• Coupled systems mechanics
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• 제3권4호
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• pp.345-365
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• 2014

A significant problem met in engineering practice when designing cable-stayed bridges is the failure of cables. Many different factors can lead to sudden failure of cables, such as corrosion, continuous friction or abrasion, progressive and extended crevice created by fatigue and finally an explosion caused by sabotage or accident, are some of the causes that can lead to the sudden failure of one or more cables. This paper deals with the sudden failure of cables in a special form of cable-stayed bridges with a single line of cables anchored at the central axis of the deck's cross-section. The analysis is carried out by the modal superposition technique where an analytical method developed by the authors in a previous work has been employed.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제35권4호
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• pp.167-174
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• 2019

Cable-stayed structures provide a lot of possibilities toward the development of innovative structural forms regarding their expressiveness and uniqueness. Such cable-stayed structures, as form-active structures, can obtain a family of alternatives by changing parameters for defining geometric shapes. The concept of graphic statics is utilized to explain the relationship between the load path and structural forms because the load path of cable structures has something to do with their structural geometry. Moreover, this structural geometry has a dominant effect on both structural efficiency and structural elegancy. The proposed design method in this study will help designers conceive innovative structural forms considering structural safety, material efficiency, and structural art altogether.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.16-20
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• 2012

사장교의 시공에 있어서 보강형과 주탑의 형상 및 케이블 장력은 형상관리시 주요한 관리 항목이다. 특히 보강형의 형상은 Keg Segment의 원활한 폐합뿐만 아니라 계획된 종단 및 횡단 선형을 구현하기 위해 필수적으로 관리되어야 한다. 사장교에서 단계별 시공을 진행함에 따라 보강형 레벨과 케이블 장력 오차는 피할 수 없으며, 이러한 오차는 크게 재료 물성치와 모델링상의 오차, 제작 및 시공에 의해 발생하는 오차 등으로 나눌 수 있다. 이러한 오차로 인해 케이블의 장력과 구조물의 처짐 또는 변위가 이론적인 해석값과 다르게 나타나며, 이에 대한 보정은 케이블의 길이 조정으로 수행하게 된다. 본 연구에서는 제2돌산대교에서 사용된 오차를 보정하는 새로운 최적화 기법을 소개하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.129-138
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• 2005

본 논문은 사장교에서 모니터링 시스템을 통해 획득한 가속도 자료를 이용하여 케이블 관리기준 장력을 결정하기 위한 방법을 제시한다. 현재 한국의 많은 장대교량에 모니터링 시스템이 설치되어 있다. 모니터링 시스템은 교량의 이상현상이나 손상을 진단하고 관리주체에 경고하기 위해 설치된다. 사장교에 있어서는 그 기하학적인 형상 때문에 케이블 장력이 교량 이상징후의 중요한 지시가 될 수 있다. 만약 케이블 장력관리치가 너무 높거나 또는 너무 낮게 설정되면, 모니터링 시스템은 교량의 이상징후를 적절하게 경고하지 못할 것이다. 일반적으로, 관리치는 경험이나 공학적 판단에 의해 결정된다. 그러나 본 논문에서는 케이블 장력에 대한 확률분포모형과 신뢰성 해석에 기초한 새로운 케이블 장력관리치 설정에 대한 방법을 제시한다. 제안된 방법은 적용성 검토를 위하여 실제 콘크리트 사장교에 적용되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권1호
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• pp.81-88
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• 2023

This paper begins by analyzing cable vibrations due to external excitations and their effects on the overall dynamic behavior of cable-stayed bridges. It is concluded that if the natural frequency of a cable approaches any natural frequency of the bridge, the cable loses its rigidity and functionality. The results of this analysis explain the phenomenon that occurred on the Dubrovnik Bridge in Croatia during a storm and measures for its retrofit. A field test was conducted before the bridge was opened to traffic. It was concluded: "The Bridge excited unpleasant transverse superstructure vibration with the frequency of approximately 0.470 Hz. Hence, it seems possible that a pair of stays vibrating in phase may excite deck vibrations". Soon after this Bridge opened, a storm dumped heavy damp snow in the area, causing the six longest cable stay pairs of the main span to undergo large-amplitude vibrations, and the superstructure underwent considerable displacements in combined torsion-sway and bending modes. This necessitated rehabilitation measures for the Bridge including devices to suppress the large-amplitude vibrations of cables. The rehabilitation and monitoring of the Bridge are also presented here.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.727-736
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• 2005

본 연구에서는 사장교의 적절한 초기평형상태 결정을 위하여 최소자승법을 이용한 케이블 장력 결정 방법을 제시하였다. 본 방법은 거더의 케이블 지지점을 지점으로 한 연속보로부터의 처짐 및 모멘트 등을 목표치로 하고 케이블을 포함한 사장교 전체계 해석으로부터 구해진 응답과의 차이를 오차로 정의하여 거더 및 주탑의 오차를 최소화하는 방법이다. 특히, 주탑 모멘트, 거더 모멘트, 그리고 처짐의 보정 정도를 가중행렬을 도입하여 선택적으로 조절할 수 있으며, 여러 가지 사장교 형식에 대한 수치예제 및 기존 연구와의 비교를 통하여 본 방법의 효율성 및 타당성을 검증하였다.

