• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권4호
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• pp.435-444
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• 2022

This study proposes a novel longitudinal self-centering earthquake resistant system for reinforced concrete (RC) continuous bridges by using superelastic shape memory alloy (SMA) reinforcement and friction dissipation mechanism. The SMA reinforcing bars are implemented in the fixed piers to provide self-recentering forces, while the friction dampers are used at the movable substructures like end abutments to enhance the energy dissipation of the bridge system. A reasonable balance between self-centering and energy dissipation capacities should be well achieved by properly selecting the parameters of the SMA rebars and friction dampers. A two-span continuous bridge with one fixed pier and two abutments is chosen as a prototype for illustration. Different longitudinal earthquake resistant systems including the proposed one in this study are investigated and compared. The results indicate that compared with the designs of over-dissipation (e.g., excessive friction) and over-self-centering (e.g., pure SMAs), the proposed system with balanced design between self-centering and energy dissipation would perform satisfactorily in controlling both the peak and residual displacement ratios of the bridge system.

• Smart Structures and Systems
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• 제4권3호
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• pp.319-342
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• 2008

Identification of the nonlinear hysteretic behavior of a reinforced concrete (RC) bridge pier subjected to earthquake loads is carried out based on acceleration measurements of the earthquake motion and bridge responses. The modified Takeda model is used to describe the hysteretic behavior of the RC pier with a small number of parameters, in which the nonlinear behavior is described in logical forms rather than analytical expressions. Hence, the modified extended Kalman filter is employed to construct the state transition matrix using a finite difference scheme. The sequential modified extended Kalman filter algorithm is proposed to identify the unknown parameters and the state vector separately in two steps, so that the size of the problem for each identification procedure may be reduced and possible numerical problems may be avoided. Mode superposition with a modal sorting technique is also proposed to reduce the size of the identification problem for the nonlinear dynamic system with multi-degrees of freedom. Example analysis is carried out for a continuous bridge with a RC pier subjected to earthquake loads in the longitudinal and transverse directions.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.91-102
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• 2007

최근 세계 각 지역의 지진피해를 계기로 철근콘크리트 교량 구조물의 비탄성 거동 능력에 기초한 새로운 내진설계법의 필요성이 대두되었다. 본 연구는 철근콘크리트 교량에 대한 성능에 기초한 취약도 해석 결과를 제시하였다. 철근콘크리트 교량의 비선형 시간이력해석을 위해 몬테칼로시뮬레이션(Monte carlo simulation) 기법이 이용되었다. 취약도 곡선을 산출하기위해 로그정규분포(log-normal distribution)를 보이는 두 변수를 이용하였으며 이러한 취약도 변수는 철근콘크리트 교각의 손상을 각각의 손상 기준에 따라 최대우도법(maximum likelihood method)을 이용하여 산출하였다. 취약도 곡선을 산출하기위하여 5종의 손상 상태를 교각의 내진성능에 가장 큰 영향을 미치는 변위연성도와 곡률연성도로 제시하였다. 각각의 손상 상태는 여러 실험 결과를 토대로 연성도를 이용하여 정량적으로 제시하였다. 따라서, 본 연구에서는 철근콘크리트 교각의 성능에 기초한 취약도 곡선을 제시하였다. 이러한 취약도 분석 기법은 다양한 교량 구조물의 지진에 의한 손상확률을 도출할 수 있으며 나아가 지진 재해도를 작성할 수 있을 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제17권4호
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• pp.499-521
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• 2016

In this paper, a probabilistic- and finite element-based approach to evaluate and predict the lifetime performance of reinforced concrete (RC) bridges undergoing various maintenance actions is proposed with the time-variant system reliability being utilized as a performance indicator. Depending on their structural state during the degradation process, the classical maintenance actions for RC bridges are firstly categorized into four types: Preventive type I, Preventive type II, Strengthening and Replacement. Preventive type I is used to delay the onset of steel corrosion, Preventive type II can suppress the corrosion process of reinforcing steel, Strengthening is the application of various maintenance materials to improve the structural performance and Replacement is performed to restore the individual components or overall structure to their original conditions. The quantitative influence of these maintenance types on structural performance is investigated and the respective analysis modules are written and inputted into the computer program. Accordingly, the time-variant system reliability can be calculated by the use of Monte Carlo simulations and the updated the program. Finally, an existing RC continuous bridge located in Shanghai, China, is used as an illustrative example and the lifetime structural performance with and without each of the maintenance types are discussed. It is felt that the proposed approach can be applied to various RC bridges with different structural configurations, construction methods and environmental conditions.

• Computers and Concrete
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• 제20권5호
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• pp.563-572
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• 2017

Ordinary reinforced concrete (RC) and prestressed concrete bridges are two popular and typical types of short- and medium-span bridges that accounts for the vast majority of all existing bridges. The cost of maintaining, repairing or replacing degraded existing RC bridges is immense. Detecting the abnormality of RC bridges at an early stage and taking the protective measures in advance are effective ways to improve maintenance practices and reduce the maintenance cost. This study proposes a systematic method from influence line (IL) identification to damage detection with applications to RC bridges. An IL identification method which integrates the cubic B-spline function with Tikhonov regularization is first proposed based on the vehicle information and the corresponding moving vehicle induced bridge response time history. Subsequently, IL change is defined as a damage index for bridge damage detection, and information fusion technique that synthesizes ILs of multiple locations/sensors is used to improve the efficiency and accuracy of damage localization. Finally, the feasibility of the proposed systematic method is verified through experimental tests on a three-span continuous RC beam. The comparison suggests that the identified ILs can well match with the baseline ILs, and it demonstrates that the proposed IL identification method has a high accuracy and a great potential in engineering applications. Results in this case indicate that deflection ILs are superior than strain ILs for damage detection of RC beams, and the performance of damage localization can be significantly improved with the information fusion of multiple ILs.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.57-67
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• 2021

