In this paper, wireless health monitoring of stay cables using piezoelectric strain sensors and a smart skin technique is presented. For the cables, tension forces are estimated to examine their health status from vibration features with consideration of temperature effects. The following approaches are implemented to achieve the objective. Firstly, the tension force estimation utilizing the piezoelectric sensor-embedded smart skin is presented. A temperature correlation model to recalculate the tension force at a temperature of interest is designed by correlating the change in cable's dynamic features and temperature variation. Secondly, the wireless health monitoring system for stay cables is described. A piezoelectric strain sensor node and a tension force monitoring software which is embedded in the sensor are designed. Finally, the feasibility of the proposed monitoring technique is evaluated on stay cables of the Hwamyung Grand Bridge in Busan, Korea.
Park, Jong-Il;Jung, Seoung-Hwan;Hong, Jung-Pyo;Hong, Soon-Ill
Proceedings of the KIEE Conference
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2007.07a
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pp.900-901
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2007
In this paper, an approach to designing controllers for dynamic hybrid Tension/Mobile control of a installed robot for a troy wire cable is presented. Mobile control system of robot is designed based on equation of dc motor and tension control system is designed based on equation of ac servomotor for generating torque and dynamic equation of a wire cable. Dynamic hybrid control system is proposed by feedforward controller with acceleration and tension at start of robot to the case where the tow task of robot dynamics is suppressed a mutual interference. The proposed system is simulated and experimented, results is verified the utilities.
Sung-Wan Kim;Dong-Uk Park;Jin-Soo Kim;Seung-Su Park;Jae-Bong Park
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.2
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pp.58-66
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2023
In this study, cable tension was measured using the vibration method, and a vision-based system was applied as a sensor to measure the displacement response of a cable in a non-contact method. In the vision-based system, the camera is installed in a location that considers the target structure and the field of view of the camera. However, it can be difficult to recognize the control points required to measure the displacement response of a structure as the target structure and other structures such as vehicles may be included in the image at the intended installation location. In this study, a distorted image including a vehicle shows inaccurate results in image analysis due to the installation position of the vision-based system. Accordingly, the image including the vehicle was eliminated by calculating the similarity between the two images. To verify the validity of the method of estimating the cable tension of cable-stayed bridges using the proposed method, the vibration method was applied to cable-stayed bridges in service to measure the tension.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.31
no.5A
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pp.361-367
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2011
This study introduces an elastic parabolic cable element for initial shaping analysis of cable-supported structures. First, an elastic catenary cable theory is shortly summarized by deriving the compatibility condition and the tangent stiffness matrices of the elastic catenary cable element. Next, the force-deformation relations and the tangent stiffness matrices of the elastic parabolic cable elements are derived and discussed under the assumption that sag configuration under self-weights is small. In addition the equivalent cable tension is defined in the chord-wise direction. Finally, to demonstrate the accuracy of the elastic parabolic cable element, nonlinear relationships of nominal cable tension-chord length and nominal cable tension-tangential stiffness for a single element are presented and compared with results using an elastic catenary cable theory as the slope is varied.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.1
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pp.118-125
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2012
In this paper, an approach to designing controllers for the tension/movement control of working robot to install a stringing wire cable is presented. To design a controller, when the robot moves a certain distance maintaining constant tension, the dynamic model of a stringing wire cable which considers effects of weights according to changing lengths is presented. Also the tension at startup of the working robot is studied by numerical analysis which is based on the equation of the dynamic wire model. From the dynamic model for a stringing wire cable, working robot for tension/movement control is suggested and designed a feedforward controller with a accelerator gain to suppress a mutual interference of the both tasks of tension/movement control. Depending on the operating conditions of the working robot, the effectiveness of the suggested system has been verified by the simulation and experimental results.
