Η δυναμική καταπόνηση των μεταλλικών γεφυρών, τόσο από τις εναλλασόμενες φορτίσεις των οχημάτων,  όσο και από την επίδραση των συνθηκών του περιβάλλοντος (π.χ άνεμος, σεισμός κ.α), είναι ένα από τα ζητήματα που τίθενται προς διερεύνηση στη σύγχρονη πρακτική αντιμετώπισης του φαινομένου της κόπωσης και της μείωσης των δυναμικών παραμορφώσεων.

Το ζήτημα της δυναμικής καταπόνησης των μεταλλικών γεφυρών τίθεται πλέον εξαρχής από τη φάση της προμελέτης, επαναπροσδιορίζεται στη φάση της οριστικής μελέτης και πραγματοποιούνται πειραματικές μετρήσεις τόσο σε μικροκλίμακα όσο και στους κατασκευασμένους φορείς για την αντιμετώπιση τους.

Το πρόβλημα μεγεθύνεται στη περίπτωση υφιστάμενων φορέων οι οποίοι βρίσκονται σε λειτουργία πέραν του χρόνου ημίσειας ζωής για την οποία είχαν σχεδιαστεί να χρησιμοποιηθούν. Φορείς οι οποίοι έχουν κατασκευαστεί με παλαιότερους κανονισμούς και με την διαδικασία προσδιορισμού της φέρουσας ικανότητας για φορτία με διαφορετικά δυναμικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά απαιτούν έλεγχο, συντήρηση και ενίσχυση προκειμένου να συνεχίσουν την ασφαλή λειτουργία τους.

Ένας φορέας τέτοιου τύπου είναι και η γέφυρα Bailey, η οποία είναι μια μεταλλική δικτυωτή γέφυρα, αποτελούμενη από προκατασκευασμένα στοιχεία τα οποία συναρμολογούνται επί τόπου στο χώρο καθέλκυσης και εγκατάστασης.

Η γέφυρα Bailey αναπτύχθηκε σαν ιδέα , μελετήθηκε και κατασκευάστηκε στη διάρκεια της δεκαετίας του ’40 από ομάδα Άγγλων μηχανικών. Τα χαρακτηριστικά τα οποία την καθιέρωσαν ήταν:

α. Η δυνατότητα κατασκευής αποκλειστικά με τα χέρια, μπορεί να κατασκευαστεί και με μηχανικά μέσα αλλά δεν απαιτείται ιδίως σε απλές μορφές του φορέα.

β.Η δυνατότητα κατασκευής 7 τύπων φορέων για την κάλυψη ανοιγμάτων από 30 πόδια (9,144 m) έως 210 πόδια (64,01 m) και φέρουσα ικανότητα για κλάση οχημάτων από τα μικρότερης κλάση έως και κλάση 100 με κατάλληλη προσαρμογή των στοιχείων. Η κλάση στη περίπτωση αυτή αφορά την MLC (Military Loading Class), καθώς αρχικά προοριζόταν για στρατιωτική χρήση, και ισούται με βάρος του φορτίου σε τόνους με μια απλοποιημένη προσέγγιση με τη διαίρεση του MLC /1,25.

γ. Η πρόβλεψη δυνατότητας της παρασκευής του κράματος χάλυβα και κατασκευής των επιμέρους στοιχείων από όλες τις βιομηχανίες χάλυβα στη ευρύτερη περιοχή ανάπτυξης.

δ. Η δυνατότητα να μεταφέρεται εξ΄ ολοκλήρου με περιορισμένο αριθμό μεταφορικών της εποχής.

Ως φορέας η γέφυρα Bailey χαρακτηρίζεται ως ισοστατικός στη περίπτωση  αμφιέρειστων γεφυρών και συνεχής. Αποτελείται από δύο σύνθετες δικτυωτές δοκούς τοποθετημένες στα άκρα κάθεμια από τις οποίες μπορούν να συντίθενται με ένα,δύο τρία πλαίσια κατά πλάτος της και ένα δύο ή τρία πλαίσια καθ΄ ύψος.

Αντικειμένικός σκοπός της εργασίας είναι η κατασκευή ενός αξιόπιστου μοντέλου πεπερασμένων ραβδωτών στοιχείων, πιστοποιημένου περί της αξιοπιστίας με πειραματικά δεδομένα, προκειμένου να καταστεί εργαλείο για τον έλεγχο τόσο της κατάστασης από πλευράς λειτουργικότητας όσο και της κόπωσης υφιστάμενων φορέων.

