This paper investigates the change of structural characteristics of steel cable-stayed bridges after cable failure. Cables, considered as the intermediate supports of cable-stayed bridges, can break or fail for several reasons, such as fire, direct vehicle clash accident, extreme weather conditions, and fatigue of cable or anchorage. Also, the replacement of cables can cause temporary disconnection. Because of the structural characteristics with various geometric nonlinearities of cable-stayed bridges, cable failure may cause significant change to the structural state and ultimate behavior. Until now, the characteristics of structural behavior after cable failure have rarely been studied. In this study, rational cable failure analysis is suggested to trace the new equilibrium with structural configuration after the cable failure. Also, the sequence of ultimate analysis for the structure that suffers cable failure is suggested, to study the change of ultimate behavior and load carrying capacity under specific live load conditions. Using these analysis methods, the statical behavior after individual cable failure is studied based on the change of structural configuration, and distribution of internal forces. Also, the change of the ultimate behavior and load carrying capacity under specific live load conditions is investigated, using the proposed analysis method. According to the study, significant change of the statical behavior and ultimate capacity occurs although just one cable fails.
Kim, Seung-Jun;Choi, Jun-Ho;Won, Deok-Hee;Han, Taek-Hee;Kang, Young-Jong
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.23
no.6
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pp.747-761
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2011
This paper presents an investigation on the change in the statical behavior and the ultimate capacity of steel cable-stayed bridges after cable failure. Cable failure can occur due to fire, direct vehicle clash accidents, cable or anchorage fatigue, and so on. Moreover, the cable may be temporarily disconnected during cable replacement work. When cable failure occurs, the load, that was supported by the broken cable is first transferred to another cable. Then the structural state changes due to the interaction between the girder, mast, and cables. Moreover, it can be predicted that the ultimate capacity will decrease after cable failure, because of the loss of the support system. In this study, the analysis method is suggested to find the new equilibrium state after cable failure based on the theory of nonlinear finite element analysis. Moreover, the ultimate analysis method is also suggested to analyze the ultimate behavior of live loads after cable failure. For a more rational analysis, a three-step analysis procedure is suggested and used, which consisted of initial shape analysis, cable failure analysis, and live load analysis. Using this analysis method, an analytical study was performed to investigate the changes in the structural state and ultimate behavior of steel cable-stayed bridges.
This paper statistically analyzes the time required for each failure cause and describes a diagnostic method for 159 reports of failure analysis of MV cables that occurred in the distribution system of KEPCO over the past 18 years. In addition, the manufacturer's failure rate compared to 100C-km was calculated using 381 cases of MV cable deterioration failure between 2008 and 2020. It is hoped that this paper will help those in charge of maintaining underground facilities at the business office to use the failure rate to prioritize facility diagnosis.
A significant problem met in engineering practice when designing cable-stayed bridges is the failure of cables. Many different factors can lead to sudden failure of cables, such as corrosion, continuous friction or abrasion, progressive and extended crevice created by fatigue and finally an explosion caused by sabotage or accident, are some of the causes that can lead to the sudden failure of one or more cables. This paper deals with the sudden failure of cables in a special form of cable-stayed bridges with a single line of cables anchored at the central axis of the deck's cross-section. The analysis is carried out by the modal superposition technique where an analytical method developed by the authors in a previous work has been employed.
This study addresses the effect of pre-stressed cables on a pre-stressed mega-braced steel frame through employing static analysis and pushover analysis. The performances of a pre-stressed mega-braced steel frame and a pure steel frame without mega-braces are compared in terms of base shear, ductility, and failure mode. The influence of the cable parameters is also analyzed. Numerical results show that cable braces can effectively improve the lateral stiffness of a pure frame. However, it reduces structural ductility and degenerates structural pre-failure lateral stiffness greatly. Furthermore, it is found that 20% fluctuation in the cable pretension has little effect on structural ultimate bearing capacity and lateral stiffness. As comparison, 20% fluctuation in the cable diameter has much greater impact.
This paper deals with the technical map of diagnosis for power cable systems. For this purpose, failure status, failure and degradation causes, and newly suggested diagnostic techniques were investigated and analyzed. From the analysis, the technical map of diagnosis for power cable systems was proposed.
With the increase of electric power demand in the downtown area. many problems, such as the difficulty in security of substation site and interference of the electromagnetic wave or damage to person due to outdoor type substation facilities has been occured. Therefore, the compaction of substation facilities is required and the gas insulated switchgear(GIS) has been adopted accordingly. However, much care should be taken of the interface problem between cable and GIS. This paper describes the failure analysis and a countmeasure for prevent ion from failure in the interface.
This paper describes the protective ability of lightning arrestor in combined distribution system with power cable. To evaluate the protective ability, change of arrestor and grounding location are considered. On the other hand, arrestor developed by Cooper Power Systems for underground power cable system, is considered to evaluate surge protective ability as in underground system, when arrestor occurs failure has overhead line. The result shows that lightning arrestor in combined distribution system with power cable protect effectively when failure at arrestor in overhead line. On the other hand, arrestor developed by Cooper Power Systems for underground power cable system, is considered to evaluate surge protective ability in underground distribution system, when arrestor of overhead line has failure. The result shows that lightning arrestor installed in underground cable can effectively protected cables from surge when arrestor of overhead line has failure. And also even though grounding locations are decreased, it is revealed that protective ability is nearly similar.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2004.10a
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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.
In this paper, the non-linear time-dependent closed-form, discrete and combined solutions for the post-elastic response of a geometrically and physically non-linear suspended cable to a uniformly distributed load considering the creep effects, are presented. The time-dependent closed-form method for the particularly straightforward determination of a vertical uniformly distributed load applied over the entire span of a cable and the accompanying deflection at time t corresponding to the elastic limit and/or to the elastic region, post-elastic and failure range of a suspended cable is described. The actual stress-strain properties of steel cables as well as creep of cables and their rheological characteristics are considered. In this solution, applying the Irvine's theory, the direct use of experimental data, such as the actual stress-strain and strain-time properties of high-strength steel cables, is implemented. The results obtained by the closed-form solution, i.e., a load corresponding to the elastic limit, post-elastic and failure range at time t, enable the direct use in the discrete non-linear time-dependent post-elastic analysis of a suspended cable. This initial value of load is necessary for the non-linear time-dependent elastic and post-elastic discrete analysis, concerning incremental and iterative solution strategies with tangent modulus concept. At each time step, the suspended cable is analyzed under the applied load and imposed deformations originated due to creep. This combined time-dependent approach, based on the closed-form solution and on the FEM, allows a prediction of the required load that occurs in the post-elastic region. The application of the described methods and derived equations is illustrated by numerical examples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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