• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.1-7
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• 2018

현수교 주 케이블은 케이블 밴드의 볼트 축력에 대한 정기적인 유지 관리가 매우 중요하다. 현수교 케이블 밴드의 볼트 축력은 시간이 경과함에 따라 케이블 소선의 크리프 현상, 볼트의 릴렉세이션, 하중 변동, 케이블 소선의 재배열 등으로 인해 축력 감소 현상이 발생하게 된다. 본 연구에서는 국내 현수 교량(SR대교)의 케이블 밴드가 시간이 경과하면서 발생하는 축력 감소 현상에 대해 그 원인 및 감소량 등에 대한 현장 측정 및 이론적 검토, 안전율 검토, 장기적인 이력 관리 등을 수행하였다. 그 결과, 케이블 밴드 볼트 축력 감소는 주 케이블 소선에 사용된 아연 도금층의 소성 변형에 크게 영향받는 것을 확인하였으며, 이에 대한 이론적 체계 및 장기 이력 관리에 대한 적용성을 확립하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권1호
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• pp.51-69
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• 2023

In tied-arch bridges, a properly designed connection between the arch and the deck may become crucial, since the forces in the structure may be significantly reduced. This implies substantial material savings and, consequently, cheaper constructions. The introduction of the Nielsen cable arrangement (composed of V-shaped inclined hangers) in the last century was a milestone because it was able to reduce deflections and bending moments both in the arch and in the deck. So far, the Nielsen cable arrangement has proven to be successful in traditional vertical arch bridges. However, despite its advantages, it has not been widely applied to spatial arch bridges. Thus, this article analyses the difference between the structural behavior of spatial arch bridges with Nielsen-type cable arrangements with respect to those with classical vertical hanger configurations. The main goal is to verify whether the known effectiveness of the Nielsen cable arrangement for classical arch bridges is still preserved when applied to spatial arch bridges. In order to achieve this objective, and as the first part of our study, a set of different all-steel bridges composed of vertical and inclined arches with straight decks have been compared for both cable arrangements. As a major conclusion, for planar vertical arch bridges, the Nielsen-type cable arrangement is always the most effective. In addition, it also seems that, for spatial arch bridges composed of a straight deck and an inclined arch, it still keeps most of its effectiveness as long as the arch is moderately inclined.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권1호
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• pp.167-179
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• 2022

This article develops a long-term condition assessment method for stay cables in cable stayed bridges using the monitored cable tension forces under operational condition. Based on the concept of influence surface, the matched cable tension ratio of two cables located at the same side (either in the upstream side or downstream side) is theoretically proven to be related to the condition of stay cables and independent of the positions of vehicles on the bridge. A sensor grouping scheme is designed to ensure that reliable damage detection result can be obtained even when sensor fault occurs in the neighbor of the damaged cable. Cable forces measured from an in-service cable-stayed bridge in China are used to demonstrate the accuracy and effectiveness of the proposed method. Damage detection results show that the proposed approach is sensitive to the rupture of wire damage in a specific cable and is robust to environmental effects, measurement noise, sensor fault and different traffic patterns. Using the damage sensitive feature in the proposed approach, the metrics such as accuracy, precision, recall and F1 score, which are used to evaluate the performance of damage detection, are 97.97%, 95.08%, 100% and 97.48%, respectively. These results indicate that the proposed approach can reliably detect the damage in stay cables. In addition, the proposed approach is efficient and promising with applications to the field monitoring of cables in cable-stayed bridges.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.657-664
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• 2008

사장교 케이블은 구조적으로 휨강성과 감쇠력이 작아 풍우에 의해 쉽게 유해진동이 발생한다. 이러한 풍우진동을 저감시키기 위한 효과적인 방법으로 부가댐퍼를 장착하여 케이블의 감쇠력을 증가시키는 제어시스템이 널리 사용되어왔다. 그러나 사장교의 장대화로 인해 구조적으로나 미적으로 충분한 감쇠력을 제공할 수 있는 위치에 부가댐퍼를 장착하기 어렵게 되었다. 최근 본 저자는 사장교의 미관을 해치지 않으면서 기존의 제어시스템보다 효과적으로 케이블의 진동을 저감시킬 수 있는 새로운 개념의 사장교 케이블 진동 제어시스템을 제안하였다. 본 논문에서는 기존의 연구를 확장하여 새그(Sag)를 고려한 Movable anchorage 시스템을 제안하였으며, 수치해석을 통한 제어성능을 평가하였다. 수치해석의 결과 제안된 시스템은 새그를 고려하였을 때에도 고려하지 않은 경우와 마찬가지로 베어링장치의 강성이 작을수록 기존의 비감쇠 시스템이나 일반적인 수동제어시스템보다 훨씬 좋은 성능을 나타내었다. 제안된 시스템에 있어서 최적의 제어성능을 제공하기 위해서는 새그의 크기를 고려해서 최적의 감쇠계수를 결정해야 할 것으로 사료된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제21권5호
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• pp.549-559
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• 2018

The dynamic behaviors of the bridge structures have great effects on the comfortability and safety of running high-speed trains, which can also reflect the structural degradation. This paper aims to reveal the characteristics of the dynamic behaviors induced by train loadings for a combined highway and railway bridge. Monitoring-based analysis of the acceleration and dynamic displacement of the bridge girder is carried out. The effects of train loadings on the vertical acceleration of the bridge girder are analyzed; the spatial variability of the train-induced lateral girder displacement is studied; and statistical analysis has been performed for the daily extreme values of the train-induced girder deflections. It is revealed that there are great time and spatial variabilities for the acceleration induced by train loadings for the combined highway and railway cable-stayed bridge. The daily extreme values of the train-induced girder deflections can be well fitted by the general extreme value distribution.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.1-12
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• 2018

