• Earthquakes and Structures
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• 제15권2호
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• pp.193-202
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• 2018

This paper studied the probability of pounding occurred between decks and abutments of a long span high-pier continuous rigid fame bridge subjected to ground motions with local soil effect. A pounding probability analysis methodology has been proposed using peak acceleration at bedrock as intensity measure (IM) for multi-support seismic analysis. The bridge nonlinear finite element (FE) models was built with four different separation distances. Effect of actual site condition and non-uniform spatial soil profiles on seismic wave propagating from bedrock to ground surface is modelled. Pounding probability of the high-pier bridge under multi-support seismic excitations (MSSE) is analyzed based on the nonlinear incremental dynamic analysis (n-IDA). Pounding probability results under uniform excitations (UE) without actual local site effect are compared with that under MSSE with site effect. The study indicates that the required design separation length between deck and abutment under uniform excitations is larger than that under MSSE as the peak acceleration at bedrock increases. As the increase of both separation distance between deck and abutment and the peak acceleration, the probability of pounding occurred at a single abutment or at two abutments simultaneously under MSSE is less than that under UE. It is of great significance considering actual local site effect for determining the separation distance between deck and abutment through the probability pounding analysis of the high-pier bridge under MSSE.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.271-278
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• 2004

본 논문에서는 토목 구조물에 대한 바람의 영향을 알아보기 위하여 수치 기법으로 해석하였다. 지간이 긴 현수교는 바람에 의한 공력탄성학적 분안정성에 놓일 수 있으므로, 설계 시 공기력은 주요한 고려사항이며 공탄성 안정성은 반드시 확인되어야 한다. 풍속이 임계 플러터 속도를 넘어서면, 교량 구조물은 바람과 상호작용에 의한 플러터 현상으로 인해 붕괴된다. 교량 단면의 공탄성 해석을 위해 전산유체역학과 전산구조해석을 이용하였으며, Navier-Stokes방정식을 사용하여 공기력을 구하였다. 본 연구에서는 구조 강성에 따른 교량 구조물의 임계 플러터 속도가 연구된다. 교량 단면의 임계 플러터 속도는 구조강성의 변화에 민감함을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.631-639
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• 2008

본 논문은 서해대교 사장교의 보강형에 대한 고해상도 다점 모드형상을 TDD기법을 이용하여 추출한 사례를 소개한다. 상시진동에 대한 진동시험이 실시되었으며, 총 72개의 센서위치에서 수직방향 가속도 시간응답을 계측할 수 있는 계측 통신망이 구축되었다. 계측된 가속도 시간응답에 대하여 TDD기법을 적용하여 총 24차 수직방향 모드형상이 추출되었다. 추출된 모드형상은 현재 운용중인 상시모니터링 시스템에서는 계측되지 못한 많은 모드들을 포함하고 있다. 장대교량과 같이 대형구조물의 고해상도 모드형상 추출에는 다른 여러 가지 동특성 추출기법보다 TDD기법이 매우 효과적인 것을 확인 할 수 있었다.

• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권6호
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• pp.809-824
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• 2017

The accurate evaluation of wind characteristics and wind-induced structural responses during a typhoon is of significant importance for bridge design and safety assessment. This paper presents an expectation maximization (EM) algorithm-based angular-linear approach for probabilistic modeling of field-measured wind characteristics. The proposed method has been applied to model the wind speed and direction data during typhoons recorded by the structural health monitoring (SHM) system instrumented on the arch Jiubao Bridge located in Hangzhou, China. In the summer of 2015, three typhoons, i.e., Typhoon Chan-hom, Typhoon Soudelor and Typhoon Goni, made landfall in the east of China and then struck the Jiubao Bridge. By analyzing the wind monitoring data such as the wind speed and direction measured by three anemometers during typhoons, the wind characteristics during typhoons are derived, including the average wind speed and direction, turbulence intensity, gust factor, turbulence integral scale, and power spectral density (PSD). An EM algorithm-based angular-linear modeling approach is proposed for modeling the joint distribution of the wind speed and direction. For the marginal distribution of the wind speed, the finite mixture of two-parameter Weibull distribution is employed, and the finite mixture of von Mises distribution is used to represent the wind direction. The parameters of each distribution model are estimated by use of the EM algorithm, and the optimal model is determined by the values of $R^2$ statistic and the Akaike's information criterion (AIC). The results indicate that the stochastic properties of the wind field around the bridge site during typhoons are effectively characterized by the proposed EM algorithm-based angular-linear modeling approach. The formulated joint distribution of the wind speed and direction can serve as a solid foundation for the purpose of accurately evaluating the typhoon-induced fatigue damage of long-span bridges.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권2호
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• pp.120-127
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• 2013

밤콩 사장교는 메콩강 삼각주 지역 연결 사업의 일환으로 메콩강 하류의 꾸롱 삼각주에 위치하고 있으며, 중앙경간 450m의 사장교로 설계되었다. 왕복 4차선으로 구성된 강합성 보강형과 멀티 스트랜드 방식의 케이블을 적용하였으며, 개선된 H형 주탑과 현장타설 콘크리트 말뚝 기초로 구성되어 있다. 주탑, 프리캐스트 콘크리트 바닥판 그리고 현장타설 콘크리트 말뚝에는 고강도 콘크리트를 적용하여 구조적 안정성을 확보하였다. 본 고에서는 밤콩 사장교의 설계에 적용된 설계기준 및 주요 설계 특징을 설명하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.1-12
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• 1989

