• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.175-185
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• 2003

사장교의 정확한 초기형상을 결정하기 위하여 초기부재력법과 TCUD법을 효과적으로 결합시킨 개선된 해석방법을 제시한다. 먼저 사장재, 주탑 그리고 주형을 모델링하기 위하여 무응력길이의 변화를 고려한 탄성현수선요소, 보-기둥요소의 힘-변형관계식과 접선강성 행렬 산정법을 간략히 제시한다. 이제 케이블의 무응력길이를 변수로 취급하여 교량 전체의 접선강성행렬을 산정하고, 경계조건 이외에 케이블 개수만큼의 절점변위를 설계자의 초기형상에 가깝게 되도록 추가적으로 절점변위를 구속하여 절점변위 및 무응력길이의 증분을 산정하고 이를 토대로 케이블 부재력과 주형 및 주탑의 부재력을 산정한다. 이렇게 계산된 부재력으로부터 불평형하중을 산정하고 수렴이 될 때까지 다시 반복계산이 이루어진다. 수렴이 되었을 때 사장교의 주탑 및 주형의 축방향 변위를 제거하기 위하여 초기부재력법을 적용한다. 결론적으로, 케이블의 무응력길이를 변수로 추가함으로써 사장재 주형정착부의 수직변위와 주탑의 수평변위를 설계목적에 적합하도록 제어하여 휨모멘트를 최소화할 수 있었고, 초기부재력법을 결합시켜 주형, 주탑의 축방향변위가 발생하지 않는 해석결과를 얻었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.345-354
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• 2010

기존의 빔과 거더로 이루어진 장스팬 구조물의 경우 기둥 사이의 거리가 길기 때문에 부재의 크기와 수직 처짐이 증가하게 된다. 효과적인 장스팬 구조물의 실현을 위하여 구조물 하부에 스트럿과 케이블로 구성된 언더텐션시스템을 적용하였다. 이는 거더의 휨모멘트를 효과적으로 분산시키기 때문에 부재의 크기를 줄이고 경제적인 효과를 기대할 수 있다. 또한 급속시공을 위한 폐단면 신형상의 모듈화 PF500단면을 사용하여 성능을 검증하고자 하였다. 언더텐션 시스템의 성능검증을 위하여 가로 10m, 세로 2.4m의 실험체 두개를 대상으로 가력실험을 실시하였고 언더텐션 시스템 유무와 케이블 장력변화에 따른 거동을 확인하였다. 실험으로부터 케이블 장력이 증가함에 따라 실험체의 거동이 작아졌으며 언더텐션 시스템이 하중분배 역할을 수행하는 것으로 나타났고 PF500단면의 성능이 우수함을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.220-226
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• 2016

MS(Multi-Strand) 케이블은 여러 개의 강연선으로 이루어져있어, 케이블 시공시 각 강연선을 차례대로 개별적으로 긴장한다. 그리고 마지막 강연선이 정착되었을 때, 모든 강연선에 동일한 장력이 도입되어야하며, 이것이 MS 균등긴장의 핵심기술이다. 본 연구에서는 엑스트라도즈(Extradosed)교 및 사장교의 사재케이블(Stay Cable)에 적용되는 2,200MPa 초고강도 강연선들을 균등하게 긴장, 제어할 수 있는 MS 케이블 균등긴장시스템을 개발하였다. 개발한 균등긴장시스템은 전기저항식 로드셀, 유압잭, 유압펌프 그리고 통합제어기로 구성되며, Master 강연선과 Slave 강연선의 장력변화를 실시간으로 예측하며 제어하는 알고리즘을 탑재하였다. 개발시스템의 기능과 성능을 검증하기 위해 균등긴장 실험을 수행한 후, 광양 태인2교(ED교)의 사재케이블 가설긴장에 성공적으로 적용하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.185-196
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• 1988

