This paper examines local vibrations in the stay cables of a cable-stayed bridge subjected to wind gusts. The wind loads, including the self-excited load and the buffeting load, are converted into time-domain values using the rational function approximation and the multidimensional autoregressive process, respectively. The global motion of the girder, which is generated by the wind gusts, is analyzed using the modal analysis method. The local vibration of stay cables is calculated using a model in which an inclined cable is subjected to time-varying displacement at one support under global vibration. This model can consider both forced vibration and parametric vibration. The response characteristics of the local vibrations in the stay cables under wind gusts are described using an existing cable-stayed bridge. The results of the numerical analysis show a significant difference between the combined parametric and forced vibrations and the forced vibration.
The aim of this study was to analyze the aerodynamic properties of the composite cable-stayed bridge by conducting three-dimensional wind tunnel tests. Focusing on the improved section of the bridge in the two-dimensional wind tunnel tests, the bridge's aerodynamic stability was estimated based on the angles of attack and the wind angles. The aerodynamic properties of vertical galloping, torsion galloping,and torsion flutter were also estimated based on the design wind velocity, and because much of the cable-stayed bridge was constructed using FCM, it was not sufficiently stiff during the bridge's construction. Therefore,the experience progressed by stages: from the full stage to the tow stage, and until the bridge became a single tower. Since the original plane was designed to be a steel box girder, the aerodynamic properties of the steel-box-type and composite-type girder could be compared. The results of this study can be utilized as basic data regarding the aerodynamic properties of medium-length and short composite cable-stayed bridges.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
/
v.12
no.2
/
pp.11-20
/
1992
In general, the cross-section of a girder of a bridge has only one axis of symmetry. Therefore, lateral forces such as earthquake and wind may cause torsion coupled with lateral bending in the gider. This induces additional stresses especially in cables arranged in double-planes. Since this effect cannot be considered by using the conventional frame elements, the stiffness and the mass matrices of the geometrically nonlinear thin-walled frame element have to be used in order to model the girder. Theoretical development and verification of the frame element used in this study were made through a-previously presented paper. In this paper, seismic analysis of a three dimensional cable-stayed bridge considering the unsymmetry of the girder cross-section is performed to investigate the coupled flexural-torsional behaviors.
The bridge deck section composed of a concrete slab resting on two I-beam girders are known to be susceptible to flutter instability and vortex shedding. Moreover, the cable stayed bridge in construction is more vulnerable to wind rather than in service when the free cantilever construction method is applied. This paper describes the effect of the dynamic wind loads on the bridge during construction and the effect of alternative temporary stabilizing measures. Therefore, a series of wind tunnel tests and numerical analysis were carried out to determine if any countermeasures were required.
Stonecutters Bridge of Hong Kong is a cable-stayed bridge with two single-column pylons each 298 m high and an aerodynamic twin deck. The total length of the bridge is 1596 m with a main span of 1018 m. The top 118 m of the tower will comprise structural steel and concrete composite while the bottom part will be of reinforced concrete. The bridge deck at the central span will be of steel whilst the side spans will be of concrete. Stonecutters Bridge has adopted a twin-girder deck design with a wide clear separation of 14.3 m between the two longitudinal girders. Although a number of studies have been conducted to investigate the aerodynamic performance of twin-girder deck, the actual real life application of this type of deck is extremely limited. This therefore triggered the need for conducting the present studies, the main objective of which is to investigate the performance of Stonecutters Bridge against flutter at its in-service stage as well as during construction. Based on the flutter derivatives obtained from the 1:80 scale rigid section model experiment, flutter analysis was carried out using 3-D finite element based single parameter searching method developed by the second author of this paper. A total of 6 finite element models of the bridge covering the in-service stage as well as 5 construction stages were established. The dynamic characteristics of the bridge associated with these stages were computed and applied in the analyses. Apart from the critical wind speeds for the onset of flutter, the dominant modes of vibration participating in the flutter vibration were also identified. The results indicate that the bridge will be stable against flutter at its in-service stage as well as during construction at wind speeds much higher than the verification wind speed of 95 m/s (1-minute mean).
