADC）电路板。参考文献Abdel-Ghaffar AM, Housner GW (1978) 悬索桥环境振动试验。J Eng Mec Div,ASCE，104卷，No.EMS，出发纸140b5，1978年10月，页数（983-999）。Apaydin N，Erdik M（2001）结构振动监测系统的博斯普鲁斯海峡悬索桥。于：Erdik M等人（编辑）强震仪器用于土木建筑结构（北约科学系列），第二卷。 373施普林格出版社，纽约，LLC。Apaydin苏丹穆罕默德法提赫

42、悬索桥海峡大学（2002年）地震分析，博士论文，地震工程学系，伊斯坦布尔，土耳其。Arias A (1970) Ameasure地震强度。于：汉森RJ（ED）抗震设计核电plants.MIT出版社，剑桥，马萨诸塞州，页数（438-483）。BOSE M（2006）地震利用人工神经网络伊斯坦布尔预警，医生自然科学论文，物理，卡尔斯鲁厄大学，卡尔斯鲁厄学院。Brownjohn JMW，Dumanoglu AA，塞文RT，泰勒加利福尼亚州（1987）亨伯河吊桥，与计算出的特征比较环境振动测量。在：ICE学报， Pt.2，83，页数（561-600）。Brownjohn JMW，Dumanoglu A

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44、回应行驶横向地震动，报告UBCE-EE-86-5，英国布里斯托尔大学的系，土木工程。Dumanoglu AA，Brownjohn JMW，塞文RT（1992）的苏丹穆罕默德法提赫（第二博斯普鲁斯海峡）悬索桥的抗震分析。地震工程结构体马仕达21:881-906。 DOI：10.1002/eqe.4290211004。在马尔马拉地区，土耳其EDI报文（2007）地震灾害信息系统。http:/www.cedim.de/ EDIM.php。2008年12月9日。Erdik M，Uckan E（1988）。该博加齐奇吊桥，报告编号的环境振动调查：89-5，地震工程，海峡大学，伊斯坦布尔，土耳其系。ErdikM，Aydinoglu N，Fahjan Y，Sesetyan K，DemirciogluM，Siyahi B，Durukal E，Ozbey C，比罗Y，Akman的H，Yuzugullu澳（2003年a）地震风险评估的伊斯坦布