• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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• pp.894-901
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• 2006

In general, the tension fores of hanger cable in suspension bridges play an important role in evaluating the bridge state. The vibration method, as a conventional one, has been widely applied to estimate the tension fores by using the measured frequencies on hanger cables. However, the vibration method is not applicable to short hanger cables because the frequency of short cables is severely sensitive to the flexural rigidity. Thus, in this study, the tension forces of short hanger cables, of which the length is shorter than 10meters, were estimated through back analysis of the cable frequencies measured from Gwang-An suspension bridge in Korea. Direct approach to rock analysis is adopted using the univariate method among the direct search methods as an optimization technique. The univariate method is able to search the optimal tension forces without regard to the initial ones and has a rapid convergence rate. To verify the feasibility of back analysis, the results from back analysis and vibration method are compared with the design tension forces. From the comparison, it can be inferred that back analysis results are more reasonable agreement with the design tension forces of short hanger cable. Therefore, it is concluded that back analysis applied in this study is an appropriate tool for estimating tension forces of short hanger cables.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권10호
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• pp.869-877
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• 2013

Tension force of hanger ropes has been recognized and utilized as an important parameter for health monitoring of suspension bridges. Conventional vibration method based on string theory has been utilized to estimate tension forces of relatively long hanger ropes without any problem, however it is convinced that the vibration method is not applicable for shorter hanger ropes in which the influence of flexural stiffness is not ignorable. Therefore, as an alternative of vibration method, a number of feasibility studies of system identification(SI) technique considering flexural stiffness of the hanger ropes are recently performed. In this study, the influence of support condition of the finite element model utilized for the SI method is investigated with numerical examples. The numerical examples are prepared with the specification of the Kwang-Ahn bridge hanger ropes, and it is revealed that the estimation result of the tension force can be varied from -21.6 % to +35.3 % of the exact value according to the consideration of the support condition of FE model. Therefore, it is concluded that the rotational stiffness of the support spring should be included to the list of the identification parameters of the FE model to improve the result of tension estimation.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.1-10
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• 2007

현수교 행어케이블의 장력은 현수교의 상태점검에 있어 중요한 요소이다. 현재 케이블의 장력 추정에는 여러 이론식에 의한 간접적인 방법들이 사용되고 있으며, 케이블의 가속도신호로부터 고유진동수를 측정한 후 고유진동수와 장력과의 관계로부터 케이블의 장력을 추정하는 진동법이 대표적이다. 하지만 운동방정식을 기반으로 하는 진동법은 휨강성의 영향이 큰 짧은 케이블의 장력추정에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 10m 미만의 짧은 케이블에 대해서도 전기 가능한 새로운 장력 추정 방법으로 단변분탐색법과, 최적화 기법을 이용한 역해석 기법을 제시하였다. 이론에 대한 검증을 위해 국내에 사용 중인 광안대교 행어케이블을 대상으로, 역해석과 진동법에 의한 추정장력들과 설계장력을 상호 비교하였고, 이를 통해 역해석기법이 길이에 상관없이 장력추정에 유용하다는 결론을 얻었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.215-222
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• 2008

본 논문은 현수교 이중 행어 시스템에 대한 진동기반 SI 장력추정기법의 실험적 검증을 소개한다. 현수교 이중 행어 시스템을 모사한 실험 모델을 제작되었으며, 세가지 경우의 클램프 위치에 대한 세가지 경우의 행어장력에 대해서 총 9회의 진동실험이 반복 수행되었다. 각각의 계측된 가속도 응답 데이터에 대해서, 모달분석을 통한 고유진동수와 모드 형상이 추출되었다. 추출된 일련의 동특성치들에 대하여 기존의 장력추정 이론인 현이론과 선형회기법을 적용하여 장력을 추정하였다. 또한 진동기반 SI 장력추정기법을 적용하여 장력을 추정하였는데, 추정된 장력은 수치모델과 계측모델의 동적 특성치들이 동일하게 될 때, 수치모델의 케이블 장력을 인식함으로써 추정되었다. 추정결과, 클램프의 위치에 따라서 기존의 이론을 이용한 추정장력의 오차는 최대 53.1%까지 보이는 반면, 진동기반 SI기법을 이용한 추정장력기법의 장력추정 오차는 모든 경우에 대하여 3% 이내 이다.

