• Smart Structures and Systems
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• 제4권5호
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• pp.697-710
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• 2008

Long steel stay cables, which are mainly used in cable-stayed bridges, are easy to vibrate because of their low inherent damping characteristics. A lot of methods for vibration reduction of stay cables have been developed, and several techniques of them have been implemented to real structures, though each has its limitations. Recently, it was reported that smart (i.e. semi-active) dampers can potentially achieve performance levels nearly the same as comparable active devices with few of the detractions. Some numerical and experimental studies on the application of smart damping systems employing an MR fluid damper, which is one of the most promising smart dampers, to a stay cable were carried out; however, most of the previous studies considered only one specific control algorithm in which they are interested. In this study, the performance verification of MR fluid damper-based smart damping systems for mitigating vibration of stay cables by considering the four commonly used semi-active control algorithms, such as the control algorithm based on Lyapunov stability theory, the maximum energy dissipation algorithm, the modulated homogeneous friction algorithm and the clipped-optimal control algorithm, is systematically carried out to find the most appropriate control strategy for the cable-damper system.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.443-452
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• 2004

인간의 뇌와 유사한 병렬 연산 모델을 활용하여 다양하고 복잡한 비선형적인 문제에 효과적으로 연관관계를 조직화 할 수 있는 인공신경망에 관한 연구가 근래에 공학의 넓은 분야에서 도입되고 그에 따른 많은 성과가 나타나고 있다. 본 연구에서는 설계자의 판단력과 경험에 의존 하던 기존의 예비구조설계 단계에 효과적인 인공신경망을 적용하여 예비 구조설계 단계에 컴퓨터를 이용한 정형화된 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해 각 구조물의 일반적인 설계과정에 따른 다단계 신경망을 제시하고 인공신경망의 학습은 역전파알고리즘과 유전알고리즘을 적용하여 예비구조설계의 원형을 구현한다. 이와 같이 구성된 다단계 신경망을 사장교의 예비구조설계 단계에 활용하여 본 연구의 적용성과 두가지 학습기법에 따른 결과를 비교 분석 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.167-174
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• 2008

최근 국내에서 장대교량의 건설이 증가함에 따라 그에 대한 내진설계의 중요성도 증대되고 있다. 이와같은 여건을 반영하여 새로 개정된 케이블 강교량 설계지침(안)의 내진설계편에서 지진파의 파동전달효과와 지반특성효과를 일부 반영하였다. 본 연구에서는 국내 설계규정에 따라 사장교(주경간500m)의 다양한(균등입력, 파동전달효과, 파동전달효과+지반특성효과) 지진응답해석을 수행하여 설계적용시 문제점에 대하여 검토해 본 결과 장대교의 파동전달효과는 지지점간 거리가 짧은 경우에도 지반이 연약한 경우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편 지반의 종류에 상관없이 파동전달효과와 함께 지점별로 지반특성을 고려한 해석이 그렇지 않은 해석결과보다 큰 값이 산출되었다. 따라서 장대교의 지진응답해석시 파동전달효과 및 지반특성효과의 적용에 대한 세심한 고려가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.33-45
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• 2006

일반적으로 사장교와 같은 장대교량은 완성 후에 비하여 시공 중 바람에 흔들리기 쉬어 내풍 안정성 문제가 발생하는 경우가 많다. 완공상태에서 충분한 내풍안정성을 확보하고 있더라도 시공단계에서는 설계풍속 이하에서 플러터 등의 공기역학적 진동현상 이 발생하는 경우가 많기 때문에 가설공법이 결정되면 반드시 풍동실험을 능한 적절한 제진 대책 안을 입안해 두어야 한다. 본 연구에서는 가설단계를 고려한 3차원 전교모형실험을 통하여 주경간이 500m인 사장교의 공기역학적 거동을 살펴보았다. 작업 중에 안정성 확보가 중요한 밸런스드 캔틸레버 상태인 가설단계 50% 에서 내풍케이블 및 가설벤트를 이용한 4가지 제진 대책방안을 수립하여 각각에 대하여 내풍 안정성을 검토하였다. 각 설치방안 별 제진효과를 서로 비교 분석하여 검토 범위 내에서 사장교 시공 중 가장 효율적인 임시 제진방안을 제시하였다. 추가적으로 밸런스드 캔틸레버 상태와의 내풍안정성을 비교하기 위하여 완성계와 제진 대책이 없는 주경간 폐합전의 프리캔틸레버 상태에 대하여 살펴보았다.

