Description of Behaviors of Bosporus Bridge at Different Time Points 1973-2006

Year 2010, Issue: 101, 0 - 0, 01.02.2010

Hediye Erdoğan Engin Gülal Burak Akpınar Ercenk Ata

Abstract

In this study, vertical and lateral behaviors of Bosporus Bridge deck were investigated under stress loads such as traffic, wind, pedestrian and rithmic in both time domain and frequency domain. For this purpose, bridge behavior is measured in the 2003, 2005 /1, 2005 /2 and 2006 by the terrestrial and satellite techniques in the 1Hz, 5Hz, 2Hz and 10Hz sampling frequencies, respectively. The two measurements were carried out in 2005. 2005/2 measurements were made during the Eurasia Marathon on 2 October 2005, in which 75 000 pedestrians participated. Responses of the bridge to loads such as rhythmic running, pedestrian walking, vehicle passing during the marathon were measures by a real-time kinematic RTK Global Positioning System GPS . Behaviors of Bridge were investigated under five different load cases using this measures.Measures were transformed by Fast Fourier Transfor FFT from time domain to frequency domain. Vertical and lateral frequencies of bridge deck were determined by Fourier spectrums in the range 0–1.5Hz. For the bridge deck, vertical frequencies are 8 in 2003 , 12 in the 1st and 3rd parts in 2005/2 ve 13 in 1987, in 2005/1, in the 2nd, 4th and 5th parts in 2005/2 and in 2006 . Lateral frequencies are 8 in 2003 and in the 3rd part in 2005/2 and 9 in 2005/1, in the 1st, 2nd , 4 th and 5th parts in 2005/2 and in 2006 . These frequencies were compared with 13 vertical and 9 lateral frequencies which calculated from in 1973 Bridge opened to traffic and in 1987 measurements and Finite Element Model of Bridge. In general the agreement among frequencies is good.

Keywords

Bosporus Bridge, Fast Fourier Transform, Fourier Spectrum.

Farklı Zaman Noktaları için 1973-2006 Boğaziçi Köprüsü Davranışlarının Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Boğaziçi Köprüsü tabliyesinin trafik, rüzgar, yaya ve ritmik koşu gibi yüklerin etkisi altındaki yanal ve düşey davranışları zaman ve frekans alanında araştırılmıştır. Bu amaçla, köprü davranışları 2003, 2005/1, 2005/2 ve 2006 da yersel ve uydu teknikleri kullanılarak sırası ile 1Hz, 5Hz, 2Hz ve 10Hz örnekleme frekanslarında ölçülmüştür. 2005 de iki ölçüm gerçekleştirilmiştir. Bunlardan 2005/2 ölçümleri, 02.10.2005’de yapılan ve 75 bin kişinin katıldığı Avrasya Maratonu sırasında yapılmıştır. Maraton sırasında RTK GPS ile köprünün ritimli koşu, yaya yürüyüşü ve araç geçişi gibi yükler altındaki tepkileri ölçülmüştür. Bu ölçülerle köprünün 5 farklı yük durumu altındaki davranışları incelenmiştir. Tüm ölçümler Hızlı Fourier Dönüşümü ile zaman alanından frekans alanına dönüştürülmüştür. Fourier spektrumlarından yararlanılarak Köprü tabliyesi düşey ve yanal yöndeki frekansları 0-1.5 Hz aralığında tespit edilmiştir. Düşey frekansları, 2003 ölçümleri için 8 tane, 2005/2 ölçümlerinin 1., 2. ve 3. kısımları için 12 tane, 2005/1, 2005/2’nin 2., 4. ve 5. kısımları ve 2006 ölçümleri için 13 tane hesaplanmıştır. Yanal frekansları ise; 2003 ve 2005/2’nin 3. kısmı ölçümleri için 8 tane, 2005/1 ve 2005/2 nin 1.,2.,4. ve 5. kısımları ve 2006 ölçümleri için 9 tane hesaplanmıştır. Bu ölçümlerden tespit edilen frekanslar 1973 Köprü’nün trafiğe açılışı ve 1987’deki ölçümlerden ve Köprü’nün Sonlu Elemanlar modelinden hesaplanan 13 düşey ve 9 yanal frekanslarla da karşılaştırılmıştır. Köprü farklı zaman noktalarında farklı yükler altında olsa da elde edilen bütün frekansların uyuşumlu tespit edilmiştir

Keywords

Boğaziçi Köprüsü, Hızlı Fourier Dönüşümü, Fourier Spektrumu

References

• ALLEN, R., L., MİLLS, D., W.: Signal Analysis, Time, Frequency, Scale, and Structure, IEEE Press, USA, 2004.
• BROWNJOHN, J.M.W., DUMANOĞLU, A.A., SEVERN, R.T., BLAKEBOROUGH, A.: Ambient vibration survey of the Bosporus Suspension Bridge, Report No. UBCE-EE-88-1, University of Bristol, 1998.
• CHENG, P., JOHN, W., ZHENG, W.: Large Structure Health Dynamic Monitoring Using GPS Technology, FIG XXII International Congress, Washington, D.C. USA, 2002.
• ERDOĞAN H.: Mühendislik Yapılarındaki Dinamik Davranışların Jeodezik Ölçmelerle Belirlenmesi, Doktora Tezi, YTÜ, FBE, 2006.
• ERDOĞAN H., AKPINAR B., GÜLAL E. and ATA E.: Monitoring the Dynamic Behaviors of the Bosporus Bridge by GPS during Eurasia Marathon, Nonlinear Processes in Geophysics, 14, 4, 2007, 513–523.
• ERDOĞAN H., GÜLAL E.: The Application of Time Series Analysis to Describe the Dynamic Movements of Suspension Bridges, Nonlinear Analysis: Real World Applications, 10 (2009) 910-927.
• ERDOĞAN H., GÜLAL E.: Identification of Dynamic Systems Using Multiple Input-Single Output (MISO) Models, Nonlinear Analysis:Real World Applications, 10 (2009) 1183-1196.
• LOVSE, J. W., TESKEY, W. F.: Dynamic Deformation Monitoring of Tall Structure Using GPS Technology, Journal of Surveying Engineering, 1995, Vo. 121(1), 16-22.
• PETROVSKI, PASKALOV, STOJKOVI, JUROKOVSKI.: Vibration Studies of Istanbul Bogazici Suspension Bridge, Report OIK 74-7, IZIIS Skopje, 1974.
• TEZCAN, S.S., IPEK, M., PETROVSKI, J VE PASKALOV, T.: Forced Vibration Survey of Istanbul Bogazici Suspension Bridge, Proc.5ECEE Vol.2, Istanbul, 1975.
• RABINER L.R. ve GOLD B.: Theory and Application of Digital Signal Processing, Prentice-Hall.Inc. Englewood Cliffs, New Jersey, 1975.
• RADOVANOVIC, R. S., TESKEY, W. F.:Dynamic Monitoring of Deformation Structure: GPS verses Robotic Tacheometry Systems, The 10th FIG International Symposium on Deformation Measurements, Orange, California, USA, 2001.
• ROBERTS, G. W., DODSON, A.H., ASHKENOZI, V. BROWN, C. V, KARUNA, R.: Comparison of GPS Measurements and Finite Element Modelling for the Deformation Measurements of the Humber Bridge, Proc ION GPS, Nashville, USA, 1999.