• Smart Structures and Systems
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• 제31권1호
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• pp.57-68
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• 2023

Bridge hangers, such as those in suspension and cable-stayed bridges, suffer from cumulative fatigue damage caused by dynamic loads (e.g., cyclic traffic and wind loads) in their service condition. Thus, the identification of damage to hangers is important in preserving the service life of the bridge structure. This study develops a new method for condition assessment of bridge hangers. The tension force of the bridge and the damages in the element level can be identified using the Bayesian optimization method. To improve the number of observed data, the additional mass method is combined the Bayesian optimization method. Numerical studies are presented to verify the accuracy and efficiency of the proposed method. The influence of different acquisition functions, which include expected improvement (EI), probability-of-improvement (PI), lower confidence bound (LCB), and expected improvement per second (EIPC), on the identification of damage to the bridge hanger is studied. Results show that the errors identified by the EI acquisition function are smaller than those identified by the other acquisition functions. The identification of the damage to the bridge hanger with various types of boundary conditions and different levels of measurement noise are also studied. Results show that both the severity of the damage and the tension force can be identified via the proposed method, thereby verifying the robustness of the proposed method. Compared to the genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO), and nonlinear least-square method (NLS), the Bayesian optimization (BO) performs best in identifying the structural damage and tension force.

• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권2호
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• pp.241-255
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• 2014

The girder of self-anchored suspension bridge is subjected to large compression force applied by main cables. So, serious damage of the girder due to breakage of hangers may cause collapse of the whole bridge. With the time increasing, the hangers may break suddenly for their resistance capacities decrease due to corrosion. Using nonlinear static and dynamic analysis methods and adopting 3D finite element model, the responses of a concrete self-anchored suspension bridge to sudden breakage of hangers are studied in this paper. The results show that the sudden breakage of a hanger has significant effects on tensions of the hangers next to the broken hanger, bending and torsion moments of the girder, moments of the towers and reaction forces of the bearings. The results obtained from dynamic analysis method are very different from those obtained from static analysis method. The maximum tension of hanger produced by breakage of a hanger exceeds 2.2 times of its initial value, the maximum dynamic amplification factor reaches 2.54, which is larger than the value of 2.0 recommended for cable-stayed bridge in PTI codes. If two adjacent hangers on the same side of bridge break one after another, the maximum tension of other hangers exceeds 3.0 times of its initial value. If the safety factor adopted to design hanger is too small, or the hangers have been exposed to corrosion, the bridge may collapse due to breakage of two adjacent hangers.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권2호통권69호
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• pp.285-293
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• 2004

사회 기반 특수 시설로서 케이블을 이용한 현수교는 완공 후에 일반적인 교량 보다 더 신중한 안전점검 및 유지관리가 필요하다. 그러나, 교량의 설계 및 유지관리를 위한 구조해석은 구조체의 단순화된 기하학적 형상만을 고려하고 있다. 특히 강상판을 포함한 교량 구조물의 해석 모델링은 쉽지 않다. 본 논문에서는 완성계 현수교에 대한 행거 부재의 고유진동수와 전산해석을 통해 구조적 거동과 성능을 평가하였다. 전산해석의 정확도를 높이기 위해 해석 모델에 뼈대 구조물과 강상판을 고려하였다. 또한, 측정된 행거 장력과 상시 진동시에 측정된 구조물의 고유진동수 및 차량 재하시험 결과를 해석에 적용하였다. 결과로서, 제안된 알고리즘에 의한 예상 구조거동은 실제 구조물에서 측정된 자료와 매우 유사한 결과를 보였다. 또한, 내륙에 상륙한 태풍 매미에 의해 측정된 자료를 적용한 결과, 해석모델이 구조물의 예비설계 및 유지관리에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.135-144
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• 2009

주케이블과 행어로프로 구성된 케이블 시스템은 현수교에서 가장 중요한 부재로서 외부의 하중을 장력을 통해 전달하여 구조물의 안전성을 확보하는 비선형 요소의 부재이다. 장기간 공용된 교량의 케이블 시스템은 유지관리 활동에 따른 보수 및 보강의 영향을 받아 장력의 증가 혹은 변형이 발생하나 정확한 거동파악이 쉽지 않다. 국내 건설된 사장교에서의 케이블은 상시 모니터링 시스템이 개발되어 관리되고 있으나, 현수교의 주케이블에 대해서는 여전히 관리방법 개발이 필요하다. 이를 위해서 본 논문은 약 35년 공용되어온 남해대교에 대해서, 사용년수 증가에 따른 영향과 과거에 수행되었던 보수 및 보강공사가 케이블 시스템에 어떠한 영향을 주었는지를 파악하기 위해 그 동안 조사되었던 케이블의 손상, 행어로프의 장력 측정 결과 및 주 케이블의 형상측량 결과를 통하여 장기적인 거동을 분석하고 주케이블의 장력 변화를 분석하였다.