• 한국안전학회지
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• 제14권4호
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• pp.148-157
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• 1999

Dynamic structural behavior in long span bridges, especially cable structures, is very sophisticated due to their flexibility and structural members are sequentially erected in each construction step. In this study, the consistent mass matrix for dynamic analysis is formulated and computational program considering construction sequences is developed where structural members can be builded or removed by command language and automatically reanalyzed in the moment when structural system is changed. The dynamic analysis, i.e. eigenvalue and time series analysis and the geometrically nonlinear analysis considering construction sequence are conducted to the Namhae Bridge. The analytical results are satisfactory compared with measuring values and the developed computational program can successfully be applied to design and safety check.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.466-471
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• 2011

본 연구에서는 장대 현수교 주케이블의 가설시 선형관리를 위한 기초적 연구를 수행하였다. 우선, 포물선 요소 및 탄성현수선 요소의 정식화 과정을 검토하고, 각 요소의 적용에 따른 현수교 주케이블 완성계 및 가설계의 형상, 장력, 무응력장 등을 비교검토 하였다. 또한, 탄성현수선의 적용시 주케이블 가설계의 setback량 산정 방법을 제시하였으며, 이에 따른 산정 결과를 유한요소해석 결과와 비교검토 하였다. 최종적으로, 주케이블 가설계의 중앙경간 새그량 변화에 따른 탑정 새들부에서의 미끌림 안정성에 대한 민감도 해석을 수행할 예정이다.

• Wind and Structures
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• 제22권2호
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• pp.161-184
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• 2016

Long-span suspension bridges have evolved through the years and with them, the bridge girder decks improved as well, changing their shapes from standard box-deck girders to twin box and multi-box decks sections. The aerodynamic characteristics of the new generation of twin and multiple-decks are investigated nowadays, to provide the best design wind speeds and the optimum dimensions such bridges could achieve. The multi-box Megane bridge deck is one of the new generation bridge decks, consisting of two side decks for traffic lanes and two middle decks for railways, linked between them with connecting beams. Three-dimensional CFD simulations were performed by employing the Large Eddy Simulation (LES) algorithm with a standard Smagorinsky subgrid-scale model, for $Re=9.3{\times}10^7$ and angles of attack ${\alpha}=-4^{\circ}$, $-2^{\circ}$, $0^{\circ}$, $2^{\circ}$ and $4^{\circ}$. Also, a wind tunnel experiment was performed for a scaled model, 1:80 of the Megane bridge deck section, for $Re=5.1{\times}10^5$ and the aerodynamic static coefficients were found to be in good agreement with the results obtained from the CFD-LES model. However the aerodynamic coefficients determined individually, from the CFD-LES model, for each of the traffic and railway decks of the Megane bridge, varied significantly, especially for the downstream traffic deck. Also the pressure distribution and the effect of the spacing between the connecting beams, on the wind speed profiles showed a slight increase in turbulence above the downstream traffic and railway decks.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.79-88
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• 2022

특수교는 중요한 대형 시설물로 장기적이고 체계적인 유지관리 전략을 필요로 한다. 특히, 시설물 부재별 및 위치별로 다양한 센서를 설치하고 계측 항목별 관리 기준치 설정과 같은 시설물의 안전 확보를 위해 여러 방안들이 제시되고 있다. 이 중 지속적으로 증가하는 특수교의 수와 여러 센서에서 수집되는 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 전략적인 방안을 제시해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 특수교 계측 시스템에서 수집되는 광범위한 데이터를 효율적으로 분석하기 위한 목적으로 자동적으로 이상신호를 처리하고 통계 결과를 산출할 수 있는 분석 툴을 개발하고자 한다. 분석 툴 개발을 위해 우선 특수교에 설치된 주요 센서 종류 및 수량과 같은 기본적인 정보와 수집된 데이터에 대한 신호 특성을 분석하였다. 이후 험펠 필터 기법을 활용 신호의 이상 유무를 판별하고 필터링하여 통계 결과를 산출하였다. 마지막으로 개발된 분석 툴의 성능 검증을 위해 현재 공용 중인 사장교와 현수교 형식의 교량을 각 1개소씩 성능검증 대상 교량으로 선정하여 신호처리 및 자동 통계 분석 성능을 실시하였고, 기존의 통계 작업 결과와 유사한 결과를 산출 할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권2호
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• pp.337-362
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• 2015