Αρχικά για την επίτευξη της συλλογής πειραματικών δεδομένων και στα πλαίσια μιας πολιτικής χαμηλού κόστους, επιλέχθηκε η διαδικασία κατασκευής δύο συστημάτων καταγραφής MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), αποτελούμενα από την πλακέτα IMU (Inertial Measurement Unit) MPU-9150 η οποία συνδέεται με την πλακέτα ελέγχου Arduino Uno. Έγιναν οι κατάλληλες προσαρμογές μέσω λογισμικού ελέυθερης πρόσβασης και χρήσης προκειμένου να πραγματοποείται η καταγραφή σε συχνότητα 285 Hz.

Αφού τα παραπάνω δύο συστήματα βαθμονομήθηκαν με διαδικασία ελέγχου η οποία χρησιμοποιείται σε εργοστασιακής κατασκευής συστήματα καταγραφής(Tumble Test) πραγματοποιήθηκαν πειράματα για την συλλογή των δεδομένων απόκρισης φορέα 60 ποδών (18,288 m). Τα πειράματα τα οποία πραγματοποιήθηκαν κατατάσσονται στη κατηγορία των διεγέρσεων ελεύθερης ταλάντωσης (free vibration tests), διεγέρσεων περιβάλλοντος (ambient vibration tests), διεγέρσεων με σήμα εισόδου και απόκρισης με σήμα εξόδου (Frequency Response Tests).

Κάθε μία  από τις δοκιμές οι οποίες πραγματοποιήθηκαν με τις διεγέρσεις ελεύθερης ταλάντωσης και διεγέρσεων από την επίδραση περιβάλλοντος χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή των μηχανικών και δυναμικών χαρακτηριστικών του φορέα χρησιμοποιώντας κάθε φορά το «καθαρά» ελεύθερης ταλάντωσης τμήμα του σήματος καθώς λόγω των συνθηκών έδρασης του φορέα το συνολικό σήμα περιείχε «θόρυβο» του οποίου το φιλτράρισμα απαιτούσε πρόσθετο υπολογιστικό κόστος. Η διέγερση μέσω σήματος εισόδου και καταγραφής της απόκρισης μέσω σήματος εξόδου χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά για την πιστοποίηση της αξιοπιστίας του φορέα μέσω προγράμματος πεπερασμένων ραβδωτών στοιχείων.

Στη συνέχεια κατασκευάστηκε μοντέλο πεπερασμένων ραβδωτών στοιχείων με τις απαιτήσεις του EC-3, πιστοποιήθηκε η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων με αυτά του πραγματικού φορέα και ακολούθησε η διαδικασία φόρτισης του φορέα για έλεγχο λειτουργικότητας και αστοχίας.

Από τα αποτελέσματα τα οποία προέκυψαν διαπιστώθηκε ότι ο φορέας παρουσιάζει εγκάρσιες και καμπτικές ιδιομορφές με απόκρισης της πρώτης καμπτικής στη συχνότητα 5,01 Hz ενώ η πρώτη καμπτική χωρίς απόσβεση είναι 5,65 Hz. Από τον υπολογισμό της ιδιοπεριόδου απόσβεσης της καμπτικής ταλάντωσης από τα πειραματικά δεδομένα προέκυψε T_D=0,203 sec  όταν η αντίστοιχη από το πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων ήταν T=0,227 διαφορά 11%. Η απόσβεση υπολογίστηκε σε ζ=2,7% όταν η αντίστοιχη από τον EC-3 είναι για συγκολλητές 2% ενώ για κοχλιωτές 4%. Ο φορέα της Bailey είναι μια υβριδική μεταλλική κατασκευή μεταξύ συγκολλητών και κοχλιωτών συνδέσεων.

Ακολούθησε ο σχεδιασμός ενός συστήματος αποσβεστήρα μάζας, ο οποίος τοποθετήθηκε σε θέσεις  L/2 και L/4, προκειμένου να διαπιστωθεί η δυνατότητα μείωσης των παραμορφώσεων και των ταλαντώσεων στους φορείς σε αντιδιαστολή με τη συχνά προτεινόμενη κατασκευή μεσόβαθρου η οποία δεν είναι πάντοτε κατασκευαστικά εφικτή. Διαπιστώθηκε ότι με τη τοποθέτηση του αποσβεστήρα στο μέσο του φορέα και συγκεκριμένα στις δοκούς επιτυγχάνεται απομείωση των δυναμικών μετακινήσεων του φορέα κατά τη καμπτική του διέγερση. Το ποσοστό απομείωσης το οποίο επιτυγχάνεται εξαρτάται από την ταχύτητα και την κλάση του διερχόμενου οχήματος.