사장교는 경간이 크기 때문에 발생하는 대변형 효과, 케이블의 현수 작용, 그리고 축력으로 인한 휨 강성 변화 등으로 비선형 거동이 나타난다. 사장교의 동적 거동은 구조물 안정성 검사를 위한 중요한 요소가 된다. 특히, 편재 이동하중이 작용하는 경우, 연직 변위와 비틂 변위는 복합될 뿐만 아니라 단면 좌우의 케이블 축력 변화도 중요한 동적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 편재 이동하중이 작용하는 사장교의 해석을 위한 이론적 연구와 유한 요소법을 제시하였고 이동 하중의 속도변화와 편심량의 크기에 따라 케이블의 장력과 절점 변위에 대한 동적 거동을 규명하였다. 본 연구에서 수행한 해석 결과에 따르면, 편재 이동 하중을 받는 사장교의 해석에서는 주형의 비틂과 이로 인한 케이블 축력 증가도 고려해야 할 것으로 사료된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제22권6호
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• pp.727-741
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• 2018

To mitigate vibrations, tuned mass dampers(TMD) are widely used for long span bridges or high-rise buildings. Due to some durability concerns, such as fluid degradation, oil leakage, etc., the alternative solutions, such as the non-contacted eddy current damping (ECD), are proposed for mechanical devices in small scales. In the present study, a new eddy current damping TMD (ECD-TMD) is proposed and developed for large scale civil infrastructure applications. Starting from parametric study on finite element analysis of the ECD-TMD, the new design is enhanced via using the permanent magnets to eliminate the power need and a combination of a copper plate and a steel plate to improve the energy dissipation efficiency. Additional special design includes installation of two permanent magnets at the same side above the copper plate to easily adjust the gap as well as the damping. In a case study, the proposed ECD-TMD is demonstrated in the application of a steel arch bridge to mitigate the wind-induced vibrations of the flexible hangers. After a brief introduction of the configuration and the installation process for the damper, the mitigation effects are measured for the ambient vibration and forced vibration scenarios. The results show that the damping ratios increase to 3% for the weak axis after the installation of the ECD-TMDs and the maximum vibration amplitudes can be reduced by 60%.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.907-913
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• 1994

철도교량은 도로교량과는 달리 궤도가 부설되어 있고 일반적으로 이 궤도는 레일을 연속적으로 용접하여 침목위에 고정시키므로 온도변화에 따라 종방향으로 큰 힘이 작용하게 된다. 따라서 철도교량의 설계는 수직방향의 열차하중 뿐만 아니라 종방향의 궤도축력을 고려하여야만 하고, 특히 장대교량의 경우 교량형식, 경간, 교각단면, 지점배치방법 등의 결정은 궤도축력에 의하여 지배된다. 본 연구는 교량상의 궤도축력에 대하여 이론적인 해석을 하고, 이 해석방법을 고속철도 교량설계에 이용할 수 있도록 하기 위하여 장대레일이 부설되어 있는 철도교량에서 궤도축력을 실측하여 이론해석결과치와 비교하였다. 최근 유럽철도에서는 궤도의 종방향해석모델을 유한요소로 하여 개발된 해석방법이 사용되고 있으나, 이 방법은 입력에 많은 시간이 소요되고 교량구조물의 세부설계가 완료되어야 하므로 계산결과 장대레일 허용응력이 만족되지 않을 때는 교량설계를 다시 해야 하는 동 교량의 설계 과정상 불편한 면이 많다. 따라서 일시에 수많은 교량의 형식에 대한 검토가 필요한 경부고속철도의 프로젝트의 경우 좀더 간단한 해석방법의 개발이 필요하게 되었다. 이 방법에 의한 해석결과는 유한요소법에 의한 해석결과치와도 큰 차이가 없으며, 또한 운행선상에서의 실측결과와도 잘 일치하므로 교량의 예비적인 설계에 매우 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것이다.

• Wind and Structures
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• 제9권3호
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• pp.231-243
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• 2006

An improvement to the spectral representation algorithm for the simulation of wind velocity fields on large scale structures is proposed in this paper. The method proposed by Deodatis (1996) serves as the basis of the improved algorithm. Firstly, an interpolation approximation is introduced to simplify the computation of the lower triangular matrix with the Cholesky decomposition of the cross-spectral density (CSD) matrix, since each element of the triangular matrix varies continuously with the wind spectra frequency. Fast Fourier Transform (FFT) technique is used to further enhance the efficiency of computation. Secondly, as an alternative spectral representation, the vectors of the triangular matrix in the Deodatis formula are replaced using an appropriate number of eigenvectors with the spectral decomposition of the CSD matrix. Lastly, a turbulent wind velocity field through a vertical plane on a long-span bridge (span-wise) is simulated to illustrate the proposed schemes. It is noted that the proposed schemes require less computer memory and are more efficiently simulated than that obtained using the existing traditional method. Furthermore, the reliability of the interpolation approximation in the simulation of wind velocity field is confirmed.