• Wind and Structures
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• 제10권6호
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• pp.533-542
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• 2007

The cable-stayed-suspension hybrid bridge is a cooperative system of the cable-stayed bridge and suspension bridge, and takes some advantages and also makes up some deficiencies of both the two bridge systems, and therefore becomes strong in spanning. By taking the cable-stayed-suspension hybrid bridge, suspension bridge and cable-stayed bridge with main span of 1400 m as examples, the mechanics performance including the static and dynamic characteristics, the aerostatic and aerodynamic stability etc is investigated by 3D nonlinear analysis. The results show that as compared to the suspension bridge and cable-stayed bridge, the cable-stayed-suspension hybrid bridge has greater structural stiffness, less internal forces and better wind stability, and is favorable to be used in super long-span bridges.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권6호
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• pp.1203-1221
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• 2015

By taking a cable-stayed-suspension hybrid bridge with main span of 1400 m as example, seismic response of the bridge under the horizontal and vertical seismic excitations is investigated numerically by response spectrum analysis and time history analysis, its seismic performance is discussed and compared to the cable-stayed bridge and suspension bridge with the same main span, and considering the aspect of seismic performance, the feasibility of using cable-stayed-suspension hybrid bridge in super long-span bridges is discussed. Under the horizontal seismic action, the effects of structural design parameters including the cable sag to span ratio, the suspension to span ratio, the side span length, the subsidiary piers in side spans, the girder supporting system and the deck form etc on the seismic performance of the bridge are investigated by response spectrum analysis, and the favorable values of these design parameters are proposed.

• Wind and Structures
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• 제9권4호
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• pp.331-344
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• 2006

The cable-stayed-suspension hybrid bridge is a cooperative system developed from the traditional cable-stayed and suspension bridges, and takes some advantages of the two bridge systems. It is also becoming a competitive design alternative for some long and super long-span bridges. But due to its great flexibility, the flutter stability plays an important role in the design and construction of this bridge system. Considering the geometric nonlinearity of bridge structures and the effects of nonlinear wind-structure interaction, method and its solution procedure of three-dimensional nonlinear flutter stability analysis are firstly presented. Parametric analyses on the flutter stability of a cable-stayed-suspension hybrid bridge with main span of 1400 meters are then conducted by nonlinear flutter stability analysis, some design parameters that significantly influence the flutter stability are pointed out, and the favorable structural system of the bridge is also discussed based on the wind stability.

• Wind and Structures
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• 제38권6호
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• pp.427-443
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• 2024

By using a computational program of three-dimensional aerostatic and aerodynamic stability analysis of long-span bridges under skew wind, the dynamic characteristics and structural stability(including the aerostatic and aerodynamic stability) of a three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridge with main span of 1 400 meters are investigated numerically under skew wind, and the skew wind and aerostatic effects on the aerostatic and aerodynamic stability of three-tower cable-stayedsuspension hybrid bridge are ascertained. The results show that the three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridge is a longspan structure with greater flexibility, and it is more susceptible to the wind action. The aerostatic instability of three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridges is characterized by the coupling of vertical bending and torsion of the girder, and the skew wind does not affect the aerostatic instability mode. The skew wind has positive or negative effects on the aerostatic stability of the bridge, the influence is between -5.38% and 4.64%, and in most cases, it reduces the aerostatic stability of the bridge. With the increase of wind yaw angle, the critical wind speed of aerostatic instability does not vary as the cosine rule as proposed by the skew wind decomposition method, the skew wind decomposition method may overestimate the aerostatic stability, and the maximum overestimation is 16.7%. The flutter critical wind speed fluctuates with the increase of wind yaw angle, and it may reach to the minimum value under the skew wind. The skew wind has limited effect on the aerodynamic stability of three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridge, however the aerostatic effect significantly reduces the aerodynamic stability of the bridge under skew wind, the reduction is between 3.66% and 21.86%, with an overall average drop of 11.59%. The combined effect of skew and static winds further reduces the critical flutter wind speed, the decrease is between 7.91% and 19.37%, with an overall average decrease of 11.85%. Therefore, the effects of skew and static winds must be comprehensively considered in the aerostatic and aerodynamic stability analysis of three-tower cable-stayed-suspension hybrid bridges.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.241-245
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• 2003

This paper presents the LRB-based hybrid base isolation system employing additional semiactive control devices for seismic protection of cable-stayed bridges by examining the ASCE first generation benchmark problem for a cable-stayed bridge. In this study, ideal magnetorheological dampers (MRDs) are considered as additional semiactive control devices. Numerical simulation results show that the hybrid base isolation system is effective in reducing the structural responses of the benchmark cable-stayed bridge under the historical earthquakes considered. The simulation results also demonstrate that the hybrid base Isolation system employing semiactive MRDs is robust to the stiffness uncertainty of the structure. Therefore, the LRB-based hybrid base isolation system employing MRDs could be appropriate in real applications for full-scale civil infrastructures.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.109-110
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• 2010