• Steel and Composite Structures
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• 제29권4호
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• pp.527-544
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• 2018

The paper presents the study on a change in modal parameters and structural stiffness of cable-stayed Fiberline Bridge made entirely of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) composite used for 20 years in the fjord area of Kolding, Denmark. Due to this specific location the bridge structure was subjected to natural aging in harsh environmental conditions. The flexural properties of the pultruded GFRP profiles acquired from the analyzed footbridge in 1997 and 2012 were determined through three-point bending tests. It was found that the Young's modulus increased by approximately 9%. Moreover, the influence of the temperature on the storage and loss modulus of GFRP material acquired from the Fiberline Bridge was studied by the dynamic mechanical analysis. The good thermal stability in potential real temperatures was found. The natural vibration frequencies and mode shapes of the bridge for its original state were evaluated through the application of the Finite Element (FE) method. The initial FE model was created using the real geometrical and material data obtained from both the design data and flexural test results performed in 1997 for the intact composite GFRP material. Full scale experimental investigations of the free-decay response under human jumping for the experimental state were carried out applying accelerometers. Seven natural frequencies, corresponding mode shapes and damping ratios were identified. The numerical and experimental results were compared. Based on the difference in the fundamental natural frequency it was again confirmed that the structural stiffness of the bridge increased by about 9% after 20 years of service life. Data collected from this study were used to validate the assumed FE model. It can be concluded that the updated FE model accurately reproduces the dynamic behavior of the bridge and can be used as a proper baseline model for the long-term monitoring to evaluate the overall structural response under service loads. The obtained results provided a relevant data for the structural health monitoring of all-GFRP bridge.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.55-65
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• 2006

이 논문에서는 캔틸레버 공법으로 시공되는 대칭형 강 사장교의 폐합해석법을 제안한다. 폐합시공 전에는 폐합단면 양쪽에서 두개의 독립적인 구조계가 성립되기 때문에 폐합단면에 적절한 단면력을 가해 주어야만 폐합단면에서 수직 처짐과 회전각에 대한 적합조건을 만족시킬 수 있다. 그러나 실제 시공에서는 폐합단면에 단면력을 재하하는 것이 거의 불가능하기 때문에 시공 중에 실제로 교량에 재하할 수 있는 외력에 의하여 적합조건을 만족시켜야 한다. 이 논문에서는 몇 개 케이블의 무응력 길이와 데릭 크레인의 인양력을 조정하여 적합조건을 만족시킬 수 있는 해석 방법을 제안한다. 적합조건식은 케이블의 무응력 길이와 크레인 인양력에 대하여 비선형이므로 Newton-Raphson 방법에 의하여 반복적으로 푼다. 케이블 부재는 탄성현수선 요소를 사용하여 모델링하였고, 주탑과 거더는 일반적인 3차원 뼈대요소를 사용하여 이산화하였다. 교량의 케이블 무응력 길이와 인양력에 대한 변위 민감도는 평형방정식을 직접 미분하여 계산하였다. 주어진 신뢰도 구간에서 시공 오차를 예측하기 위한 몬테-카를로 모사법을 제안하였다. 제안된 방법을 제 2 진도대교의 폐합시공에 적용하여 그 타당성과 효율성을 검증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권3호
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• pp.383-399
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• 2013

