• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.445-453
• /
• 2013

본 논문은 등가정적하중법에 의해 설계된 경부고속철도 구간 중 PSC Box Girder 대표 교량들을 대상으로 등가정적법과 응답스팩트럼법을 이용하여 지진력이 산정되었고, 지진력의 차이가 확인된다. 해석법 비교를 위하여 상용유한요소 프로그램을 이용하여 5개 교량에 대한 3차원 유한유소 모델이 구성되었고, 각 해석법의 의한 지진력이 비교되었다. 고유주기가 저차에서 지배되는 경우, 지반조건과 고유주기의 따라 지진가속도가 산정되는 응답스팩트럼법과 등가정적하중법과의 차이가 커지는 것이 확인되었다. 이렇게 산정된 지진력에 차이에 따른 내진성능 평가 결과 설계 지진력 보다 큰 지진력의 적용으로 인한 것으로 내진 보강의 필요성을 의미한다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제3권3호
• /
• pp.281-298
• /
• 2007

The load carrying capacity of a bridge needs to be properly assessed to operate the bridge safely and maintain it efficiently. For the evaluation of load carrying capacity considering the current state of a bridge, static and quasi-static loading tests with weight-controlled heavy trucks have been conventionally utilized. In these tests, the deflection (or strain) of the structural members loaded by the controlled vehicles are measured and analyzed. Using the measured data, deflection (or strain) correction factor and impact correction factor are calculated. These correction factors are used in the enhancement of the load carrying capacity of a bridge, reflecting the real state of a bridge. However, full or partial control of the traffic during the tests and difficulties during the installment of displacement transducers or strain gauges may cause not only inconvenience to the traffic but also the increase of the logistics cost and time. To overcome these difficulties, an alternative method is proposed using an excited response part of full measured ambient acceleration data by ordinary traffic on a bridge without traffic control. Based on the modal properties extracted from the ambient vibration data, the initial finite element (FE) model of a bridge can be updated to represent the current real state of a bridge. Using the updated FE model, the deflection of a bridge akin to the real value can be easily obtained without measuring the real deflection. Impact factors are obtained from pseudo-deflection, which is obtained by double-integration of the acceleration data with removal of the linear components on the acceleration data. For validation, a series of tests were carried out on a steel plategirder bridge of an expressway in Korea in four different seasons, and the evaluated load carrying capacities of the bridge by the proposed method are compared with the result obtained by the conventional load test method.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.125-135
• /
• 2015

철도교량의 경제성 확보를 전제로 PSC I형 거더의 장경간화 추세는 근간에 가장 활발히 진행되고 있는 연구이며, 이에 따른 교량의 강성확보를 위한 거더의 효율적인 기하형상 선정은 우선시 되어야할 과제이다. 본 연구에서는 회전반경과 휨효율을 기반으로 확장된 상부플랜지의 거더 단면을 선정하였으며, 본 거더가 적용된 경간장 25m, 30m, 35m, 40m PSC I형 거더교를 대상으로 수치해석을 수행하여 국내 및 국외의 동적성능 기준과의 부합여부를 검증하였다. 또한 경간장 40m PSC I형 거더의 동적성능을 상대적으로 비교하기 위해서 현재 호남고속철도에서 적용된 40m PSC Box 거더교를 대상으로 동적 해석을 수행하였고 KTX열차와 화물열차 주행 시의 동적안정성을 수치해석적으로 검토하여 국내 및 국외의 동적 안정성 기준과 부합여부를 검토하였다. 추가로 표준열차하중과 충격계수를 고려하여 정적해석을 수행하고 한계치와의 부합여부를 분석하였다. 그 결과, 검토대상 PSC I형 거더 철도교는 모든 항목에서 국내 철도교량 관련 정적, 동적안정성 기준치를 만족하는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권4A호
• /
• pp.707-717
• /
• 2006

근래에 들어 기존의 PSC 거더 교량 외에 다양한 형태의 교량이 개발되고 있으며, 다단계 긴장에 의한 PSC 거더교는 대표적인 예이다. 다단계 긴장 PSC 거더교는 구조적 개념에 따라 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 구조적 안전성 및 사용성을 고려한 주행열차하중에 대한 동적거동 검토가 필수적이며, 철도교량의 주행열차하중에 대한 동적성능평가를 위한 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 25m 실물 다단계 긴장 PSC 거더를 제작하여 시공단계별 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머에 의한 방법 외에 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하여 보다 정확한 주파수응답 함수를 얻고자 하였다. 또한, 시공단계별 구조계 변화 및 긴장에 의한 동특성 변화를 고찰하기 위하여 시공단계별 실험을 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적성능평가를 수행하였다. 동적처짐, 충격계수, 바닥판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.437-446
• /
• 2006

철도판형교는 한국철도 교량에서 약 40%를 차지하고 있는 중요교량 형식중의 하나이다. 그러나 판형교의 대표적인 교량받침은선받침으로 거동 및 유지관리에 상당한 문제들을 발생시키고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안연구의 일환으로 본 연구에서는 판형교의 실교량을 선정하여 선받침을 폴리우레탄 디스크 받침으로 교체하였다. 폴리우레탄 디스크 받침은 탄성받침의 일종으로 폴리우레탄 패드를 사용하여 탄성을 구현한다. 철도 판형교에 이와 같이 탄성받침을 설치하는 경우 실교량의 동특성의 변화 및 동적 거동의 변화를 디젤기관차 재하실험 및 운행차량에 의한 거동 계측을 통해서 분석 평가하였다. 탄성받침에 의해서 판형교의 1차모드 고유진동수가 3% 감소하였으며, 2차 및 3차모드의 고유진동수는 7 및 15% 감소하였다. 디스크 받침에 의해서 판형교의 동적 수직 처짐은 증가하였으나, 디스크의 변형을 제거한 교량의 순수 변형에 의한 처짐은 거의 증가하지 않는다. 교축직각방향의 변위는 디스크 받침의 전단핀 역할에 의해서 감소하는 경향을 보였다. 또한, 수평방향의 가속도도 탄성 받침에 의해서 거의 변화가 없었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.53-64
• /
• 2010