이 연구는 2016년 발생한 경주 지진의 규모 4.5이상의 3개 지진, 즉, 전진(규모 5.1), 본진(규모 5.8), 여진(규모 4.5)에 대한 국내 공용 중 케이블교량의 지진응답 특성을 제시한다. 교량 주위의 자유장과 교량 내 지정된 위치에 설치된 지진가속도계측기에서 측정된 지진가속도응답기록을 이용하여 케이블교량의 각 구조부재별 지진응답을 분석한다. 측정 가속도 시간이력의 푸리에 변환을 이용한 주파수 영역 해석을 통하여 교량의 동적 거동 특성을 분석한다. 주탑 상부에서의 최대가속도를 자유장 위치에서의 최대가속도로 표준화하여 주탑 상부에서의 가속도 증폭에 대하여 분석한다. 분석 결과를 통해 지진 재난에 대응하기 위한 케이블지지교량의 지진가속도계측기 위치별 관리 기준치 개발의 필요성에 대해 논의한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.77-85
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• 2020

본 연구에서는 2주탑 콘크리트 사장교를 대상으로 경계조건에 따른 지진 취약도 곡선을 작성하고, 경계조건이 교량의 지진 취약도에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 대상교량에 대한 해석모델이 Midas Civil을 사용하여 구축되었고 Fiber요소와 콘크리트, 철근의 재료모델을 적용하여 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 주탑과 보강형 사이의 경계조건을 강결, 비구속, 포트받침, 면진받침의 총 4가지로 구분하여 각각의 경계조건에 대해 지진 취약도 곡선을 작성하였다. 주탑의 소성힌지구간과 연결부, 케이블을 취약부재로 선정하고 이 부재들에 대해 지진 취약도 곡선을 작성하였다. 분석결과 주탑의 소성힌지구간과 연결부에서는 면진받침모델이 가장 낮은 손상확률을 나타내고, 케이블의 지진 취약도는 경계조건에 의한 영향이 다른 부재에 비해 크지 않은 것을 알 수 있다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.31-38
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• 2022

케이블로 상부구조가 지지되는 특수교량의 경우 특수한 장비와 인력이 없이는 접근이 어려운 사각지대가 다수 존재하고 있어, 안전점검에 많은 애로사항이 발생하고 있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 사장교와 현수교 등 케이블지지교량의 안전점검 사각지대를 검토하고, 드론을 활용하여 사각지대를 해소할 수 있는 방안을 연구하는 것이 목적이다. 이를 위해 해상에 위치한 사장교를 드론을 활용하여 케이블과 보강형 그리고 주탑을 점검하였다. 본 연구를 통해 드론을 활용하여 점검자의 접근이 어려운 특수교량의 외부 안전점검이 가능함을 확인하였다. 특히 특수교량의 점검사각지대인 주탑 외부 상태 및 손상 확인을 위한 드론 점검은 매우 효과적인 안전점검 방법이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.21-33
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• 2006

사장교 구조물을 대상으로 확률유한요소법을 신뢰성이론에 적합하도록 정식화하여 신뢰성해석을 보다 효율적으로 수행하고자 한다. 사장교의 초기평형해석을 수행한 후, 섭동법을 이용하여 선형 비선형 확률유한요소해석을 수행할 수 있으며, 확률변수의 상관성에 따른 신뢰성해석을 수행할 수 있는 프로그램을 작성하였다. 작성된 프로그램을 이용하여 사장교의 응답해석을 검토한 결과, 확률변수의 상호간 상관성에 따른 절점변위, 부재력 및 케이블긴장력에 대한 분산특성을 정량적으로 평가할 수 있었다. 또한 신뢰성지수 및 파괴확률을 검토하여 사장교 구조물의 안전성을 명확하게 파악하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권2호
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• pp.231-246
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• 2017

A recent work by the authors has demonstrated the feasibility of scour evaluation for Kao-Ping-Hsi Cable-Stayed Bridge simply based on ambient vibration measurements. To further attain the goal of scour monitoring, a key challenge comes from the interference of several environmental factors that may also significantly alter the pier frequencies without the change of scour depth. Consequently, this study attempts to investigate the variation in certain modal frequencies of this bridge induced by several environmental factors. Four sets of pier vibration measurements were taken either during the season of plum rains, under regular summer days without rain, or in a period of typhoon. These signals are analyzed with the stochastic subspace identification and empirical mode decomposition techniques. The variations of the identified modal frequencies are then compared with those of the corresponding traffic load, air temperature, and water level. Comparison of the analyzed results elucidates that both the traffic load and the environmental temperature are negatively correlated with the bridge frequencies. However, the traffic load is clearly a more dominant factor to alternate the identified bridge deck frequency than the environmental temperature. The pier modes are also influenced by the passing traffic on the bridge deck, even though with a weaker correlation. In addition, the variation of air temperature follows a similar tendency as that of the passing traffic, but its effect on changing the bridge frequencies is obviously not as significant. As for the effect from the alternation of water level, it is observed that the frequency baselines of the pier modes may positively correlate with the water level during the seasons of plum rains and typhoon.