The performance of variable dampers for seismic protection of the benchmark highway bridge (phase I) under six real earthquake ground motions is presented. A simplified lumped mass finite-element model of the 91/5 highway bridge in Southern California is used for the investigation. A variable damper, developed from magnetorheological (MR) damper is used as a semi-active control device and its effectiveness with friction force schemes is investigated. A velocity-dependent damping model of variable damper is used. The effects of friction damping of the variable damper on the seismic response of the bridge are examined by taking different values of friction force, step-coefficient and transitional velocity of the damper. The seismic responses with variable dampers are compared with the corresponding uncontrolled case, and controlled by alternate sample control strategies. The results of investigation clearly indicate that the base shear, base moment and mid-span displacement are substantially reduced. In particular, the reduction in the bearing displacement is quite significant. The friction and the two-step friction force schemes of variable damper are found to be quite effective in reducing the peak response quantities of the bridge to a level similar to or better than that of the sample passive, semi-active and active controllers.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.20
no.2
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pp.79-89
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2016
If scour is occurred at shallow foundation of bridge, seismic performance of the bridge will be reduced. In order to evaluate accurate seismic response of bridge according to scour depths, modeling of foundation reflecting scour effect is important. In this study, taking into account the effect of the reduction in embedment depth of the shallow foundation by scouring, the soil around the foundation is modelled as an equivalent soil spring with various stiffness. Seismic fragility analyses for 3 types of bridges subjected to 4 types of ground motions classified into Site Class A, B, C, D are evaluated according to several scour depths. From the fragility analysis results, it can be observed that the deeper the scour depth, the higher probability of exceeding damage states. Also, seismic failure probability of asymmetric bridge is higher than that of symmetric bridge.
Hangzhou Bay Bridge spans the Hangzhou Bay and is located at Zhejiang province in the southeast seacoast of China. The total length of the bridge is 36 km. The bridge is composed of bridge approaches made up of multi-span prestressed concrete box girders and two cable-stayed bridges over the north and south navigable spans respectively. The seismic response analysis of the bridge model shows that if the navigable spans are designed as the routine earthquake-resistance system, the displacements and internal forces in pylons, piers and deckes are too large to satisfy the anti-seismic requirement of the structure. Therefore, the seismic reduction design was carried out by using viscous dampers to dissipate the kinetic energy of the structure both longitudinally and transversely. Using the vibration reduction system and aiming at the reasonable optimal goal, the purpose to reduce the seismic responses in south and north navigable spans has been achieved.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.5
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pp.1-12
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2018
This study presents the seismic response characteristics of domestic cable-supported bridges due to 3 earthquakes with magnitudes of 5.1, 5.8, and 4.5 in Richter scale, which occurred around Gyeongju region in 2016. The seismic acceleration response signals, recorded by the seismic acceleration sensors at the free field near bridge and designated positions on bridge, are utilized to characterize the seismic responses of structural elements of cable-supported bridges. The dynamic behaviors of bridges are presented through Fourier transform of acceleration time history. Using the peak accelerations normalized by those at the free fields, amplification effects on the tops of the pylons are analyzed comparatively bridge by bridge. Using aforementioned analyses, the necessity of development on the creteria of alert levels is discussed for the earthquake disaster response of cable-supported bridges.
An, Hyojoon;Park, Ki-Tae;Jung, Kyu-San;Kim, Yu-Hee;Lee, Jong-Han
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.6
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pp.177-184
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2021
In recent years, large-scale earthquake activity has occurred in Korea, and thus public interest in earthquakes is increasing. Accordingly, the importance of seismic performance management of structures is emerging. In particular, the collapse of a bridge, one of main road facilities, directly leads to many casualties. Therefore, engineers need to evaluate the seismic fragility of the bridge and prepare for the earthquake event. The service life of these bridges has been over 30 years, which requires a study on the aging effect on bridges. In this study, seismic analysis of the target RC slab bridge was performed considering the aging effects of each component of the bridge. Components of the bridge included pier and bearing, which dominate the seismic response of the bridge. The seismic performance of the bridge was evaluated using nonlinear static and dynamic analyses. In addition, the limit state and dynamic response of each component were used to evaluate the seismic fragility according to the aging of each component.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1999.04a
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pp.159-168
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1999
In seismic analysis, there are two main ways - uniform load method and dynamic analysis, dynamic analysis can be divided into response spectrum analysis and time history analysis. In case of which get the complexion of the vibration with 3-axis of coordinate direction in each mode of free vibration mode happened owing to complication of the shape, 3-dimensional dynamic analysis is recommended to perform as multi-mode spectral analysis in standard specification for highway bridge. The purpose of this study is to understand the dynamic behavior by performing multi-mode seismic analysis according to responses analysis and time history anal)'sis in using record of earthquake. In accordance with the criterion of seismic design as defined in standard specification for highway bridge by using modified records of the El Centre and Coyote Lake earthquake, response spectrum was constructed by using the tripartite logarithmic plot. The 3-span continuous space truss bridge was selected as model of numerical analysis. As the result performed time history analysis and analysis of response spectrum for the model of numerical analysis, the result of time history analysis was slightly larger than that of response spectrum analysis. This coincide with the tendency of the result came from the analysis when using a jagged response spectrum analysis, This coincide with the tendency of the result came from the analysis when using a jagged response spectrum for a single excitation. In the Process of performing these two analysis. response spectrum analysis is more effective than time history analysis in saving times in analyzing data.
