Use of european ground motion service for bridge monitoring: temporal and thermal deformation correlation study

Bridges are essential infrastructures in cities that play a huge role in providing accessibility and connection to transport nodes as well as providing safe passage upon natural or human-made obstacles. In Italy, numerous bridges have reached their lifespans or are about to. They are exposed to constant and/or heavy loads imposed by transportation traffic together with environmental loads such as temperature variations that are always present. Hence, to avoid catastrophic adverse events like the (Morandi bridge collapse in 2018), these important infrastructures must be periodically monitored. This project presents a study on the application of InSAR technology to monitor the state of a highway bridge in Italy. The objective of this thesis is (i) to employ processed MT-InSAR data using Sentinel-1 satellite images provided freely by the EGMS portal in order to extract displacement time-series of a number of selected bridge zones over the entire span of the bridge and their combination to obtain Up and East displacements (ii) to observe movements, which are millimetric, to see if the zones exhibit any irregular behavior. (iii) to carry out a correlation analysis between the zones’ Up and East displacements and temperature variations to detect any thermal-induced displacements. The focus of this project is on the A21 bridge, which is a highway bridge connecting Piacenza to Cremona located in Northern Italy. By following the above-mentioned objectives and having adopted a robust methodology, important information reveals itself in terms of the significance of InSAR technology to conduct SHM and the role of temperature variations.

I ponti sono infrastrutture essenziali nelle città, con un ruolo cruciale nel garantire accessibilità e connessione ai nodi di trasporto, oltre a fornire un passaggio sicuro su ostacoli naturali o artificiali. In Italia, numerosi ponti hanno raggiunto o stanno per raggiungere il loro ciclo di vita. Essi sono esposti a carichi costanti e/o intensi dovuti al traffico veicolare, uniti a sollecitazioni ambientali come le variazioni termiche, sempre presenti. Per evitare eventi avversi catastrofici (es. crollo del Ponte Morandi nel 2018), è fondamentale monitorare periodicamente queste infrastrutture. Questo progetto presenta uno studio sull’applicazione della tecnologia InSAR per monitorare lo stato di un ponte autostradale in Italia. Gli obiettivi della tesi sono: (i) utilizzare dati MT-InSAR processati, ottenuti da immagini Sentinel-1 disponibili gratuitamente sul portale EGMS, per estrarre le serie temporali degli spostamenti di specifiche zone del ponte lungo tutta la sua estensione e la loro combinazione per ottenere gli spostamenti Up e East; (ii) osservare movimenti millimetrici e identificare comportamenti anomali nelle zone analizzate; (iii) condurre un’analisi di correlazione tra gli spostamenti Up e East delle zone e le variazioni termiche, al fine di rilevare eventuali spostamenti indotti termicamente. Il focus dello studio è sul ponte A21, un’infrastruttura autostradale che collega Piacenza a Cremona, nel Nord Italia. Seguendo gli obiettivi sopra citati e adottando una metodologia solida, emergono informazioni rilevanti sul potenziale della tecnologia InSAR per il Structural Health Monitoring (SHM) e sul ruolo delle variazioni termiche.