Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.11
no.5
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pp.1799-1804
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2010
In regard to fill loading structures such as bridge abutments and retaining walls on soft ground, the soft ground undergoes excessive deformation, which causes the lateral movement of the ground, resulting in increased risk of much damage. In this study, a centrifuge model test was conducted to check the possibility of lateral movement of a bridge abutment during back filling in a field, and a numerical analysis considering the lateral movement of the bridge abutment under the influence of the counterweight fill method applied during construction was carried out by using MIDAS/GTS as the FEM(Finite Element Method) program. The results of this study showed that the lateral movement of the abutment can exceed the allowable lateral movement value(15mm), and that the counterweight fill method was effective for the stability of the lateral movement.
The girder of self-anchored suspension bridge is subjected to large compression force applied by main cables. So, serious damage of the girder due to breakage of hangers may cause collapse of the whole bridge. With the time increasing, the hangers may break suddenly for their resistance capacities decrease due to corrosion. Using nonlinear static and dynamic analysis methods and adopting 3D finite element model, the responses of a concrete self-anchored suspension bridge to sudden breakage of hangers are studied in this paper. The results show that the sudden breakage of a hanger has significant effects on tensions of the hangers next to the broken hanger, bending and torsion moments of the girder, moments of the towers and reaction forces of the bearings. The results obtained from dynamic analysis method are very different from those obtained from static analysis method. The maximum tension of hanger produced by breakage of a hanger exceeds 2.2 times of its initial value, the maximum dynamic amplification factor reaches 2.54, which is larger than the value of 2.0 recommended for cable-stayed bridge in PTI codes. If two adjacent hangers on the same side of bridge break one after another, the maximum tension of other hangers exceeds 3.0 times of its initial value. If the safety factor adopted to design hanger is too small, or the hangers have been exposed to corrosion, the bridge may collapse due to breakage of two adjacent hangers.
A bi-level damage detection algorithm that utilizes the dynamic responses of the structure as input and neural network (NN) as pattern classifier is presented. Signal anomaly index (SAI) is proposed to express the amount of changes in the shape of frequency response functions (FRF) or strain frequency response function (SFRF). SAI is calculated using the acceleration and dynamic strain responses acquired from intact and damaged states of the structure. In a bi-level damage identification algorithm, the presence of damage is first identified from the magnitude of the SAI value, then the location of the damage is identified using the pattern recognition capability of NN. The proposed algorithm is applied to an experimental model bridge to demonstrate the feasibility of the algorithm. Numerically simulated signals are used for training the NN, and experimentally-acquired signals are used to test the NN. The results of this example application suggest that the SAI-based pattern recognition approach may be applied to the structural health monitoring system for a real bridge.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.20
no.1
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pp.83-91
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2020
The recent bridge construction projects is demanded more sophisticated risk management measures and loss forecasts to brace for risk losses from an increase in the trend of bridge construction. This study aims to analyze the risk factors that caused the loss of material in actual bridge construction and to develop a quantified predictive loss model, based on the past record of insurance payment by major domestic insurance companies for bridge construction projects. For the development of quantitative bridge construction loss model, the dependent variable was selected as the loss ratio, i.e., the ratio of insurance payout divided by the total project cost, while the independent variable adopted 1) Technical factors: superstructure type, foundation type, construction method, and bridge length 2) Natural hazards: typhoon and flood 3) Project information: construction period and total project cost. Among the selected independent variables, superstructure type, construction method, and project period were shown to affect the ratio of bridge construction losses. The results of this study can provide government agencies, bridge construction design and construction and insurance companies with the quantitative damage prediction and risk assessment services, using risk indicators and loss prediction functions derived from the findings of this study and can be used as a guideline for future basic bridge risk assessment development research.
Kim, Sung-Joong;Jung, Do-Joon;Kang, Joon-Gu;Yeo, Hong-Koo;Kim, Jong-Tae
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.9
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pp.34-44
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2016
This study is an experimental study about a facility for preventing the accumulation of floating debris at a bridge by flooding at a small river. Generally, structures installed at a small river are damaged frequently by floating debris during typhoons or localized rainfall events. On the other hand, there is no method available for preventing such damage. The facilities used in other countries to prevent such damage by the accumulation of floating debris include debris fins, deflectors, and sweeper. Among these facilities, the present study was conducted with a sweeper to investigate the damage-reducing capability through a real-scale accumulation experiment. A sweeper was installed in front of a bridge to bypass floating debris by self-rotation so that the floating debris may not be accumulate at the bridge. A small bridge model was prepared in a real-scale for the real-scale experiment. The accumulation reducing capability was compared through an accumulation experiment before and after the sweeper installation depending on the length of the debris and flow conditions. The result showed that the accumulation rate increased with increasing length of the debris or decreasing flow rate. The installation of a sweeper decreased the debris accumulation rate by a minimum of 55% to a maximum of 88% compared to the case without an installed sweeper. The result of the present study showed that the installation of a sweeper at a small river having a high potential of generating floating debris may help secure the stability of a bridge in the case of floating debris accumulation.
