• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.147-160
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• 2007

사장교 가설 시 태풍에도 내풍안정성을 확보할 수 있도록 내풍케이블 가설공법에 대한 심도 있는 실험을 수행하였다. 주경간이 각각 475m, 230m인 강합성 사장교에 대하여 가설단계별로 내풍케이블의 배치를 다양하게 적용하여 동적 풍하중이 가설 중 사장교에 미치는 영향을 전교모형실험을 통해 검토하였으며 이를 위해 풍속 별로 캔틸레버 단부의 정적 및 동적 변위, 주탑상부의 가속도 그리고 주탑 하단부의 교축방향 휨모멘트를 산정하였다. 연구 결과 캔틸레버 당 두 세트의 수직 내풍케이블이 가장 효과적인 제진대책임을 알 수 있었다. 캔틸레버 한 쪽 길이가 약 105m인 경우 한 세트의 수직 내풍케이블도 상당한 제진효과를 발휘하였으며 캔틸레버 길이가 200m 이상의 경우 수직케이블과 우물통 경사케이블이 조합된 경우와 캔틸레버 당 두 세트의 경사 내풍케이블도 좋은 제진방안으로 판단된다. 우물통 상단에 연결되는 경사케이블은 캔틸레버 단부 부근에 설치된 경우에만 어느 정도 제진효과가 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권1호
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• pp.99-117
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• 2015

The Stonecutters Bridge (SCB) in Hong Kong is the third-longest cable-stayed bridge in the world with a main span stretching 1,018 m between two 298 m high single-leg tapering composite towers. A Wind and Structural Health Monitoring System (WASHMS) is being implemented on SCB by the Highways Department of The Hong Kong SAR Government, and the SCB-WASHMS is composed of more than 1,300 sensors in 15 types. In order to establish a linkage between structural health monitoring and maintenance management, a Structural Health Rating System (SHRS) with relevant rating tools and indices is devised. On the basis of a 3D space frame finite element model (FEM) of SCB and model updating, this paper presents the development of an SHR-oriented 3D multi-scale FEM for the purpose of load-resistance analysis and damage evaluation in structural element level, including modeling, refinement and validation of the multi-scale FEM. The refined 3D structural segments at deck and towers are established in critical segment positions corresponding to maximum cable forces. The components in the critical segment region are modeled as a full 3D FEM and fitted into the 3D space frame FEM. The boundary conditions between beam and shell elements are performed conforming to equivalent stiffness, effective mass and compatibility of deformation. The 3D multi-scale FEM is verified by the in-situ measured dynamic characteristics and static response. A good agreement between the FEM and measurement results indicates that the 3D multi-scale FEM is precise and efficient for WASHMS and SHRS of SCB. In addition, stress distribution and concentration of the critical segments in the 3D multi-scale FEM under temperature loads, static wind loads and equivalent seismic loads are investigated. Stress concentration elements under equivalent seismic loads exist in the anchor zone in steel/concrete beam and the anchor plate edge in steel anchor box of the towers.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권1호
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• pp.67-80
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• 2018

Recently, U-section decks have been more and more used in metro and light rail bridges as an innovative concept in bridge deck design and a successful alternative to conventional box girders because of their potential advantages. U-section may be viewed as a single vent box girder eliminating the top slab connecting the webs, with the moving vehicles travelling on the lower deck. U-section bridges thus solve many problems like limited vertical clearance underneath the bridge lowest point, besides providing built-in noise barriers. Beam theory in mechanics assumes that plane section remains plane after bending, but it was found that shearing forces produce shear deformations and the plane section does not remain plane. This phenomenon leads to distortion of the cross section. For a box or a U section, this distortion makes the central part of the slab lagging behind those parts closer to the webs and this is known as shear lag effect. A sample real-world double-track U-section metro bridge is modelled in this paper using a commercial finite element analysis program and is analysed under various loading conditions and for different geometric variations. The three-dimensional finite element analysis is used to demonstrate variations in the transverse bending moments in the deck as well as variations in the longitudinal normal stresses induced in the cross section along the U-girder's span thus capturing warping and shear lag effects which are then compared to the stresses calculated using conventional beam theory. This comparison is performed not only to locate the distortion, warping and shear lag effects typically induced in U-section bridges but also to assess the main parameters influencing them the most.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1299-1308
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• 1994