High-strength strands are widely used as a key structural element in cable-stayed bridges and prestressed concrete structures. Conventional strands for stay cable and tendons in prestressed concrete structures are ${\phi}$15.7mm coated seven-wire strands and ${\phi}15.2mm$ uncoated seven-wire strands, respectively, but the ultimate strengths of both strands are 1860MPa. The objective of this paper is to investigate the tensile behavior of a newly developed ${\phi}15.7mm$ 2,200 MPa coated strand and a ${\phi}15.2mm$ 2,400 MPa uncoated strand according to various types of mono anchorages and to propose appropriate anchorages for both strands. Finite element analyses were initially performed to find how the geometry of the anchor head affects the interaction among the anchor head, the wedge and the strand and to find how it affects the stress distributions in both parts. Tensile tests for the new strands were carried out with seven different types of mono anchorages. The test results were compared to each other and to the results obtained from the tensile tests with a grip condition. From the analysis and the test results, desirable mono anchorages for the new strands are suggested.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제15권1호
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• pp.115-134
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• 2003

The Ting Kau Bridge in Hong Kong is a cable-stayed bridge comprising two main spans and two side spans. The bridge deck is supported by three towers, an end pier and an abutment. Each of the three towers consists of a single reinforced concrete mast which reduces its section in steps, and it is strengthened by transverse cables and struts in the transverse vertical plane. The bridge deck is supported by four inclined planes of cables emanating from anchorages at the tower tops. In view of the threat from typhoons, the dynamic behaviour of long-span cable-supported bridges in the region is always an important consideration in their design. This paper is devoted to the ambient vibration measurements of the bridge for evaluation of dynamic characteristics including the natural frequencies and mode shapes. It also describes the modelling of the bridge. A few finite element models are developed and calibrated to match with the field data and the results of subsequent structural health monitoring of the bridge.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.355-363
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• 2004

선행연구에서 개발된 개선된 초기형상해석법을 이용하여 케이블지지교량의 초기장력과 보강거더, 주탑의 축방향 압축력을 구하였으며, 이를 이용하여, 케이블 지지교량의 전체 시스템에 대한 좌굴해석을 할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 케이블은 트러스요소, 주탑과 보강거더는 보-기둥요소로 모델링하고 대응하는 탄성 및 기하강성행렬을 제시하였다. 초기평형해석을 통하여 얻은 부재력을 이용하여 좌굴파라미터값을 결정하고 이에 대응하는 각 주요부재의 좌굴하중을 산정하고 유효좌굴길이를 구한다. 사장교 및 자정식 현수교에 대하여 결과를 제시하였으며, 결론적으로 이렇게 구한 유효좌굴길이는 축방향력 및 휨모멘트를 동시에 받는 케이블 지지교량의 부재의 안정성 검토에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권4호
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• pp.853-871
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• 2015

Up to now, Japan has more than 200 corrugated steel web composite beam bridges which are under construction and have been constructed, and China has more than 30 corrugated steel web composite beam bridges. The bridge type includes the simply supported beam, continuous beam, continuous rigid frame and cable stayed bridge etc. The section form has developed to the single box and multi-cell box girder from the original single box and single chamber. From the stress performance and cost saving, the span range of 50~150 m is the most competitive. At present, the design mostly adopts the computational analytical method combining the spatial bar system model, plane beam grillage model and solid model. However, the spatial bar system model is short of the refinement analysis on the space effect, such as the shear lag effect, effective distribution width problem, and eccentric load factor problem etc. Due to the similarity of the plane beam grillage method in the equivalence principle, it cannot accurately reflect the shearing stress distribution and local stress of the top and bottom plates of the box type composite beam. The solid model is very difficult to combine with the overall calculation. Moreover, the spatial grid model can achieve the refinement analysis, with the integrity of the analysis and the comprehensiveness of the stress checking calculation, and can make up the deficiency of the analytical method currently. Through the example verification of the solid model and spatial grid model, it can be seen that the calculation results for the stress and the displacement of two models are almost consistent, indicating the applicability and precision of the spatial grid model.