In bridge structures, damage may induce an additional deflection which may naturally contain essential information about the damage. However, inverse mapping from the damage-induced deflection to the actual damage location and severity is generally complex, particularly for statically indeterminate systems. In this paper, a new load concept, called the positive-bending-inspection-load (PBIL) is proposed to construct a simple inverse mapping from the damage-induced deflection to the actual damage location. A PBIL for an inspection region is defined as a load or a system of loads which guarantees the bending moment to be positive in the inspection region. From the theoretical investigations, it was proven that the damage-induced chord-wise deflection (DI-CD) has the maximum value with the abrupt change in its slope at the damage location under a PBIL. Hence, a novel damage localization method is proposed based on the DI-CD under a PBIL. The procedure may be summarized as: (1) identification of the modal flexibility matrices from acceleration measurements, (2) design for a PBIL for an inspection region of interest in a structure, (3) calculation of the chord-wise deflections for the PBIL using the modal flexibility matrices, and (4) damage localization by finding the location with the maximum DI-CD with the abrupt change in its slope within the inspection region. Procedures from (2)-(4) can be repeated for several inspection regions to cover the whole structure complementarily. Numerical verification studies were carried out on a simply supported beam and a three-span continuous beam model. Experimental verification study was also carried out on a two-span continuous beam structure with a steel box-girder. It was found that the proposed method can identify the damage existence and damage location for small damage cases with narrow cuts at the bottom flange.
Wen-Qiang Liu;En-Ze Rui;Lei Yuan;Si-Yi Chen;You-Liang Zheng;Yi-Qing Ni
Smart Structures and Systems
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v.31
no.4
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pp.393-407
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2023
To assess structural condition in a non-destructive manner, computer vision-based structural health monitoring (SHM) has become a focus. Compared to traditional contact-type sensors, the advantages of computer vision-based measurement systems include lower installation costs and broader measurement areas. In this study, we propose a novel computer vision-based vibration measurement and coarse-to-fine damage assessment method for truss bridges. First, a deep learning model FairMOT is introduced to track the regions of interest (ROIs) that include joints to enhance the automation performance compared with traditional target tracking algorithms. To calculate the displacement of the tracked ROIs accurately, a normalized cross-correlation method is adopted to fine-tune the offset, while the Harris corner matching is utilized to correct the vibration displacement errors caused by the non-parallel between the truss plane and the image plane. Then, based on the advantages of the stochastic damage locating vector (SDLV) and Bayesian inference-based stochastic model updating (BI-SMU), they are combined to achieve the coarse-to-fine localization of the truss bridge's damaged elements. Finally, the severity quantification of the damaged components is performed by the BI-SMU. The experiment results show that the proposed method can accurately recognize the vibration displacement and evaluate the structural damage.
Ann, Ho June;Park, Cheol Woo;Kim, Yong Jae;Jang, Young Ik;Kong, Jung Sik
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.6
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pp.185-195
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2017
In recent years, unexpected bridge fire accidents have increased because of augmenting the number of traffic volumes and hazardous materials by the increment in traffics and distribution business. Furthermore, in accordance with the effort of using the under space of bridges, the ratio of occupied by combustible materials like oil tanker or lorry has been increased. As a result, the occurrence of bridge fire has been growing drastically. In order to mitigate the accident of bridge fire, risk assessment of bridge fire has been studied, however, practical risk models considering safety from users' viewpoints were scarce. This study represented quantitative risk assessment model applicable to national road bridges in Korea. The primary factors with significant impacts on bridge fire accidents was chosen such as clearance height, materials of bridges, arrival time of fire truck and fire intensity. The selected factors were used for Fire Dynamics Simulation (FDS) and the peak temperature calculated by FDS in accordance with the fire duration and fire intensity. The risk assessment model in bridge fire reflected the FDS analysis results, the fire damage criteria, and the grade of fire truck arrival time was established. Response plans for bridge fire accidents according to the risk assessment output has been discussed. Lastly, distances between bridges and fire stations were calculated by GIS network analysis. Based on the suggested assessment model and methodology, sample bridges were selected and graded for the risk assessment.
With the advantages of large span, light deadweight and convenient construction, the steel-concrete composite beam (SCCB) has been rapidly developed as a medium span bridge. Compared with common beams, the global stiffness of SCCB is discontinuous and in a staged distribution. In this paper, the analysis model for the simply-supported SCCB is established and the vibration equations are derived. The natural vibration characteristics of a simply-supported SCCB are analyzed, and are compared with the theoretical and experimental results. A curvature mode measurement method is proposed to identify the shear connector damage of SCCB, with the stiffness reduction factor to describe the variation of shear connection stiffness. By analysis on the $1^{st}$ to $3^{rd}$ vertical modes, the distribution of shear connectors between the steel girder and the concrete slab are well identified, and the damage locations and failure degrees are detected. The results show that the curvature modes can be used for identification of the damage location.
This paper presents a novel method based on sensitivity of structural response for identifying both the system parameters and input excitation force of a bridge. This method, referred to as "Adjoint Variable Method", is a sensitivity-based finite element model updating method. The computational cost of sensitivity analyses is the main concern associated with damage detection by these methods. The main advantage of proposed method is inclusion of an analytical method to augment the accuracy and speed of the solution. The reliable performance of the method to precisely indentify the location and intensity of all types of predetermined single, multiple and random damages over the whole domain of moving vehicle speed is shown. A comparison study is also carried out to demonstrate the relative effectiveness and upgraded performance of the proposed method in comparison to the similar ordinary sensitivity analysis methods. Moreover, various sources of error including the effects of noise and primary errors on the numerical stability of the proposed method are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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