랜덤풍하중을 받는 현수교의 비선형 동적거동 해석방법에 대해 연구하였다. 본 연구에서는 형의 거동과 주(主) 케이블 장력변화간의 상호작용에 기인하는 기하학적 비선형성을 고려하였다. 운동방정식은 연속계로 수식화하였고, 이때 수직 및 비틀림 운동의 상관관계를 포함시켰다. 동적해석은 모우드 중첩법을 사용하였으며, 이때의 모우드 방정식에 추계론적 선형화방법을 적용하여 주파수영역해석을 수행하였다. 선형화과정에서는, 풍속의 평균 및 변동성분의 영향을 함께 고려하기 위하여 비선형항을 선형항과 상수항의 합으로써 근사화하였다. 이 선형화방법에 대한 검증은 4자유도의 모우드 방정식에 대해 수행하였으며, 본 연구의 방법에 의한 결과가 타당함을 보였다. 예제해석은 두 개의 현수교를 택하여 여러 가지 풍속조건 및 공기역학적 하중계수에 대해 수행하였다. 수치해석 결과, 비선형항을 포함시켰을때 교량의 동적 거동은, 수직 거동의 경우 특히 크게 변화함을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.691-704
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• 2011

본 연구는 데릭크레인과 인양중인 새그먼트 자중에 의한 외력이 작용하는 시공중인 폐합 직전 사장교의 기하비선형성 및 재료비선형성을 고려한 비선형 해석을 통해 극한 거동을 규명하였다. 시공중 사장교의 상태를 수치적으로 구현하기 위해 초기형상 해석과 역방향 시공단계 해석을 순차적으로 진행하였고, 이후에는 데릭크레인 및 인양중인 새그먼트 자중을 중앙경간 최 측단에 재하 하여 폐합 전 강사장교의 주요한 거동을 모사하였다. 또한 주요 매개변수에 따른 극한거동 및 극한하중계수의 변화를 정량적으로 분석하기 위한 방법으로 주탑-거더간 강성비와 케이블 면적을 변화하면서 거동을 관찰하였고, 기하비선형성과 재료비선형성 모두를 고려한 극한해석 결과를 기하비선형성만을 고려한 기하비선형 해석과 비교하여 보다 구체적이고 정량적인 극한거동에 대해 분석하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권3호
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• pp.485-500
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• 2016

Stay cables in some cable-stayed bridges suffer large amplitude vibrations under the simultaneous occurrence of rain and wind. This phenomenon is called rain-wind-induced vibration (RWIV). The upper rivulet oscillating circumferentially on the inclined cable surface plays an important role in this phenomenon. However, its small size and high sensitivity to wind flow make measuring rivulet size and its movement challenging. Moreover, the distribution of the rivulet along the entire cable has not been measured. This paper applies the videogrammetric technique to measure the movement and geometry dimension of the upper rivulet along the entire cable during RWIV. A cable model is tested in an open-jet wind tunnel with artificial rain. RWIV is successfully reproduced. Only one digital video camera is employed and installed on the cable during the experiment. The camera records video clips of the upper rivulet and cable movements. The video clips are then transferred into a series of images, from which the positions of the cable and the upper rivulet at each time instant are identified by image processing. The thickness of the upper rivulet is also estimated. The oscillation amplitude, equilibrium position, and dominant frequency of the rivulet are presented. The relationship between cable and rivulet variations is also investigated. Results demonstrate that this non-contact, non-intrusive measurement method has good resolution and is cost effective.

• Smart Structures and Systems
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• 제24권1호
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• pp.83-94
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• 2019

