A key challenge in monitoring and managing the structural health of bridges is the high-cost associated with specialized sensor networks. In the past decade, researchers predicted that cheap, ubiquitous mobile sensors would revolutionize infrastructure maintenance; yet many of the challenges in extracting useful information in the field with sufficient precision remain unsolved. Herein it is shown that critical physical properties, e.g., modal frequencies, of real bridges can be determined accurately from everyday vehicle trip data. The primary study collects smartphone data from controlled field experiments and "uncontrolled" UBER rides on a long-span suspension bridge in the USA and develops an analytical method to accurately recover modal properties. The method is successfully applied to "partially-controlled" crowdsourced data collected on a short-span highway bridge in Italy. This study verifies that pre-existing mobile sensor data sets, originally captured for other purposes, e.g., commercial use, public works, etc., can contain important structural information and therefore can be repurposed for large-scale infrastructure monitoring. A supplementary analysis projects that the inclusion of crowdsourced data in a maintenance plan for a new bridge can add over fourteen years of service (30% increase) without additional costs. These results suggest that massive and inexpensive datasets collected by smartphones could play an important role in monitoring the health of existing transportation infrastructure.


翻译:在监测和管理桥梁结构健康方面的一个关键挑战是与专门传感器网络相关的高成本相关联的桥梁结构健康。在过去十年里,研究人员预测廉价、无处不在的流动感应器将革命基础设施维护;然而,在以足够精确的方式提取实地有用信息方面,许多挑战仍未解决。这里显示,从日常车辆出行数据中可以准确地确定真实桥梁的关键物理特性,如模式频率等,从日常车辆出行数据中可以准确确定真实桥梁的关键物理特性。初级研究收集了来自受控现场实验的智能手机数据,以及“不受控制的”UBER搭乘美国长途悬浮桥的“无人控制”UBER,并开发了一种分析方法,以准确地恢复模式特性特性。该方法被成功地应用于“部分控制”在意大利短途高速公路桥梁上收集的由众人组成的数据。这项研究证实,原先为其他目的采集的移动感应数据集,如商业用途、公共工程等,可以包含重要的结构信息,因此可以重新用于大规模基础设施监测。补充分析项目,将众源源数据纳入一个维护计划,以准确恢复模型特性特性特性特性。通过收集的大规模监测,可以增加14年的数据。

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