This paper presents a spatial catenary cable element for the nonlinear analysis of cable-supported structures. An incremental-iterative solution based on the Newton-Raphson method is adopted for solving the equilibrium equation. As a result, the element stiffness matrix and nodal forces are determined, wherein the effect of self-weight and pretension are taken into account. In the case of the initial cable tension is given, an algorithm for form-finding of cable-supported structures is proposed to determine precisely the unstressed length of the cables. Several classical numerical examples are solved and compared with the other available numerical methods or experiment tests showing the accuracy and efficiency of the present elements.
Cables are critical components of cable-stayed bridges. A structural health monitoring system provides real-time cable tension recording for cable health monitoring. However, the measurement data involve multiple sources of variability, i.e., varying environmental and operational factors, which increase the complexity of cable condition monitoring. In this study, a one-class classification method is developed for cable condition assessment using Bayesian factor analysis (FA). The single-peaked vehicle-induced cable tension is assumed to be relevant to vehicle positions and weights. The Bayesian FA is adopted to establish the correlation model between cable tensions and vehicles. Vehicle weights are assumed to be latent variables and the influences of different transverse positions are quantified by coefficient parameters. The Bayesian theorem is employed to estimate the parameters and variables automatically, and the damage index is defined on the basis of the well-trained model. The proposed method is applied to one cable-stayed bridge for cable damage detection. Significant deviations of the damage indices of Cable SJS11 were observed, indicating a damaged condition in 2011. This study develops a novel method to evaluate the health condition of individual cable using the FA in the Bayesian framework. Only vehicle-induced cable tensions are used and there is no need to monitor the vehicles. The entire process, including the data pre-processing, model training and damage index calculation of one cable, takes only 35 s, which is highly efficient.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.18
no.5
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pp.253-259
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2014
Porcelain surge arrestor is very vulnerable to earthquake but there is very few information on its dynamic characteristics which are necessary to the seismic design. Therefore, the dynamic characteristics of the porcelain surge arrestor are evaluated considering the variation of its cable tension and stiffness by shaking table test. The test results show that the first natural frequencies are 5.3 Hz and 5.2 Hz in the horizontal x- and y-axis directions, respectively, and higher than 30 Hz in the vertical z-axis direction, respectively. The installation of cable on the surge arrestor reduces the horizontal natural frequencies due to the constraint effect of the cable but cable tension has no effect on the natural frequency. Also, the natural frequency is proportional to the stiffness of the surge arrestor. This test result will be used for the seismic design and seismic capacity assessment of domestic substations and contribute to the stability of the electric power supply under earthquake event.
Oh, Jae-Heun;Park, Mun Seub;Kim, Jae Won;Cha, Du Song
Journal of Korean Society of Forest Science
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v.95
no.4
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pp.495-500
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2006
Stability of cable yarding with self-propelled carriage was discussed by theoretical tension calculation and field test. To verify usefulness of theoretical stability evaluation of cable yarding operation, skyline tension and stump anchoring force were measured and compared with theoretical calculation. As results, we know that measured skyline tension was similar to theoretical calculated tension. From these results, overall stability of cable logging operation could be evaluate. The stump anchoring force correlated closely with the stump diameters. The inclination angles that the stumps show the maximum anchoring force were ranged 5-10 degrees. It was conclude that the stumps have lost the function as an anchor when the inclinations was so large that they could be observed.
When a cable-stayed bridge is under construction, the cable tension that changes according to the construction phase is the index indicating the proper construction management. In this study, the vibration method using the least-square estimation has been implemented to monitor changing tensions of two multi-strand cables of a cable-stayed bridge under construction. The test bridge is Hwamyung Bridge in Korea with a prestressed concrete box girder. The field tests are executed during the second tensioning stage just after the installation of the key segment. The tensions of two cables are measured before and after the tensioning and 5 days later (i.e., after finishing the tensioning of all cables). The accuracy of the estimated tensions by the vibration method has been improved by employing proper effective lengths of the cables. The measured tensions are compared with the result of the lift-off tests and design tensions. The vibration method shows very good performance in monitoring the changing tensions according to the construction phase with minimal error.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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