PURPOSES : The piezoelectric energy road analysis technology using a three-dimensional finite element method was developed to investigate pavement behaviors when piezoelectric energy harvesters and a new polyurethane surface layer were installed in field conditions. The main purpose of this study is to predict the long-term performance of the piezoelectric energy road through the proposed analytical steps. METHODS : To predict the stresses and strains of the piezoelectric energy road, the developed energy harvesters were embedded into the polyurethane surface layer (50 mm from the top surface). The typical type of triaxial dump truck loading was applied to the top of each energy harvester. In this paper, a general purpose finite element analysis program called ABAQUS was used and it was assumed that a harvester is installed in the cross section of a typical asphalt pavement structure. RESULTS : The maximum tensile stress of the polyurethane surface layer in the initial fatigue model occurred up to 0.035 MPa in the transverse direction when the truck tire load was loaded on the top of each harvester. The maximum tensile stresses were 0.025 MPa in the intermediate fatigue model and 0.013 MPa in the final fatigue model, which were 72% and 37% lower than that of the initial stage model, respectively. CONCLUSIONS : The main critical damage locations can be estimated between the base layer and the surface layer. If the crack propagates, bottom-up cracking from the base layer is the main cracking pattern where the tensile stress is higher than in other locations. It is also considered that the possibility of cracking in the top-down direction at the edge of energy harvester is more likely to occur because the material strength of the energy harvester is much higher and plays a role in the supporting points. In terms of long-term performance, all tensile stresses in the energy harvester and polyurethane layer are less than 1% of the maximum tensile strength and the possibility of fatigue damage was very low. Since the harvester is embedded in the surface layer of the polyurethane, which has higher tensile strength and toughness, it can assure a good, long-term performance.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.19
no.2
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pp.89-103
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2020
As we face an aging society, the demand for personal mobility for disabled and aged people is increasing. In fact, as of 2017, the number of electric wheelchair in the country continues to increase to 90,000. However, people with disabilities and seniors are more likely to have accidents while driving, because their judgment and coordination are inferior to normal people. One of the causes of the accident is the interference of personal vehicle steering control due to unbalanced road surface conditions. In this paper, we introduce a encoder type semantic segmentation algorithm that can recognize road conditions at high speed to prevent such accidents. To this end, more than 1,500 training data and 150 test data including road surface damage were newly secured. With the data, we proposed a deep neural network composed of encoder stages, unlike the Auto-encoding type consisting of encoder and decoder stages. Compared to the conventional method, this deep neural network has a 4.45% increase in mean accuracy, a 59.2% decrease in parameters, and an 11.9% increase in computation speed. It is expected that safe personal transportation will be come soon by utilizing such high speed algorithm.
The quality of the surface layer in concrete structures plays an important role in the durability of the concrete. The concrete factory products are made as they improve the appearance of the surface and compressive strength in need. A common criterion to judge the quality of concrete products frequently seen in our daily life appears to be "beauty" in terms of consistent shaping. However, as for most concrete curb in such areas where a large amount of anti-freezing agents(NaCl) and ice and snow melting agents(CaCl2) are spread over roads to ensure road safety during the winter season, since deterioration advances from the surface, scaling is seen on the surface concrete due to deterioration which combined freezing damage and salt damage. Especially, In cold northern districts, the spreading amount of deicing salts increases by regulation of studded tire use, and the scaling of the concrete products, the various parts of concrete structures for roads is increasing in recent years. In this study, L-shape concrete curb were targeted, the permeable form method with the commercial permeable sheet was applied to it and the improvements of the quality were examined. By the permeable form method, surface layers got strengthened, which prevented permeation of the deterioration factor from the outside, and the scaling resistance of the upper surface where the permeable sheet was applied improved exceedingly. It will be expected by applying the permeable form method to various concrete products that frost resistance improves and scaling damage decreases.
Among the destruction instances of half-through arch bridges, the shorter hangers are more likely to be ruined. For a thorough investigation of the hanger system durability, we have studied vehicle impact effect on hangers with vehicle-bridge coupling method for a half-through concrete-filled-steel-tube arch bridge. A numerical method has been applied to simulate the variation of dynamic internal force (stress) in hangers under different vehicle speeds and road surface roughness. The characteristics and differences in impact effect among hangers with different length (position) are compared. The impact effect is further analyzed comprehensively based on the vehicle speed distribution model. Our results show that the dynamic internal force induced by moving vehicles inside the shorter hangers is significantly greater than that inside the longer ones. The largest difference of dynamic internal force among the hangers could be as high as 28%. Our results well explained a common phenomenon in several hanger damage accidents occurred in China. This work forms a basis for hanger system's fatigue analysis and service life evaluation. It also provides a reference to the design, management, maintenance, monitoring, and evaluation for this kind of bridge.