구조물의 지진취약도 곡선은 지진의 다양한 강도를 최대지반가속도 등의 함수로 하여 몇 가지로 구분된 손상상태를 초과할 확률을 나타내는 것으로 구조물의 내진성능과 지진위험도를 평가하는데 유용하게 활용된다. 기존의 많은 연구자들이 수행한 지진취약도 곡선에 대한 연구에서 근거리 및 원거리 지진하중의 특성에 대하여 고려하지 못하였다. 본 연구에서는 근거리 및 원거리 지진으로 구분되는 지진가속도 기록을 사용하여 국내 교량의 대표적인 형식의 하나인 PSC상자형교에 대한 지진취약도 곡선을 평가하였으며 근거리와 원거리로 구분된 지진 특성이 지진취약도 곡선에 미치는 영향을 분석하였다. 예제교량의 지진취약도 곡선에 대한 근거리 및 원거리 지진의 영향이 현저한 차이를 나타내므로 지진취약도 해석시 근거리와 원거리로 구분되는 지진의 특성을 반영하여야 할 것이다.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
• /
• 제3권1호
• /
• pp.66-75
• /
• 2002

The crane operation used fur transporting heavy loads causes a swinging motion with the loads due to the crane\`s acceleration and deceleration. This sway causes the suspension ropes to leave their grooves and can cause serious damage. Ideally, the purpose of a crane system is to transport loads to a goal position as soon as possible without any oscillation of the rope. Currently, cranes are generally operated based on expert knowledge alone, accordingly, the development of a satisfactory control method that can efficiently suppress object sway during transport is essential. The dynamic behavior of a crane shows nonlinear characteristics. When the length of the rope is changed, a crane becomes a time-varying system thus the design of an anti-sway controller is very difficult. In this paper, a nonlinear dynamic model is derived for an industrial overhead crane whose girder, trolley, and hoister move simultaneously. Furthermore, a fuzzy logic controller, based on expert experiments during acceleration, constant velocity, deceleration, and stop position periods is proposed to suppress the swing motion and control the position of the crane. Computer simulation is then used to test the performance of the fuzzy controller with the nonlinear crane model.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제16권8호
• /
• pp.193-202
• /
• 1999

Crane operation for transporting heavy loads causes swinging motion at the loads due to crane's acceleration and deceleration. This sway causes the suspension ropes to leave their grooves and leads to possibility of serious damages. So, this swing of the objects is a serious problem and the goal of crane system is transporting to a goal position as soon as possible without the oscillation of the rope. Generally crane is operated by expert's knowledge. Therefore, a satisfactory control method to supress object sway during transport is indispensible. The dynamic behavior of the crane shows nonlinear characteristics. when the length of the rope is changed the crane is time varying system and the design of anti-sway controller is very difficult. In this paper, the nonlinear dynamic model for the industrial overhead crane whose girder, trolley and hoister move simultaneously is derived. and the Fuzzy logic controller based on the expert experiments during acceleration, constant velocity, deceleration and stop position period is proposed to supress the swing motion and control the position of the crane. The performance of the fuzzy controller for the nonlinear crane model is simulated on the personal computer.

• International Journal of Railway
• /
• 제3권3호
• /
• pp.83-89
• /
• 2010

This paper attempts to extract the fundamental dynamic properties, i.e. natural frequencies, damping ratios of the 48 m-long, $20^{\circ}$ skewed real bridge with PSC girders wrapped by a steel plate. The forced vibration test is achieved by mounting 12 Hz-capacity of artificial oscillator on the top of bridge deck. The acceleration histories at the 9 different locations of deck surface are recorded using accelerometors. From this full-scaled vibration test, the two possible resonance frequencies are detected at 2.38 Hz and 9.86 Hz of the skewed bridge deck by sweeping a beating frequency up to 12 Hz. The absolute acceleration/energy exhibits much higher in case of higher-order twist mode, 9.86 Hz due to the skewness of bridge deck which leads asymmetric situation of vibration. This implies the test bridge is under swinging vertically in fundamental flexure mode while the bridge is also flickered up and down laterally at 9.86 Hz. This is probably by asymmetric geometry of skewed deck. A detailed 3D beam-shell bridge models using finite elements are performed under a series of train loads for modal dynamic analyses. Thereby, the effect of skewness is examined to clarify the lateral flickering caused by asymmetrical geometry of bridge deck.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제32권5호
• /
• pp.297-308
• /
• 2023

Dynamic deflection is important for evaluating the performance of a long-span cable-stayed bridge, and its continuous measurement is still cumbersome. This study proposes a dynamic deflection monitoring method for cable-stayed bridge based on Bi-directional Long Short-term Memory (BiLSTM) neural network taking advantages of the characteristics of spatial variation of cable acceleration response (CAR) and main girder deflection response (MGDR). Firstly, the relationship between the spatial and temporal variation of the CAR and the MGDR is described based on the geometric deformation of the bridge. Then a data-driven relational model based on BiLSTM neural network is established using CAR and MGDR data, and it is further used to monitor the MGDR via measuring the CAR. Finally, numerical simulations and field test are conducted to verify the proposed method. The root mean squared error (RMSE) of the numerical simulations are less than 4 while the RMSE of the field test is 1.5782, which indicate that it provides a cost-effective and convenient method for real-time deflection monitoring of cable-stayed bridges.