A floating bridge is an innovative solution for deep-water and long-distance crossing. This paper presents a curved floating bridge's dynamic behaviors under the wind, wave, and current loads. Since the present curved bridge need not have mooring lines, its deep-water application can be more straightforward than conventional straight floating bridges with mooring lines. We solve the coupled interaction among the bridge girders, pontoons, and columns in the time-domain and to consider various load combinations to evaluate each force's contribution to overall dynamic responses. Discrete pontoons are uniformly spaced, and the pontoon's hydrodynamic coefficients and excitation forces are computed in the frequency domain by using the potential-theory-based 3D diffraction/radiation program. In the successive time-domain simulation, the Cummins equation is used for solving the pontoon's dynamics, and the bridge girders and columns are modeled by the beam theory and finite element formulation. Then, all the components are fully coupled to solve the fully-coupled equation of motion. Subsequently, the wet natural frequencies for various bending modes are identified. Then, the time histories and spectra of the girder's dynamic responses are presented and systematically analyzed. The second-order difference-frequency wave force and slowly-varying wind force may significantly affect the girder's lateral responses through resonance if the bridge's lateral bending stiffness is not sufficient. On the other hand, the first-order wave-frequency forces play a crucial role in the vertical responses.
Park, Sung-Jong;Kwon, Hyuk-Jun;Yoo, Jae-Han;Lee, In;Han, Jae-Hong
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
/
2003.10a
/
pp.235-242
/
2003
This paper deals with numerical analysis of static and dynamic wind effects on civil engineering structures. Aeroelastic analysis becomes a prime criterion to be confirmed during the structural design because the long-span suspension bridges are prone to the aerodynamic instabilities caused by wind. If the wind velocity exceeds the critical velocity that the bridge can withstand, then the bridge fails due to the phenomenon of flutter. The aeroelastic simulation is carried out using both Computational Fluid Dynamic(CFD) and Computational Structural Dynamic(SCD) schemes.
The aeroelastic stability of a long-span suspension footbridge with a bluff deck (prototype section) was examined through static and dynamic wind tunnel tests using a 1:10 scale sectional model of the main girder, and the corresponding aerodynamic countermeasures were proposed in order to improve the stability. First, dynamic tests of the prototype sectional model in vertical and torsional motions were carried out at three attack angles (α = 3°, 0°, -3°). The results show that the galloping instability of the sectional model occurs at α = 3° and 0°, an observation that has never been made before. Then, the various aerodynamic countermeasures were examined through the dynamic model tests. It was found that the openings set on the vertical web of the prototype section (web-opening section) mitigate the galloping completely for all three attack angles. Finally, static tests of both the prototype and web-opening sectional models were performed to obtain the aerodynamic coefficients, which were further used to investigate the galloping mechanism by applying the Den Hartog criterion. The total damping of the prototype and web-opening models were obtained with consideration of the structural and aerodynamic damping. The total damping of the prototype model was negative for α = 0° to 7°, with the minimum value being -1.07%, suggesting the occurrence of galloping, while that of the web-opening model was positive for all investigated attack angles of α = -12° to 12°.
A method of numerical analysis without conducting 3D wind tunnel model tests was examined in our previous study for predicting vortex-induced oscillation of bridge girders with span-wise varying geometry. The aerodynamic damping forces measured for plural wind tunnel 2D models were used in the analysis. A further study was conducted to examine the precision of solution obtained by this method. First, the responses of vortex-induced oscillation of two rocking models and a taut-strip bridge girder model with span-wise varying geometry were measured. Next, the responses of these models were numerically analyzed by means of this method, and then a comparison was made between the obtained $Vr-A-{\delta}_a$ contour diagram of each 3D model in the wind tunnel test and the diagram in the numerical analysis. Since close correlations were observed between each two $Vr-A-{\delta}_a$diagrams obtained in the model test and in the analysis in cases where the 3D model did not have strong three-dimensionality, our findings revealed that the predicted solution proved to be reasonably accurate.
This research deals with the behavior of Composite Box Girder Bridges (CBGBs) subjected to environmental effects such as solar radiation, atmospheric temperature, and wind speed. It is based on temperature and thermal stress results, which were recorded hourly from a full-scale experimental CBGB segment and Finite Element (FE) thermal analysis. The Hemi-cube method was adopted to achieve the accuracy in temperature distributions and variations in a composition system during the daily environmental variations. Analytical findings were compared with the experimental measurements, and a good agreement was found. On the other hand, parametric investigations are carried out to investigate the effect of the cross-section geometry and orientation of the longitudinal axis of CBGB on the thermal response and stress distributions. Based upon individual parametric investigations, some remarks related to the thermal loading parameters were submitted. Additionally, some observations about the CBGB configurations were identified, which must be taken into account in the design process. Finally, this research indicates that the design temperature distribution with a uniform differential between the concrete slab and the steel girder is inappropriate for describing the thermal impacts in design objective.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.