• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제2권1호
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• pp.77-93
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• 2015

The idea of using measured dynamic characteristics for damage detection is attractive because it allows for a global evaluation of the structural health and condition. However, vibration-based damage detection for complex structures such as long-span cable-supported bridges still remains a challenge. As a suspension or cable-stayed bridge involves in general thousands of structural components, the conventional damage detection methods based on model updating and/or parameter identification might result in ill-conditioning and non-uniqueness in the solution of inverse problems. Alternatively, methods that utilize, to the utmost extent, information from forward problems and avoid direct solution to inverse problems would be more suitable for vibration-based damage detection of long-span cable-supported bridges. The auto-associative neural network (ANN) technique and the probabilistic neural network (PNN) technique, that both eschew inverse problems, have been proposed for identifying and locating damage in suspension and cable-stayed bridges. Without the help of a structural model, ANNs with appropriate configuration can be trained using only the measured modal frequencies from healthy structure under varying environmental conditions, and a new set of modal frequency data acquired from an unknown state of the structure is then fed into the trained ANNs for damage presence identification. With the help of a structural model, PNNs can be configured using the relative changes of modal frequencies before and after damage by assuming damage at different locations, and then the measured modal frequencies from the structure can be presented to locate the damage. However, such formulated ANNs and PNNs may still be incompetent to identify damage occurring at the deck members of a cable-supported bridge because of very low modal sensitivity to the damage. The present study endeavors to enhance the damage identification capability of ANNs and PNNs when being applied for identification of damage incurred at deck members. Effort is first made to construct combined modal parameters which are synthesized from measured modal frequencies and modal shape components to train ANNs for damage alarming. With the purpose of improving identification accuracy, effort is then made to configure PNNs for damage localization by adapting the smoothing parameter in the Bayesian classifier to different values for different pattern classes. The performance of the ANNs with their input being modal frequencies and the combined modal parameters respectively and the PNNs with constant and adaptive smoothing parameters respectively is evaluated through simulation studies of identifying damage inflicted on different deck members of the double-deck suspension Tsing Ma Bridge.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.79-88
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• 2022

특수교는 중요한 대형 시설물로 장기적이고 체계적인 유지관리 전략을 필요로 한다. 특히, 시설물 부재별 및 위치별로 다양한 센서를 설치하고 계측 항목별 관리 기준치 설정과 같은 시설물의 안전 확보를 위해 여러 방안들이 제시되고 있다. 이 중 지속적으로 증가하는 특수교의 수와 여러 센서에서 수집되는 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 전략적인 방안을 제시해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 특수교 계측 시스템에서 수집되는 광범위한 데이터를 효율적으로 분석하기 위한 목적으로 자동적으로 이상신호를 처리하고 통계 결과를 산출할 수 있는 분석 툴을 개발하고자 한다. 분석 툴 개발을 위해 우선 특수교에 설치된 주요 센서 종류 및 수량과 같은 기본적인 정보와 수집된 데이터에 대한 신호 특성을 분석하였다. 이후 험펠 필터 기법을 활용 신호의 이상 유무를 판별하고 필터링하여 통계 결과를 산출하였다. 마지막으로 개발된 분석 툴의 성능 검증을 위해 현재 공용 중인 사장교와 현수교 형식의 교량을 각 1개소씩 성능검증 대상 교량으로 선정하여 신호처리 및 자동 통계 분석 성능을 실시하였고, 기존의 통계 작업 결과와 유사한 결과를 산출 할 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.368-375
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• 2003

Now a days, the fabrication and election skills have improved in Korea. Due to taking the vertical clearance and a point of beauty, the election of the suspension and the cable-stayed bridges whose span length can be lengthened have been increased. Accordingly, there are link areas between the bridges by cables and other bridges. These dynamic behaviors are different from others. When the vehicles and trains run on the link area, the member force and the fatigue behavior which are occurred to the structure have different values depend on the velocity. On this paper, we analyze the bridge behavior by means of the tine history analysis depend on to velocity, the number of vehicles, single and double way.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 추계 학술발표회논문집
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• pp.376-383
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• 2003

For more rational and economical seismic design of long span bridges, it is essential to include in the analysis the effects of multiple input motions and structural or soil nonlinearity which are not considered in the current design practice. In this paper, the effects of these factors on the seismic behavior of long span bridges are studied. First, for the effect of multiple input motions, we take into account the differences in arrival times of seismic waves. To consider nonlinear soil properties we utilize SHAKE which is based on the equivalent linearization method. As a numerical example, a cable-stayed bridge is modelled using the analytical procedures described above. It is shown from the results that the these factors influence the seismic response of the bridge significantly and should never be neglected in design.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.414-419
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• 2020

본 연구에서는 사장교의 케이블 가속도계로부터 확보한 방대한 계측데이터의 활용을 확대하고자 인공지능 기반의 케이블 장력 추정 모델을 개발하였다. 케이블 장력 추정 모델은 진동법에 따른 장력 추정 과정에서 고유진동수를 판정할 수 있는 알고리즘을 핵심으로 하며 학습데이터 구성에 적합하고 판정 결과에 대한 성능이 확보될 수 있도록 입력층, 은닉층, 출력층으로 구성되는 인공신경망(Artificial Neural Network)을 적용하였다. 인공신경망의 학습데이터는 케이블 가속도 계측데이터를 진동수로 변환 후 구성하였으며 고유진동수를 중심으로 일정한 패턴을 갖는 특성을 활용하여 기계학습을 진행하였다. 학습데이터 구성 시 다수 패턴의 고유진동수를 대표할 수 있도록 다양한 크기의 진폭을 갖는 진동수를 사용하고 일정 수준으로 진동수를 누적하여 사용할 경우 고유진동수에 대한 판정 성능이 개선됨을 확인하였다. 장력 추정 모델의 성능을 판단하기 위해 계측분석 기술자에 의해 추정한 장력의 관리기준과 비교하였다. 케이블 가속도계로부터 확보한 139개의 진동수를 입력값으로 사용하여 검증을 수행한 결과 실제 정답과 유사하게 고유진동수를 판정하였고 고유진동수에 의해 케이블의 장력을 추정한 결과는 96.4%의 수준으로 관리기준에 부합하는 결과를 보여주고 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.57-64
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• 2004

