• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.127-135
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• 2018

최근 국내에서의 잦은 지진 발생으로 지진에 대한 관심이 증가함에 따라 이에 대한 해석법 및 손상도를 평가하는 여러 가지 방법이 제시되고 있다. 그러나 해석 및 손상도를 평가함에 있어 각각의 부재에 대한 변위와 부재력 뿐 아니라 실제 발생하는 지지에 대하여 구조물의 손상고를 정량적으로 평가하기에는 기준 및 방법이 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 케이블지지 교량인 사장교를 대상으로 실제지진하중 및 여러 가지 형태의 지진파에 대하여 지진해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 손상도 평가방법을 제시하였다. 손상지수는 사장교의 주탑 기울기를 기반으로 산정하였으며 물리적 내진손상 특성은 각각 A, B, C, D 레벨의 4단계로 제안하였다. 또한 지진해석방법에 따라 내진 손상지수가 항상 크거나 또는 작게 나온다고 단순하게 판단 할 수는 없었으며 본 연구는 사장교를 대상으로 하여 내진 손상지수의 제안 및 손상도 평가를 수행한 것이나 지진하중 하에서 비슷한 최대 변위응답 특성을 보이는 구조물에도 확장하여 적용할 수 있으리라 생각된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.48-59
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• 2019

최근 들어 장대교량의 건설에 현수교, 사장교 등과 같은 케이블이 주 요소인 교량 형식이 급증하고 있다. 이와 같은 구조물에서 케이블이 미치는 영향은 매우 크며, 구조해석을 위해서 케이블에 대한 연구 및 케이블의 모드 특성에 따른 구조계의 변화를 연구해 볼 필요가 있다. 특히, 케이블은 거더에 가해지는 하중효과를 주탑으로 전달하는 캠버조절과 직결되고 전체 구조에서 중요한 부재로서, 가설시 가해지는 초기 장력과 시간이 경과후 장력을 비교하므로서 교량의 노후상태와 이상유무를 파악하는 데 기여하고자 본 연구를 수행하였다. 따라서 본 연구에서는 충격해머를 통한 모드 해석으로부터 케이블의 질량과 케이블의 길이변화에 따른 모드의 특성을 파악할 수 있었고, 공용중에 있는 케이블에서는 위상각의 변화가 비례관계임을 확인하였다. 또한 저차모드에서 지배모드가 결정되는 특성을 MAC분석을 통하여 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.33-45
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• 2006

일반적으로 사장교와 같은 장대교량은 완성 후에 비하여 시공 중 바람에 흔들리기 쉬어 내풍 안정성 문제가 발생하는 경우가 많다. 완공상태에서 충분한 내풍안정성을 확보하고 있더라도 시공단계에서는 설계풍속 이하에서 플러터 등의 공기역학적 진동현상 이 발생하는 경우가 많기 때문에 가설공법이 결정되면 반드시 풍동실험을 능한 적절한 제진 대책 안을 입안해 두어야 한다. 본 연구에서는 가설단계를 고려한 3차원 전교모형실험을 통하여 주경간이 500m인 사장교의 공기역학적 거동을 살펴보았다. 작업 중에 안정성 확보가 중요한 밸런스드 캔틸레버 상태인 가설단계 50% 에서 내풍케이블 및 가설벤트를 이용한 4가지 제진 대책방안을 수립하여 각각에 대하여 내풍 안정성을 검토하였다. 각 설치방안 별 제진효과를 서로 비교 분석하여 검토 범위 내에서 사장교 시공 중 가장 효율적인 임시 제진방안을 제시하였다. 추가적으로 밸런스드 캔틸레버 상태와의 내풍안정성을 비교하기 위하여 완성계와 제진 대책이 없는 주경간 폐합전의 프리캔틸레버 상태에 대하여 살펴보았다.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권2호
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• pp.137-149
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• 2017

Under the interference of the temperature effect, the alternation of cable force due to damages of a cable-stayed bridge could be difficult to distinguish. Considering the convenience and applicability in engineering practice, simple air or cable temperature measurements are adopted in the current study for the exclusion of temperature effect from the variation of cable force. Using the data collected from Ai-Lan Bridge located in central Taiwan, this work applies the ensemble empirical mode decomposition to process the time histories of cable force, air temperature, and cable temperature. It is evidently observed that the cable force and both types of temperature can all be categorized as the daily variation, long-term variation, and high-frequency noise in the order of decreasing weight. Moreover, the correlation analysis conducted for the decomposed variations of all these three quantities undoubtedly indicates that the daily and long-term variations with different time shifts have to be distinguished for accurately evaluating the temperature effect on the variation of cable force. Finally, consistent results in reducing the range of cable force variation after the elimination of temperature effect confirm the validity and stability of the developed method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권1호
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• pp.37-66
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• 2008

This paper focuses on the nonlinear vibrations of stay cables and evaluates the dynamic characteristics of stay cables by using the nonlinear enhanced MECS approach and the approximate approach. The nonlinear enhanced MECS approach is that both the girder-tower vibrations and the cable vibrations including parametric cable vibrations are simultaneously considered in the numerical analysis of cable-stayed bridges. Cable finite element method is used to simulate the responses including the parametric vibrations of stay cables. The approximate approach is based on the assumption that cable vibrations have a small effect on girder-tower vibrations, and analyzes the local cable vibrations after obtaining the girder-tower responses. Under the periodic excitations or the moderate ground motion, the differences of the responses of stay cables between these two approaches are evaluated in detail. The effect of cable vibrations on the girder and towers are also discussed. As a result, the dynamic characteristics of the parametric vibrations in stay cables can be evaluated by using the approximate approach or the nonlinear enhanced MECS approach. Since the different axial force fluctuant of stay cables in both ends of one girder causes the difference response values between two approach, it had better use the nonlinear enhanced MECS approach to perform the dynamic analyses of cable-stayed bridges.