• Wind and Structures
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• 제7권5호
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• pp.293-304
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• 2004

The Dongting Lake Bridge is a cable-stayed bridge crossing the Dongting Lake where it meets the Yangtze River in southern central China. Several intensive wind-rain induced vibrations had been observed since its open to traffic in 1999. To investigate the possibility of using MR damping systems to reduce cable vibration, a series of field tests were conducted. Based on the promising research results, MR damping system was installed on the longest 156 stay cables of Dongting Lake Bridge in June 2002, making it the worlds first application of MR dampers on cable-stayed bridge to suppress the wind-rain induced cable vibration. As a visible and permanent aspect of the bridge, the MR damping system must be aesthetically pleasing, reliable, durable, easy to maintain, as well as effective in vibration mitigation. Substantial work was done to meet these requirements. This paper describes field tests and the implementation of MR damping systems for cable vibration reduction. Three-years reliable service of this system proves its durability.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.1-7
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• 2007

본 연구에서는 케이블구조의 초기형상해석을 위한 새로운 탄성포물선 케이블요소(elastic parabolic cable element)를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 장력식을 정의한다. 본 요소의 정확성을 확인하기 위하여, 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소를 각각 적용하여 고정하중을 받는 사장교의 초기형상해석을 수행하고 무응력길이, 등가장력, 그리고 최대장력 결과를 비교, 분석한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.172-181
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• 2023

본 연구에서는 케이블의 손상에 대한 사장교의 실시간 손상평가를 진행하였다. 사장교의 실시간 손상평가를 위한 센서는 가속도 센서를 사용하였으며, KEOT(Kinetic Energy Optimization Techniques)를 이용하여 센서의 위치와 수량에 대한 최적의 조건을 선정했다. KEOT는 구조물이 외력에 의해서 진동할 때, 최대변형에너지의 값을 계측하여 최적 계측 위치와 센서의 수량을 결정한다. 본 연구에서의 손상 조건은 케이블의 파단으로 제한하였으며 사장교를 4개의 구간으로 나누어 구간별 케이블 손상을 주었다. 사장교 케이블의 실시간 손상평가 방법은 FE 구조해석을 통하여 실제 모델과 유사한 가상의 모델을 만들었다. 생성된 가상 모델과 모형 구조물에 랜덤 가진파를 가한 이후 모형 구조물의 케이블 손상을 주었다. 가상 모델에서 출력되는 응답을 무손상 상태의 응답으로 정의하고 실제 모델에서 계측되는 응답을 손상 상태의 데이터로 정의하여 두 데이터를 비교하였다. 무손상 상태의 사장교의 데이터로부터 손상 상태의 사장교의 데이터를 IMD(Improved Mahalanobis Distance) 이론에 적용하여 손상의 정도를 평가하였다. IMD 이론으로 손상을 평가한 결과 구간별 손상을 실시간으로 적절하게 찾아내어 실시간 모니터링에 적용할 수 있는 유용한 손상평가 기술로 확인되었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제29권1호
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• pp.17-28
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• 2022

The cable component of cable-stayed bridges is gradually impacted by weather conditions, vehicle loads, and material corrosion. The stayed cable is a critical load-carrying part that closely affects the operational stability of a cable-stayed bridge. Damaged cables might lead to the bridge collapse due to their tension capacity reduction. Thus, it is necessary to develop structural health monitoring (SHM) techniques that accurately identify damaged cables. In this work, a combinational identification method of three efficient techniques, including statistical analysis, clustering, and neural network models, is proposed to detect the damaged cable in a cable-stayed bridge. The measured dataset from the bridge was initially preprocessed to remove the outlier channels. Then, the theory and application of each technique for damage detection were introduced. In general, the statistical approach extracts the parameters representing the damage within time series, and the clustering approach identifies the outliers from the data signals as damaged members, while the deep learning approach uses the nonlinear data dependencies in SHM for the training model. The performance of these approaches in classifying the damaged cable was assessed, and the combinational identification method was obtained using the voting ensemble. Finally, the combination method was compared with an existing outlier detection algorithm, support vector machines (SVM). The results demonstrate that the proposed method is robust and provides higher accuracy for the damaged cable detection in the cable-stayed bridge.