Passive negative stiffness dampers (NSDs) that possess superior energy dissipation abilities, have been proved to be more efficient than commonly adopted passive viscous dampers in controlling stay cable vibrations. Recently, inertial mass dampers (IMDs) have attracted extensive attentions since their properties are similar to NSDs. It has been theoretically predicted that superior supplemental damping can be generated for a taut cable with an IMD. This paper aims to theoretically investigate the impact of the cable sag on the efficiency of an IMD in controlling stay cable vibrations, and experimentally validate superior vibration mitigation performance of the IMD. Both the numerical and asymptotic solutions were obtained for an inclined sag cable with an IMD installed close to the cable end. Based on the asymptotic solution, the cable attainable maximum modal damping ratio and the corresponding optimal damping coefficient of the IMD were derived for a given inertial mass. An electromagnetic IMD (EIMD) with adjustable inertial mass was developed to investigate the effects of inertial mass and cable sag on the vibration mitigation performance of two model cables with different sags through series of first modal free vibration tests. The results show that the sag generally reduces the attainable first modal damping ratio of the cable with a passive viscous damper, while tends to increase the cable maximum attainable modal damping ratio provided by the IMD. The cable sag also decreases the optimum damping coefficient of the IMD when the inertial mass is less than its optimal value. The theoretically predicted first modal damping ratio of the cable with an IMD, taking into account the sag generally, agrees well with that identified from experimental results, while it will be significantly overestimated with a taut-cable model, especially for the cable with large sag.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.58-66
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• 2023

이 연구에서는 진동법을 이용하여 케이블 장력을 추정하고 비접촉 방식으로 케이블의 변위 응답을 측정하기 위한 센서로 영상기반시스템을 적용하였다. 영상기반시스템에서 카메라는 대상 구조물과 카메라의 시야를 고려한 위치에 설치된다. 그러나 설치하려는 위치의 이미지에는 대상 구조물과 차량 등의 다른 구조물이 포함될 수 있어 구조물의 변위 응답 측정에 필요한 기준점을 인식하기 어려울 수 있다. 영상기반시스템의 설치 위치로 인해 차량이 포함된 왜곡된 이미지는 이미지 해석에서 부정확한 결과를 나타내므로 두 이미지 사이의 유사성을 산정하여 차량이 포함된 이미지를 제거하였다. 제안된 방법을 이용한 사장교 케이블의 장력을 측정하는 방법의 타당성을 확인하기 위해 공용 중인 사장교에서 진동법을 적용하여 장력을 측정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.215-222
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• 2008

본 논문은 현수교 이중 행어 시스템에 대한 진동기반 SI 장력추정기법의 실험적 검증을 소개한다. 현수교 이중 행어 시스템을 모사한 실험 모델을 제작되었으며, 세가지 경우의 클램프 위치에 대한 세가지 경우의 행어장력에 대해서 총 9회의 진동실험이 반복 수행되었다. 각각의 계측된 가속도 응답 데이터에 대해서, 모달분석을 통한 고유진동수와 모드 형상이 추출되었다. 추출된 일련의 동특성치들에 대하여 기존의 장력추정 이론인 현이론과 선형회기법을 적용하여 장력을 추정하였다. 또한 진동기반 SI 장력추정기법을 적용하여 장력을 추정하였는데, 추정된 장력은 수치모델과 계측모델의 동적 특성치들이 동일하게 될 때, 수치모델의 케이블 장력을 인식함으로써 추정되었다. 추정결과, 클램프의 위치에 따라서 기존의 이론을 이용한 추정장력의 오차는 최대 53.1%까지 보이는 반면, 진동기반 SI기법을 이용한 추정장력기법의 장력추정 오차는 모든 경우에 대하여 3% 이내 이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.485-496
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• 2006

시스템 탄성/비탄성 좌굴 고유치해석과 2차 탄성해석을 이용한 사장교 주요부재의 개선된 좌굴설계법을 제안하고, 사장교 설계예제를 통하여 활하중의 영향을 고려한 주형 및 주탑의 유효좌굴길이를 산정하여 이것이 좌굴 안정성에 미치는 영향을 조사한다. 이를 위하여 먼저 초기형상해석법(김 등, 2003)을 이용하여 사장교의 초기치를 결정한다. 이때 케이블 장력을 포함하는 사장교의 주형 및 주탑의 축력에 의한 좌굴해석을 통하여 유효좌굴길이를 산정한다. 그리고 활하중효과가 최대가 되는 하중조합에 대하여 2차 탄성해석법으로 P-Delta 효과를 고려한 휨모멘트를 산정한다. 마지막으로 설계예제를 통하여 현행안정성 검토식과 본 연구에서 제시하는 개선된 안정성 검토식(안)을 비교, 분석한다.