• Wind and Structures
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• 제11권6호
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• pp.441-453
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• 2008

In this study, a partially earth-anchored cable system is studied in order to reduce the dynamic wind response of cable-stayed bridges. The employment of earth-anchored cables changes the dynamic characteristics of cable-stayed bridges under wind loads. In order to estimate the changes in the member forces, the spectral analysis for wind buffeting loads are performed and the peak responses are evaluated using 3-D finite element models of the three-span cable-stayed bridges with the partially earth-anchored cable system and with the self-anchored cable system, respectively. Comparing the results for the two different models, it is found that the earth-anchored cables affect longitudinal and vertical modes of the bridge. The changes of the natural frequencies for the longitudinal modes remarkably decrease the peak bending moment in the pylon and the movements at the expansion joints. The small changes of the natural frequencies for the vertical modes slightly increase bending moments and deflections in the girder. The original effects of the partially earth-anchored cable system are also shown under wind loads; the decrement of girder axial forces and bearing uplifting forces, and the increment of cable forces in the earth-anchored cables.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.343-351
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• 2010

도로교설계기준(건설교통부, 2005)에 따르면 바닥판 경간비(B/L)가 0.5이하인 박스거더교에서는 상부플랜지의 전폭이 휨 압축응력 또는 축압축응력에 대하여 유효한 것으로 볼 수 있다. 그러나 세그먼트 자중 등에 의한 휨모멘트와 케이블 수직압축력에 의한 합성응력이 발생되고 바닥판 경간비가 변하는 사장교의 시공단계에서는 전단지연의 영향범위가 다를 수 있다. 이 연구에서는 1면 케이블 콘크리트 박스 사장교를 대상으로 시공단계시 보강형에 고려되어야 할 합성응력에 의한 유효플랜 지폭을 분석하였다. 그 결과 바닥판 경간비가 0.38이하의 범위에서 보강형의 전폭을 유효플랜지폭으로 적용할 수 있는 것으로 해석되었다. 즉, 1면 케이블 박스 사장교의 경우 전단지연을 고려하여 할 범위가 박스거더교보다 커야할 것으로 분석되었다. 따라서 시공단계시 변화되는 바닥판 경간비의 크기에 관계없이 전폭을 유효플랜지폭으로 반영하는 실무관행은 안전측 설계가 되지 못할 수 가 있다. 또한 시공단계시 선단부를 제외한 영역의 합성응력에 대한 검토는 바닥판 경간비가 크게 나타나는 초기 시공단계에서는 단경간 구조계로 보고 산정한 유효플랜지폭을 적용할 경우 안전측 설계가 된다. 그러나 바닥판 경간비가 작아짐에 따라서는 전폭과 캔틸레버 구조계로 유효플랜지폭을 결정하는 것이 타당한 것으로 분석되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.210-217
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• 2004

Developed is the new program that the reliability analysis can be performed more effectively considering the correlation of structural members about the cable stayed bridge. This program is formulated the stochastic finite element method suitable for the reliability analysis and the new safety evaluation method is proposed which is different from the existing one by the deterministic method or MCS response analysis. After conducting the initial equilibrium analysis of cable stayed bridges, the stochastic finite element is formulated through the perturbation method and the reliability analysis considering the correlation of stochastic variables is conducted. The results in various types of cable stayed bridge show that the probability of failure considering the correlation is larger than the non-correlation. The fan system is more stable than other systems at the structural response and the probability failure.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제7권3호
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• pp.241-257
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• 1999

This paper presents a procedure to minimize the cost of materials of cable-stayed bridges with composite box girder and concrete tower. Two sets of iterations are included in the proposed procedure. The first set of iteration performs the structural analysis for a cable-stayed bridge. The second set of iteration performs the optimization process. The design is formulated as a general mathematical problem with the cost of the bridge as the objective function and bending forces, shear forces, fatigue stresses, buckling and deflection as constraints. The constraints are developed based on the Canadian National Standard CAN/CSA-S6-88. The finite element method is employed to perform the complicated nonlinear structural analysis of the cable-stayed bridges. The internal penalty function method is used in the optimization process. The limit states design method is used to determine the load capacity of the bridge. A computer program written in FORTRAN 77 is developed and its validity is verified by several practical-sized designs.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제19권2호
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• pp.123-139
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• 2005

An automatic modal identification program is developed for continuous extraction of modal parameters of three cable-supported bridges in Hong Kong which are instrumented with a long-term monitoring system. The program employs the Complex Modal Indication Function (CMIF) algorithm for identifying modal properties from continuous ambient vibration measurements in an on-line manner. By using the LabVIEW graphical programming language, the software realizes the algorithm in Virtual Instrument (VI) style. The applicability and implementation issues of the developed software are demonstrated by using one-year measurement data acquired from 67 channels of accelerometers permanently installed on the cable-stayed Ting Kau Bridge. With the continuously identified results, variability in modal vectors due to varying environmental conditions and measurement errors is observed. Such an observation is very helpful for selection of appropriate measured modal vectors for structural health monitoring use.