This paper presents a feasibility study on structural damage alarming and localization of long-span cable-supported bridges using multi-novelty indices formulated by monitoring-derived modal parameters. The proposed method which requires neither structural model nor damage model is applicable to structures of arbitrary complexity. With the intention to enhance the tolerance to measurement noise/uncertainty and the sensitivity to structural damage, an improved novelty index is formulated in terms of auto-associative neural networks (ANNs) where the output vector is designated to differ from the input vector while the training of the ANNs needs only the measured modal properties of the intact structure under in-service conditions. After validating the enhanced capability of the improved novelty index for structural damage alarming over the commonly configured novelty index, the performance of the improved novelty index for damage occurrence detection of large-scale bridges is examined through numerical simulation studies of the suspension Tsing Ma Bridge (TMB) and the cable-stayed Ting Kau Bridge (TKB) incurred with different types of structural damage. Then the improved novelty index is extended to formulate multi-novelty indices in terms of the measured modal frequencies and incomplete modeshape components for damage region identification. The capability of the formulated multi-novelty indices for damage region identification is also examined through numerical simulations of the TMB and TKB.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권4호
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• pp.395-409
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• 2023

Long-span suspension bridges have tunnel anchor systems to maintain stable cables. More investigations are required to determine how closely tunnel excavation beneath the tunnel anchor impacts the stability of the tunnel anchor. In order to investigate the impact of the adjacent tunnel's excavation on the stability of the tunnel anchor, a large-span suspension bridge tunnel anchor is utilised as an example in a three-dimensional numerical simulation approach. In order to explore the deformation control mechanism, orthogonal tests are employed to pinpoint the major impacting elements. The construction of an advanced pipe shed, strengthening the primary support. Moreover, according to the findings the grouting reinforcement of the surrounding rock, have a significant control effect on the settlement of the tunnel vault and plug body. However, reducing the lag distance of the secondary lining does not have such big influence. The greatest way to control tunnel vault settling is to use the grout reinforcement, which increases the bearing capacity and strength of the surrounding rock. This greatly minimizes the size of the tunnel excavation disturbance area. Advanced pipe shed can not only increase the surrounding rock's bearing capacity at the pipe shed, but can also prevent the tunnel vault from connecting with the disturbance area at the bottom of the anchorage tunnel, reduce the range of shear failure area outside the anchorage tunnel, and have the best impact on the plug body's settlement control.

• Wind and Structures
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• 제6권6호
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• pp.451-470
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• 2003

The classical two-degree-of-freedom (2-d-o-f) "sectional model" is of common use to study the dynamics of suspension bridges. It takes into account the first pair of vertical and torsional modes of the bridge and describes well global oscillations caused by wind actions on the deck, yielding very useful information on the overall behaviour and the aerodynamic and aeroelastic response; however, it does not consider relative oscillations between main cables and deck. On the contrary, the 4-d-o-f model described in the two Parts of this paper includes longitudinal deformability of the hangers (assumed linear elastic in tension and unable to react in compression) and thus allows to take into account not only global oscillations, but also relative oscillations between main cables and deck. In particular, when the hangers go slack, large nonlinear oscillations are possible; if the hangers remain taut, the oscillations remain small and essentially linear: the latter behaviour has been the specific object of Part I (Sepe and Augusti 2001), while the present Part II investigates the nonlinear behaviour (coexisting large and/or small amplitude oscillations) under harmonic actions on the cables and/or on the deck, such as might be generated by vortex shedding. Because of the discontinuities and strong nonlinearity of the governing equations, the response has been investigated numerically. The results obtained for sample values of mechanical and forcing parameters seems to confirm that relative oscillations cannot a priori be excluded for very long span bridges under wind-induced loads, and they can stimulate a discussion on the actual possibility of such phenomena.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.609-616
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• 2008

