• Structural Engineering and Mechanics
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• 제7권3호
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• pp.241-257
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• 1999

This paper presents a procedure to minimize the cost of materials of cable-stayed bridges with composite box girder and concrete tower. Two sets of iterations are included in the proposed procedure. The first set of iteration performs the structural analysis for a cable-stayed bridge. The second set of iteration performs the optimization process. The design is formulated as a general mathematical problem with the cost of the bridge as the objective function and bending forces, shear forces, fatigue stresses, buckling and deflection as constraints. The constraints are developed based on the Canadian National Standard CAN/CSA-S6-88. The finite element method is employed to perform the complicated nonlinear structural analysis of the cable-stayed bridges. The internal penalty function method is used in the optimization process. The limit states design method is used to determine the load capacity of the bridge. A computer program written in FORTRAN 77 is developed and its validity is verified by several practical-sized designs.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제27권4호
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• pp.477-499
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• 2007

The main purpose of this paper is to investigate the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges with design variables and compare the validity and applicability of computational methods for evaluating ultimate load capacity of cable-stayed bridges. The methods considered in this paper are elastic buckling analysis, inelastic buckling analysis and nonlinear elasto-plastic analysis. Elastic buckling analysis uses a numerical eigenvalue calculation without considering geometric nonlinearities of cable-stayed bridges and the inelastic material behavior of main components. Inelastic buckling analysis uses an iterative eigenvalue calculation to consider inelastic material behavior, but cannot consider geometric nonlinearities of cable-stayed bridges. The tangent modulus concept with the column strength curve prescribed in AASHTO LRFD is used to consider inelastic buckling behavior. Detailed procedures of inelastic buckling analysis are presented and corresponding computer codes were developed. In contrast, nonlinear elasto-plastic analysis uses an incremental-iterative method and can consider both geometric nonlinearities and inelastic material behavior of a cable-stayed bridge. Proprietary software ABAQUS are used and user-subroutines are newly written to update equivalent modulus of cables to consider geometric nonlinearity due to cable sags at each increment step. Ultimate load capacities with the three analyses are evaluated for numerical models of cable-stayed bridges that have center spans of 600 m, 900 m and 1200 m with different girder depths and live load cases. The results show that inelastic buckling analysis is an effective approximation method, as a simple and fast alternative, to obtain ultimate load capacity of long span cable-stayed bridges, whereas elastic buckling analysis greatly overestimates the overall stability of cable-stayed bridges.

• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제18권1호
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• pp.113-124
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• 2004

The information on local stress acting in a bridge is required in many occasions such as fatigue assessment. The analysis by beam elements cannot yield this class of information adequately, while the finite element modeling of an entire long-span bridge by shell elements is impractical. In the present study, the hybrid modeling is tried out: only part of a bridge in which the point of interest is located is discretized by shell elements and the remaining part is modeled by beam elements. By solving a simple box girder problem, the effectiveness of this approach is discussed. This technique is then applied to the Rama IX Bridge for local stress evaluation. The numerical results compare very well with the results of a full-scale static loading test. The present research thus offers a practical yet accurate technique for the stress analysis of a long-span cable-stayed bridge.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.127-134
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• 2005

최근 컴퓨터 기술의 발달로 장대교량의 설계 및 시공이 증가하고 있다. 특히 케이블 요소를 갖는 사장교와 현수교는 장대교량을 대표한다 할 수 있을 것이다. 따라서 본 논문에서는 사장교로 시공중인 제2진도대교에 대하여 시공단계별로 전체케이블에 대한 장력을 측정하여 시공오차 등에 따른 장력보정값을 현장에서 즉시 제시하여 시공정밀도를 향상하고자 하였다. 이에 적용된 장력측정방법은 간접법인 가속도센서를 이용한 진동법을 적용하였다. 직접법에 비해 비교적 간편한 간접인 진동법을 통하여 보다 쉽게 장력을 추정할 수 있었으며, 시공의 정밀도를 향상시키기 위하여 전체 케이블을 4가지 시공단계별로 장력변화량을 모니터링하여 케이블 가설시 시공오차에 대한 장력보정값을 현장에서 제시하였다. 또한, 최종장력값을 설계값과 비교한 결과 간접법을 이용한 장력값과 유사한 것을 알 수 있었다. 그리고 온도 변화에 따른 케이블의 장력변화를 추후 유지관리 계측시 관리한계치 설정에 참고자료로 활용할 수 있도록 장력변화를 파악하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권2호
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• pp.425-445
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• 2015