간선도로망을 효율적으로 관리하기 위해서는 도로를 통행하는 교통에 대한 최신의 정확한 정보가 지속적으로 제공되어야 한다. 중차량의 교통량 및 중량 분포를 효과적으로 얻는 방법 중의 하나가 BWIM 기법이며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구는 기존 연구와 달리 교량의 구조적 특성을 활용하여 간편하게 주행차량의 축간거리 및 중량을 추정할 수 있는 단순화된 BWIM(Bridge Weigh-In-Motion) 알고리즘을 개발하기 위해 수행되었다. 가로보가 설치되지 않은 단지간의 RC-T빔교를 연구대상으로 선정하고, 예비현장 실험을 통해 바닥판 및 주거더의 변형률 응답 특성을 확인하였다. 예비현장실험결과에 기초하여 연구대상 교량에 적합한 단순화된 BWIM 알고리즘을 도출하였다. 이 연구를 통해 도출된 BWIM 알고리즘의 타탕성 및 정확성을 현장실험을 통해 검증하였다. 검증실험 결과, 제안된 BWIM 알고리즘은 주행차량의 축간거리 및 총 중량을 3% 미만의 평균 오차를 가지고 추정하는 결과를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.517-528
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• 2013

모듈러 기술은 자동차, 플랜트, 조선산업 분야에서 이미 오래전부터 적용해 오던 기술로, 최근 교량 분야에도 적용되고 있다. 모듈러교량은 부재별 세부설계 과정이 생략되고, 모듈별로 표준화 된다는 점에서 기존의 조립식교량과는 차별화 된다. 거더형식 프리캐스트 모듈러교량은 단순지지 교량 형식으로 개발되었으며, 다경간 교량에 적용할 경우 단순지지 교량 형식의 모듈러교량을 연속화하는 방법으로 적용할 수 있다. 거더형식 프리캐스트 모듈러교량의 연속화는 시공이 간편하고 급속시공에 적합한 연결슬래브를 적용하는 방법으로 이루어진다. 연결슬래브는 1950년부터 미국에서 RC 형식으로 사용되기 시작하였으며, 2000년대에는 ECC를 적용한 연결슬래브(ECC 연결슬래브)가 개발된 바 있다. 이 연구에서는 ECC에 비해 재연성이 좋고 경제적인 RC를 적용한 연결슬래브를 다경간 거더형식 프리캐스트 모듈러교량에 적용하였으며, 기존의 RC 형식 연결슬래브를 보완한 형태의 연결슬래브와 수정된 연결슬래브의 설계방법을 제안하였다. 제안된 연결슬래브 설계방법의 검증을 위하여 연결슬래브 바닥판 실험체를 제작하고 연결슬래브의 휨성능 및 균열 사용성 검증실험을 수행하였으며, 이후 실제 교량시스템을 모사한 실험체를 이용하여 200만회 피로성능 검증실험을 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제15권3호
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• pp.343-355
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• 2013

Shear failure and core concrete crushing at plastic hinge region are the two main failure modes of bridge piers, which can make repair impossible and cause the collapse of bridge. To avoid the two types of failure of pier, a composite pier was proposed, which was formed by embedding high strength concrete filled steel tubular (CFT) column in reinforced concrete (RC) pier. Through cyclic loading tests, the seismic performances of the composite pier were studied. The experimental results show that the CFT column embedded in composite pier can increase the flexural strength, displacement ductility and energy dissipation capacity, and decrease the residual displacement after undergoing large deformation. The analytical analysis is performed to simulate the hysteretic behavior of the composite pier subjected to cyclic loading, and the numerical results agree well with the experimental results. Using the analytical model and time-history analysis method, seismic responses of a continuous girder bridge using composite piers is investigated, and the results show that the bridge using composite piers can resist much stronger earthquake than the bridge using RC piers.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.553-559
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• 2022

본 논문에서는 cascode GaN FET의 하프 브릿지 구성에서 오실레이션 억제를 위한 RC 스너버 회로 설계 기술을 분석한다. 대표적인 WBG 소자인 cascode GaN FET는 우수한 고속 스위칭 특성이 우수하다. 다만, 이러한 고속 스위칭 특성으로 인하여 false turn-off 문제가 야기되며, 이를 억제하기 위해 RC 스너버 회로가 필수적이다. 따라서, 일반적으로 많이 사용되는 실험 기반의 선정 기법과 근궤적법을 이용한 분석 기법을 비교한다. 일반적인 방법의 경우 실험적 경험을 바탕으로 오실레이션 억제 성능이 만족될 때까지 지속적인 회로 변경이 필요하다. 하지만, 근궤적 기법의 경우 비진동 R-C 맵을 기반으로 초기값을 설정 할 수 있다. 이러한 설계 기술에 따른 성능을 비교하기 위해 모의실험과 실제 더블 펄스 회로 구성을 통한 실험을 진행하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 춘계학술발표회 논문집(I)
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• pp.194-197
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• 2006

This study represents results of fragility curve development for 4-span continuous bridge. 2 type bridge model is chosen frame type and 2-roller 1-hinge type. To research the response of bridge under earthquake excitation, Monte Carlo simulation is performed to study nonlinear dynamic analysis. For nonlinear time history analysis a set of 150 synthetic time histories were generated. Fragility curves in this study are represented by lognormal distribution functions with two parameters and developed as a function of PGA. Five damage states were defined to express the condition of damage based on the actual experimental damage data of bridge column. As a result of this research, the value of damage probability corresponding to each damage state were determined and frame type bridge are favorable under seismic event.