Seismic isolation technology has a wide application to protect bridges from earthquake damage, a new designed bridge pier with seismic isolation are provided for railways in seismic regions of China. The pier with rocking isolation is a self-centering system under small and moderate earthquakes, and the unbonded prestressed tendons are used to prevent overturning under strong earthquakes. A numerical model based on pseudo-static testing results is presented to evaluate the seismic performance of isolation bridge piers, and is validated by the shaking table test. It is found that the rocking response and the loss of prestressing for the bridge pier increase with the increase of earthquake intensity. Besides, the intensity and spectral characteristics of input ground motion have great influence on displacement of the top and bottom of the bridge pier, while have less influence on the bending moment of the pier bottom. Experimental and numerical results show that the rocking-isolated piers presented in this study have good seismic performance, and it provides an alternative way for the railway bridge in the regions with high occurrence of earthquakes. Therefore, we provide the detailed procedures for seismic design of the rocking-isolated bridge pier, and a case study of the seismic isolation design with rocking piers is carried out to popularize the seismic isolation methods.
For economical earthquake resistant design of cable-stayed bridge tower, the use of energy dissipation systems for the earthquake protection of steel structures represents an alternative seismic design method where the tower structure could be constructed to dissipate a large amount of earthquake input energy through inelastic deformations in certain positions, which could be easily retrofitted after damage. The design of energy dissipation systems for bridges could be achieved as the result of two conflicting requirements: no damage under serviceability limit state load condition and maximum dissipation under ultimate limit state load condition. A new concept for cable-stayed bridge tower seismic design that incorporates sacrificial link scheme of low yield point steel horizontal beam is introduced to enable the tower frame structure to remain elastic under large seismic excitation. A nonlinear dynamic analysis for the tower model with the proposed energy dissipation systems is carried out and compared to the response obtained for the tower with its original configuration. The improvement in seismic performance of the tower with supplemental passive energy dissipation system has been measured in terms of the reduction achieved in different response quantities. Obtained results show that the proposed energy dissipation system of low yield point steel seismic link could strongly enhance the seismic performance of the tower structure where the tower and the overall bridge demands are significantly reduced. Low yield point steel seismic link effectively reduces the damage of main structural members under earthquake loading as seismic link yield level decreases due their exceptional behavior as well as its ability to undergo early plastic deformations achieving the concentration of inelastic deformation at tower horizontal beam.
Seismic response control method of the bridge structures with semi-active control device, i.e., magneto-rheological (MR) damper, is studied in this paper. Design of various kinds of clipped optimal controller and fuzzy controller are suggested as a semi-active control algorithm. For determining the control force of MR damper, clipped optimal control method adopts bi-state approach, but the fuzzy control method continuously quantifies input currents through fuzzy inference mechanism to finely modulate the damper force. To investigate the performances of the suggested control techniques, numerical simulations of a multi-span continuous bridge system subjected to various earthquakes are performed, and their performances are compared with each other. From the comparison of results, it is shown that the fuzzy control system can provide well-balanced control force between girder and pier in the view point of structural safety and stability and be quite effective in reducing both girder and pier displacements over the existing control method.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.7
no.1
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pp.57-63
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2003
A comparative study was performed for a suspension bridge to grasp the possible differences in seismic responses evaluated by several analytical methods. The items mainly investigated are the linear vs. nonlinear response, the response spectrum method vs. the linear dynamic analysis method, and the damping ratio and it's implementation into analysis procedures. According to the numerical example, it is found that the seismic responses are considerably affected by the damping-related parameters even though slight differences are shown depending on the response quantities and the exciting directions. On the other hand, it is also confirmed that the seismic responses are less affected by the analysis method-related parameters such as the response spectrum method vs. the linear dynamic analysis method, and the linear and nonlinear analysis method. The response spectrum method is expected to give conservative results for the examined bridge, provided that the design response spectrum in the Korean Highway Design Specification is modified according to the proper damping ratio.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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