Parametric identification of structures is one of the important aspects of structural health monitoring. Most of the techniques available in the literature have been proved to be effective for structures with small degree of freedoms. However, the problem becomes challenging when the structure system is large, such as bridge structures. Therefore, it is highly desirable to develop parametric identification methods that are applicable to complex structures. In this paper, the LSE based techniques will be combined with the substructure approach for identifying the parameters of a cable-stayed bridge with large degree of freedoms. Numerical analysis has been carried out for substructures extracted from the 2-dimentional (2D) finite element model of a cable-stayed bridge. Only vertical white noise excitations are applied to the structure, and two different cases are considered where the structural damping is not included or included. Simulation results demonstrate that the proposed approach is capable of identifying the structural parameters with high accuracy without measurement noises.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제14권10호
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• pp.923-929
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• 2004

In this research, Forced Vibration Test(FVT) on a cable stayed bridge was conducted to examine the validity of the frequency domain pattern recognition method using signal anomaly index and artificial neuralnetwork. 7he considering structure, Samchunpo Bridge, located in Sachun-Shi, Kyungsangnam-Do, is a cable stayed bridge with the 436 meter span. The excitation force was induced by a sudden braking of a fully loaded truck. and vortical acceleration signals were acquired at 14 points. The initial 2-dimensional FE-model was developed from the design documents to prepare the training sets for the artificial neural network, and then the model calibration was performed with the field test data. As a result of the model calibration, we obtained the FFT spectrums from the model simulation, which was similar to those from the vibration test. These tests and the simulation data will be used for the structural identification using arbitrarily added masses to the bridge.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.619-623
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• 2003

In this research, Forced Vibration Test(FVT) on a cable stayed bridge was conducted to examine the validity of the frequency domain pattern recognition method using signal anomaly index and artificial neural network. The considering structure, Samchunpo Bridge, located in Sachun-Shi, Kyungsangnam-Do, is a cable stayed bridge with the 436 meter span. The excitation force was induced by a sudden braking of a fully loaded truck, and vertical acceleration signals were acquired at 14 points. The initial 2-dimensional FE-model was developed from the design documents to prepare the training sets for the artificial neural network, and then the model calibration was performed with the field test data. As a result of the model calibration, we obtained the FFT spectrums from the model simulation, which was similar to those from the vibration test. These tests and the simulation data will be used fur the structural identification using arbitrarily added masses to the bridge.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.727-736
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• 2005

본 연구에서는 사장교의 적절한 초기평형상태 결정을 위하여 최소자승법을 이용한 케이블 장력 결정 방법을 제시하였다. 본 방법은 거더의 케이블 지지점을 지점으로 한 연속보로부터의 처짐 및 모멘트 등을 목표치로 하고 케이블을 포함한 사장교 전체계 해석으로부터 구해진 응답과의 차이를 오차로 정의하여 거더 및 주탑의 오차를 최소화하는 방법이다. 특히, 주탑 모멘트, 거더 모멘트, 그리고 처짐의 보정 정도를 가중행렬을 도입하여 선택적으로 조절할 수 있으며, 여러 가지 사장교 형식에 대한 수치예제 및 기존 연구와의 비교를 통하여 본 방법의 효율성 및 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.661-670
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• 2000

다양한 이동하중을 받는 3차원 사장교에서 동적응답을 구하고자 동일 제원을 갖는 사장교 해석모델에 대하여 두 가지 케이블요소를 적용하여 케이블의 면외 진동영향을 포함한 경우를 알아보고자 하였다. 특히 사장교와 같은 전 구조체계가 유연성을 갖는 구조에서는 사용하중하에서도 동적응답이 민감할 것으로 가정하고 주탑, 바닥판을 연결하는 케이블의 유연성을 포함하여 거동을 파악하고자 하였다. 또한 진동해석시 정적비선형해석을 통한 기하강도행렬과 접선강도행렬을 연계하여 수행하였으며 특히 케이블을 다수의 요소로 분할한 경우에서 단일 케이블요소로 고려되는 축방향진동 이외의 다양한 진동모우드를 나타내고 이러한 면내, 면외진동의 영향이 주탑 및 바닥판과의 상호 연성관계를 통한 추가적인 거동을 유발함을 알 수 있었다. 또한 케이블의 진동영향을 고려한 경우 비대칭 편도의 이동하중을 적용하여 바닥판의 회전각을 비교할 경우에도 케이블의 횡진동의 영향이 전체구조의 추가적인 동적응답을 나타냄을 볼 수 있었다.