한국건설기술연구원내에 테스트베드로서 UHPC 보도사장교(Super Bridge I)를 설계 및 완공하였고, 변형률, 가속도, 장력, 풍향풍속, 온도 등의 각종 데이터를 정기적으로 수집할 수 있는 장기계측시스템을 구축하였다. 이는 UHPC 부재의 역학적 특성 및 사용성 평가에 대한 기본 데이터를 제공하여 장대하이브리드사장교의 거동 특성을 추정하는데 큰 도움이 될 것으로 예상된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.527-534
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• 2003

This paper presents the LRB-based hybrid base isolation systems employing additional active/semiactive control devices for seismic protection of cable-stayed bridges by examining the ASCE first generation benchmark problem for a cable-stayed bridge. In this study, ideal hydraulic actuators (HAs) and ideal magnetorheological dampers (MRDs) are considered as additional active and semiactive control devices, respectively. Numerical simulation results show that all the hybrid base isolation systems are effective in reducing the structural responses of the benchmark cable-stayed bridge under the historical earthquakes considered. The simulation results also demonstrate that the hybrid base isolation system employing semiactive MRBs is robust to the stiffness uncertainty of the structure, while the hybrid system with active HAs is not. Therefore, the LRB-based hybrid base isolation system employing MRDs could be more appropriate in real applications for full-scale civil infrastructures.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.51-63
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• 2002

본 논문에서는 지진하중을 받는 사장교의 진동제어 기법 개발을 위해 제공된 벤치마크 사장교에 복합제어 기법을 적용하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진 문제를 중요하게 고려하였다. 벤치마크 문제에는 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3자원 선형모델과 각 제어기법의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 제시되어 있다. 본 연구에서 적용한 복합제어 기법은 지진하중으로 인해 구조물에 발생되는 하중을 줄이기 위한 수동제어 기법과 상판변위와 같은 구조물의 응답을 추가적으로 제어하기 위한 능동제어 기법이 결합된 제어 방법이다. 수동제어 장지로는 납고무받침을 사용하였고 Bouc-Wen 모델을 사용하여 비선형 거동을 고려 할 수 있도륵 모델링 하였다. 능동제어 장치로는 이상적인 hydraulic actuators 가 사용되었으며 제어 알고리듬은 $H_2$/LQG 를 적용하였다. 수치해석 결과 제안방법의 성능은 수동제어 방법에 비해 매우 효과적이며, 능동제어 방법에 비해서는 약간 좋은 제어성능을 나타내었다. 복합제어 방법은 수동제어 부분 때문에 능동제어 방법에 비해 보다 신뢰할 수 있는 제어 방법이다. 따라서 제안된 제어방법은 지진하중을 받는 사장교의 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.395-402
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• 2007

허용응력설계법과 강도설계법으로 설계된 강합성 플레이트 보강형과 콘크리트 보강형으로 구성된 장대교량인 복합사장교의 확률적 위험도 평가를 수행하였다. 최대 축력, 전단력 및 정 부모멘트 발생단면에 기초한 위험단면에 대해 AFOSM 알고리즘과 시뮬레이션기법을 사용하여 케이블, 주탑, 보강형 및 강-콘크리트 접합부의 요소신뢰성을 평가하였다. 체계신뢰성해석을 위해, 케이블, 주탑 및 콘트리트와 강합성 보강형으로 구성된 복합사장교의 시스템을 조합 파괴모드로 모델링하였으며, 이를 통해 전체 구조시스템의 파괴확률과 신뢰성지수를 산출하였다. 본 연구를 통해 복합사장교의 거동특성에 기초한 파괴모드를 제안하였고 위험도평가 방법으로서 부분 ETA기법의 효용성을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.17-29
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• 2003

본 연구에서는 수동, 능동, 반능동 및 복합 시스템과 같은 다양한 제어시스템의 효율성을 미국토목학회에서 제시한 지진하중을 받는 첫번째 벤치 마크 사장교을 이용해 조사하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Mississippi주에 건설중인 Bill Emerson Memorial교를 대상 구조물로 고려하였다. Bill Emerson Memorial 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Wississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진설계가 고려되었다. 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3차원 선형모델과 각 제어시스템의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 개발되었다. 본 연구에서는 네 종류의 수동제어 시스템, 한 종류의 능동제어 시스템, 두 종류의 반능동제어 시스템 밑 세 종류의 복합제어 시스템이 고려되었다. 수치해석 결과 모든 제어시스템은 지진하중을 받는 벤치마크 사장교의 응답을 감소시켰다. 그러나, 수동제어 시스템의 경우에는 뛰어난 제어성능을 얻기 위해서 다른 제어시스템에 비해 커다란 제어력을 필요로했다. 강인성에 관한 수지해석 결과에 따르면, 수동, 반능동 및 복합제어 시스템이 구조물 강성의 불확실성에 대해 강인함을 보였다. 따라서, 반능동 및 복합제어 시스템이 토목구조물과 같은 대형구조물의 실제 적용에 보다 적절하다.