국가경제력 향상과 함께 바다와 섬에 대한 관심이 높아지면서 육지와 섬, 섬과 섬을 연결하는 해상 장대교량이 많이 건설되고 있다. 장대교량은 현수교, 사장교, 아치교, 트러스교 등으로 대변할 수 있는데 그 중에서도 사장교는 주탑(Pylon)과 케이블(Cable), 보강형(Stiffened Girder)이 조화를 이루면서 외관이 아름다워 매력적인 교량형식의 하나로 최근 많이 계획되고 있다. 장력측정은 케이블에 설치한 가속도 센서로부터 케이블의 고유진동수 변화를 이용하는 간접법인 진동법을 적용하였다. 본 연구에서는 댐퍼 설치 케이블의 유효길이 산정식을 제안하였는데 이는 케이블의 유효길이 변화를 실측치와 해석값을 비교하여 분석한 것으로 기존의 유효길이 산정방법인 댐퍼와 정착단간의 순간격에 의한 것은 최종 케이블 장력값 추정에 있어서 신뢰도가 떨어짐을 확인할 수 있었다. 그러므로 향후 유지관리 단계에서는 본 연구에서 제안한 케이블의 유효길이 산정식을 활용하여 장력을 정확하게 파악하는 것이 케이블의 재긴장 및 교체시기 결정 등에도 합리적인 의사결정 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• Smart Structures and Systems
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• 제16권2호
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• pp.243-262
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• 2015

Optimal sensor placement (OSP) is a critical issue in construction and implementation of a sophisticated structural health monitoring (SHM) system. The uncertainties in the identified structural parameters based on the measured data may dramatically reduce the reliability of the condition evaluation results. In this paper, the information entropy, which provides an uncertainty metric for the identified structural parameters, is adopted as the performance measure for a sensor configuration, and the OSP problem is formulated as the multi-objective optimization problem of extracting the Pareto optimal sensor configurations that simultaneously minimize the appropriately defined information entropy indices. The nondirective movement glowworm swarm optimization (NMGSO) algorithm (based on the basic glowworm swarm optimization (GSO) algorithm) is proposed for identifying the effective Pareto optimal sensor configurations. The one-dimensional binary coding system is introduced to code the glowworms instead of the real vector coding method. The Hamming distance is employed to describe the divergence of different glowworms. The luciferin level of the glowworm is defined as a function of the rank value (RV) and the crowding distance (CD), which are deduced by non-dominated sorting. In addition, nondirective movement is developed to relocate the glowworms. A numerical simulation of a long-span suspension bridge is performed to demonstrate the effectiveness of the NMGSO algorithm. The results indicate that the NMGSO algorithm is capable of capturing the Pareto optimal sensor configurations with high accuracy and efficiency.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.1-10
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• 2012

최근 해안, 도서, 산간지방 등의 개발로 장대교량의 수요가 증가되고 재료 및 설계 시공기술의 지속적 발전으로 인하여 현수교나 사장교 등 장지간을 가지는 교량의 건설이 증가하고 있다. 장대교량은 사장재 또는 주 케이블 및 행어로 주형을 지지하는 고차 부정정구조물로 다양한 형태의 설계가 가능하고 구조물의 외관이 뛰어나기 때문에 현재 많은 교량에 적용되고 있다. 케이블지지교량은 시공 중 그리고 공용상태에서 케이블의 장력을 지속적으로 측정함으로써 교량의 건전성을 파악할 수 있다. 케이블의 장력을 추정하는 기법으로 로드셀 및 유압잭 등을 이용하여 케이블의 응력을 직접 측정하는 방법과 케이블의 형상조건과 계측된 동적 특성을 활용하여 장력을 구하는 진동법이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 디지털 영상처리를 이용한 행어케이블의 동특성 추정 방법을 제시하였으며 사용의 편의성과 경제성을 고려하여 원거리에 있는 행어케이블을 측정하기 위한 센서로 휴대용 디지털 캠코더를 사용하였다. 디지털 영상처리를 이용하는 방법은 digital image correlation(DIC) 기법을 사용하였으며 변형이 없는 이미지와 변형이 있는 이미지 사이의 기하학적인 왜곡을 보정하는 이미지 변환함수(ITF)를 사용하여 단위픽셀이하를 계산하였다. 또한 영상계측시스템의 흔들림을 추가적인 센서의 설치 없이 한 영상내의 고정된 물체를 이용하여 보정함으로써 행어케이블의 동적응답 및 모드별 고유진동수의 해상도를 향상시켰다.