Stay cables, such as are used in cable-stayed bridges, are prone to vibration due to their low inherent damping characteristics. Several methods have been proposed and implemented to mitigate this problem, though each has its limitations. Recently some studies have shown that semiactive dampers can potentially achieve performance levels nearly the same as comparable active devices with few of the detractions. This paper presents the results of a study to evaluate the performance of semiactive dampers for mitigating the vibration of stay cables. Moreover, a number of recently proposed semiactive control algorithms are formulated for use with shear mode MR damper to compare the efficiency of each algorithm through numerical simulation. Numerical simulation considers a stay cable excited by shaker and controlled by shear mode MR dampers. In simulation, the response with a semiactive damper is found to be dramatically reduced compared to the uncontrolled case. Furthermore, it is verified that the algorithm based on Lyapunov control theory is very efficient in mitigating the cable vibration.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제39권5호
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• pp.661-667
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• 2011

In the famous equivalent elasticity modulus method proposed by Ernst for the geometrical nonlinear analysis of stay cables, the cable shape was assumed as a parabolic curve, and only a part of the gravity load normal to the chord was taken into account with the other part of gravity load parallel to the chord being ignored. Using the actual catenary curve and considering the entire gravity load of stay cables, the present study has derived the equivalent stiffness method to analyze the sag effect of stay cables in cable-stayed bridges. The derived equivalent stiffness can be degenerated into Ernst's equivalent elasticity modulus method with some approximations. Therefore, the Ernst's method is a special and approximate formulation of the present method. The derived equivalent stiffness provides a theoretical explanation for the famous Ernst's formula.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.167-174
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• 2008

최근 국내에서 장대교량의 건설이 증가함에 따라 그에 대한 내진설계의 중요성도 증대되고 있다. 이와같은 여건을 반영하여 새로 개정된 케이블 강교량 설계지침(안)의 내진설계편에서 지진파의 파동전달효과와 지반특성효과를 일부 반영하였다. 본 연구에서는 국내 설계규정에 따라 사장교(주경간500m)의 다양한(균등입력, 파동전달효과, 파동전달효과+지반특성효과) 지진응답해석을 수행하여 설계적용시 문제점에 대하여 검토해 본 결과 장대교의 파동전달효과는 지지점간 거리가 짧은 경우에도 지반이 연약한 경우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편 지반의 종류에 상관없이 파동전달효과와 함께 지점별로 지반특성을 고려한 해석이 그렇지 않은 해석결과보다 큰 값이 산출되었다. 따라서 장대교의 지진응답해석시 파동전달효과 및 지반특성효과의 적용에 대한 세심한 고려가 필요한 것으로 판단된다.

• Wind and Structures
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• 제11권4호
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• pp.303-321
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• 2008

When first commissioned, the 1.6 km span 275kV Severn Crossing Conductor experienced large amplitude vibrations in certain wind conditions, but without ice or rain, leading to flashover between the conductor phases. Wind tunnel tests undertaken at the time identified a major factor was the lift generated in the critical Reynolds number range in skew winds. Despite this insight, and although a practical solution was found by wrapping the cable to change the aerodynamic profile, there remained some uncertainty as to the detailed excitation mechanism. Recent work to address the problem of dry inclined cable galloping on cable-stayed bridges has led to a generalised quasi-steady galloping formulation, including effects of the 3D geometry and changes in the static force coefficients in the critical Reynolds number range. This generalised formulation has been applied to the case of the Severn Crossing Conductor, using data of the static drag and lift coefficients on a section of the stranded cable, from the original wind tunnel tests. Time history analysis has then been used to calculate the amplitudes of steady state vibrations for comparison with the full scale observations. Good agreement has been obtained between the analysis and the site observations, giving increased confidence in the applicability of the generalised galloping formulation and providing insight into the mechanism of galloping of yawed and stranded cables. Application to other cable geometries is also discussed.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권6호
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• pp.75-90
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• 2005

사장교의 효과적 지진응답제어를 위하여 MR 감쇠기를 이용한 준능동 퍼지 제어기법을 제시하였다. 제시하는 방법은 MR 감쇠기의 응답정보만을 이용한 퍼지추론 과정을 통하여 준능동 제어를 수행하는 방법으로서, 능동제어이론에 기반한 기존 준능동 제어기법과 달리, 별도의 능동제어기를 설계할 필요가 없는 간단한 구조로서 구성될 수 있다. 제시한 제어기법의 제어성능을 평가하기 위해 사장교 벤치마크 문제에 적용하였으며 기존 준능동 제어기법들과의 성능비교를 통하여 그 효율성을 평가하였다. 제어성능을 비교한 결과, 제시하는 준능동 퍼지 제어기법은 주탑의 전단력 및 휨모멘트, 데크의 수평변위, 그리고 케이블 장력 등의 상충하는 지진응답들을 동시에 효과적으로 제어함으로써 지진응답제어에 매우 효율적인 제어전략이 될 수 있음을 보였다.