This study was carried out to provide surface bearing capacity reinforcement of forest road by sub-base facilities based on a soft ground use of geosynthetics to prevent the damage of the road surface passing heavy logging trucks and to pass smoothly heavy truck against growing timber harvesting. The analysis of the road surface bearing capacity as progressing time and the increase of the number of passage of heavy logging trucks were conducted experimental section of forest road on the soft ground in the Forest Technology and Management Research Center. As a result, it was found that the road surface bearing capacity were stabilized at CBR of 15% or more, the effect of reinforcement by type of geosynthetics showed no significant difference after the lapse of about 1 year. After reaching the passage of 300 times for the heavy logging trucks on the sub-base construction section, the settlements was stabilized below the allowable standard of 50 mm, road surface bearing capacity also improved to more than CBR 20% and there was no significant difference in the thickness of the sub-base. However, in the section where the sub-base is not constructed, it is found that the lack of surface bearing capacity with the settlements more than the allowable standard is not possible to pass the heavy logging trucks. Therefore, in order to reinforce the road surface bearing capacity of the soft ground for the passage of the heavy logging trucks, it is necessary to construct a sub-base of at least 0.2 m when using geosynthetics.
Kim, Ghi-Seok;Jung, Hyun-Mo;Kim, Ki-Bok;Kim, Man-Soo
Journal of Biosystems Engineering
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v.33
no.1
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pp.38-44
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2008
The freight vehicle is mostly used to transport the fruit. Shock and impact generated by the freight vehicle may give serious damage to fruits hence to reduce the fruits damage, the optimum packaging design during transportation by vehicle is required. In order to design the packaging system for fruit transportation optimally, the comprehension of characteristic for vibration and shock acting on vehicles under various road conditions and loading methods is required. This research was performed to analyze the shock characteristics, acceleration level and power spectral density (PSD) of the fruit transportation vehicles under several travel roads and positions. The vibration signal was measured and analyzed at the transportation vehicle operating on the road of three different surface conditions. The maximum acceleration was measured at the rear-end of the vehicle, and the acceleration in the direction of up-and-down (z-axis) was much greater than those in the directions of back-and-forth (x-axis) or right-and-left (y-axis). The peak acceleration in the direction of up-and-down (z-axis) at the vehicle driving on the expressway, the local road paved with concrete, and unpaved local road were 5.3621 G, 8.232 G, and 14.162 G respectively. PSD at 2.44 Hz showed maximum value at all road conditions. The maximum values of PSD on the expressway, a local road paved with concrete, and unpaved local road were 0.0075222 $G^2/Hz$, 0.058655 $G^2/Hz$, and 0.24598 $G^2/Hz$ respectively. The value of PSD decreased with an increase of the vibration frequency of the transportation vehicle. In most cases, the vibration frequency was below 20 Hz during transportation.
Road subsidence, frequently occurring in urban areas, is caused by collapsing of surface layer due to underground cavities followed by a loss of soils. To better understand this phenomenon, the mechanism of cavity formation should be identified firstly. Two kinds of possible subsidence mechanisms were established through previous case studies and the numerical analyses based on Distinct Element Method were conducted for each of these mechanisms. It was confirmed that particle loss and surface settlement can develop differently depending on slit size, void ratio, and particle shape among the various factors influencing the road subsidence. The result demonstrated that the effects of varying cavity diameter and depth could be quantified as a damage chart.
Lee Sung-Gie;Lee Kab-Yeon;Kim Jong-Han;Kang Young-Je;Byun Kwang-Ok
Journal of Environmental Science International
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v.14
no.6
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pp.521-524
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2005
We introduce a simplified crossing wood drain disperses rain water concentration and is used to protect the road surface from erosion due to flooding over the unpaved road. The efficiency of a simplified crossing wood drain was also investigated. A structure of simplified crossing wood drain can be produced within 10 minutes and installed within 18 minutes. The cost of the this product is 1/5 of that of the existing crossing drain product. The production and installation cost can be reduced according to dexterity. In the context of such applications, the degrees of damage for a rubber pad, which preventing the rain overflow, were varied according to their materials. A type of 8.2mm thick fabric rubber was the most suitable in this study.
Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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v.10
no.4
s.22
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pp.77-84
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2002
Recently, damage of pavement represented by crack is depened by the increase of traffic demand up to ten million and wight, and interest about the efficient management of pavement is being increased gradually according to the growth of maintenance expense of road surface. In this study, the possibility of application for acquisition of crack information was tested by appling DCRP and digital image processing technique and measuring crack on road surface precisely. Based on this, objective and efficient road surface measurement was planned and done. Measuring crack width, acquire result of comparative high accuracy. So, it is considered that it can be utilized as plan draft data for deterioration estimation and repair reinforcement work of pavement.
The quasi-static component of the moving vehicle-induced dynamic response is promising in damage detection as it is sensitive to bridge damage but insensitive to environmental changes. However, accurate extraction of quasi-static component from the dynamic response is challenging especially when the vehicle velocity is high. This paper proposes an adaptive quasi-static component extraction method based on the modified variational mode decomposition (VMD) algorithm. Firstly the analytical solutions of the frequency components caused by road surface roughness, high-frequency dynamic components controlled by bridge natural frequency and quasi-static components in the vehicle-induced bridge response are derived. Then a modified VMD algorithm based on particle swarm algorithm (PSO) and mutual information entropy (MIE) criterion is proposed to adaptively extract the quasi-static components from the vehicle-induced bridge dynamic response. Numerical simulations and real bridge tests are conducted to demonstrate the feasibility of the proposed extraction method. The results indicate that the improved VMD algorithm could extract the quasi-static component of the vehicle-induced bridge dynamic response with high accuracy in the presence of the road surface roughness and measurement noise.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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