Development of Moving Force Identification Algorithm Using Moment Influence Lines at Multiple-Axes and Density Estimation Function

다축모멘트 영향선과 밀도추정함수를 사용한 이동하중식별 알고리듬의 개발

  • Received : 2006.01.16
  • Published : 2006.11.30

Abstract

Estimating moving vehicle loads is important in modeling design loads for bridge design and construction. The paper proposes a moving force identification algorithm using moment influence lines measured at multi-axes. Density estimation function was applied to estimate more than two wheel loads when estimated load values fluctuated severely. The algorithm has been examined through simulation studies on a simple-span plate-girder bridge. Influences of measurement noise and error in velocity on the identification results were investigated in the simulation study. Also, laboratory experiments were carried out to examine the algorithm. The load identification capability was dependent on the type and speed of moving loads, but the developed algorithm could identify loads within 10% error in maximum.

교량의 설계 및 시공에 있어 적절한 설계하중을 산정하기 위해 차량의 하중을 측정하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 이동하중에 대해 다축의 모멘트 영향선을 이용하여 시간에 따라 하중을 식별하는 알고리듬을 제안하였다. 또한 2개 이상의 하중을 식별하는 경우, 시간에 따른 하중 식별 결과가 심한 진동을 하기 때문에 밀도추정함수를 통해 최종 식별하중을 구하는 방법을 제안하였다. 단경간 판형교에 대한 수치예제를 수행하여 제안한 알고리듬 및 방법들을 검증하였다. 수치예제에서는 계측오차와 속도오차에 대한 오차분석을 수행하였다. 또한 제안된 알고리듬을 6m 길이의 강재 모형교량을 이용한 실내실험을 통해 재검증하였다. 속도와 하중의 종류에 따라 하중식별 능력이 달랐으나 개발한 알고리듬이 최대 10% 수준의 오차 내에서 하중을 식별할 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

  1. 박민석, 배두병, 황의승,(2002), "고속도로 교량 활하중정형화를 위한 BWIM SYSTEM 개발", 한국도로공사 제19회 도로기술연구성과발표회논문집(구조분야), 제22권, 제1호, pp. 27-46.
  2. 서은석, 이종세, 김희석,(2003), "교량의 동적거동특성을 고려한 중량계측시스템의 정확성 향상에 관한 연구", 2003 대한토목학회 정기학술대회, pp. 979- 982.
  3. 한국도로공사도로연구소(1997), "강형교 교통량 분석을 통한 설계 피로하중산정과 발생응력의 모형화 연구", 한국도로공사도로연구소(2000), 고속도로교량 활하중 정형화에 관한 연구, 한국도로공사 연구보고서.
  4. Bowman, A.W. and Azzalini, A.(1997), "Applied Smoothing Techiniques for Data Analysis - The Kernel Approach with S-Plus Illustrations", Oxford, New York, pp. 1-22.
  5. Chan, T.H.T., Law S.S., Yung, T.H., and Yuan, X.R.(1999), "An interpretive method for moving force identification", Journal of Sound and Vibration, Vol. 219, No. 3, pp. 503-529. https://doi.org/10.1006/jsvi.1998.1904
  6. Dempsey A.T., Jacob B. and Carracilli J.(1998), "Orthotropic Bridge Weigh-In-Motion for Determining Axle and Gross Vehicles Weights", Proceedings of the Second European Conference On WIM, pp. 345-354.
  7. Jacob, B., O'Brien, E.J.(2005), "Weigh-In-Motion : Recent Developments In Europe", Proceedings of the Fourth Iternational Conference On Weigh-In-Motion. ICWIM4, pp. 3-13.
  8. Law S.S., Chan T.H.T., Zeng Q.H.(1997), "Moving force identification: a time domain method", Journal of Sound and Vibration, Vol. 201, pp. 1-22. https://doi.org/10.1006/jsvi.1996.0774
  9. Law S.S., Chan T.H.T, Zeng Q.H.(1999), "Moving force identification-a frequency and time domain analysis", Journal of Dynamic System, Measurement and Control, Vol 121, pp. 394-401. https://doi.org/10.1115/1.2802487
  10. O'Connor, C. and Chan, T.H.T.(1988), "Dynamic Loads from Bridge Strains", Journal of Structural Engineering. ASCE, Vol. 114, pp. 1703-1723. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1988)114:8(1703)
  11. Yu, L.(2002), "Moving Force Identification Based on the Frequency-Time Domain Method", Journal of Sound and Vibration, Vol. 261, No. 1, pp. 329-349. https://doi.org/10.1016/S0022-460X(02)00991-4