본 연구는 사장교의 차량하중에 의한 동적거동을 파악하고자 수치해석상 비교적 간단한 일본의 풍리(豊里)(Toyosato)대교(大橋)의 자료를 근거로하여 수치해석 대상모델을 구조형식별로, 여러가지 설계변수-즉, (1) 경간비, (2) 중앙경간장과 주탑높이와의 비, (3) 거어더의 강성, (4) 주탑의 강성, (5) 케이블의 강성-을 변화시켜 수치해석을 수행하여 동적거동을 파악하고, 그 결과를 가지고 설계변수의 영향 및 충격계수의 변화에 대하여 비교 분석하였다. 이때 변위 및 단면력의 영향선을 구하기 위한 해석은 전달행렬법을 이용하였으며, 동적해석에 있어서는 평면구조계의 집중질량계로 모델을 가정하여 차량과 교량의 운동방정식을 유도한 후 모드중첩법을 사용하여 각 질점에 대한 변위 및 단면력의 동적시간이력을 구하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.355-363
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• 2023

노후 교량의 안전성을 평가하는 방법에 있어서 동특성과 처짐은 구조계의 강성과 직접 연관이 있으며, 처짐의 경우에는 교량 사용자가 직접 감지할 수 있는 물리량으로 가장 중요한 인자이다. 하지만 교량의 처짐을 측정하기 위해서는 교량의 하부에 처짐계를 설치하고 교통 차단 및 재하시험을 실시해야 하는 번거로움이 있어 교량의 환경에 따라서 비용이 증가하거나 측정이 불가능한 문제들이 발생하고 있다. 본 연구에서는 처짐계의 설치 없이 가속도계만을 이용하고 재하시험 없이 상시 진동을 이용하여 교량의 처짐을 측정하는 방법을 제안하였다. 상시 진동을 이용한 교량 동특성 및 처짐 분석을 위해 단순한 연산으로 빠른 분석이 가능하다고 알려진 TDD 기법을 이용하여 교량의 모드형상과 고유진동수를 추출하였으며, 유연도 분석을 통하여 교량의 단위하중 처짐을 분석하여 정적 처짐까지 산정하였다. 본 제안 기술의 검증을 위해 공용중 교량인 C대교(사장교)에 적용하여 모드형상, 고유진동수, 정적 처짐 분석을 수행하였으며 재하시험 실측값과 구조해석 자료와 비교하였다. 그 결과 모드형상 및 고유진동수는 0.42~1.13 %, 중앙경간에서의 최대 처짐은 3.58 %의 오차율을 확인하였다. 따라서 제안기술은 처짐계의 설치가 어려워 실측이 불가능한 교량의 처짐을 추정하여 설계값 및 해석값 대비 처짐 발생량 비교로 교량의 안전성을 간접적으로 파악할 수 있는 근거 자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.263-269
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• 2003

This paper describes the vibration control using a tuned mass damper(TMD) for the existing footbridge. The footbridge connecting driveway to the Stadium is the simple steel box-girder bridge with the main span length of 44.6m. This footbridge has light weight(=25.3kN/m) and pedestrians walking on the footbridge were found to induce resonance at the fundamental mode of the structure, resulting in unacceptable accelerations in it. Taking into account economical and constructional benefits, TMD was designed to damp the vibrations of the modes next to the natural frequency caused by a pedestrian, with a limitation criteria of vertical amplitude. A set of two 500kgf vertical TMDs was manufactured by KR and installed into the railings next to the central section of this footbridge. The installation of TMDs reduced the peak acceleration in the meeting box to less than 90%. It is hoped that the study will present bridge engineers with a measure of retrofitting footbridges to make them more friendly to users.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권6호
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• pp.1107-1127
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• 2016

Studies on dynamic characteristics of the hanger vibration using field monitoring data are important for the design and evaluation of high-speed railway truss arch bridges. This paper presents an analysis of the hanger's dynamic displacement responses based on field monitoring of Dashengguan Yangtze River Bridge, which is a high-speed railway truss arch bridge with the longest span throughout the world. The three vibration parameters, i.e., dynamic displacement amplitude, dynamic load factor and vibration amplitude, are selected to investigate the hanger's vibration characteristics in each railway load case including the probability statistical characteristics and coupled vibration characteristics. The influences of carriageway and carriage number on the hanger's vibration characteristics are further investigated. The results indicate that: (1) All the eight railway load cases can be successfully identified according to the relationship of responses from strain sensors and accelerometers in the structural health monitoring system. (2) The hanger's three vibration parameters in each load case in the longitudinal and transverse directions have obvious probabilistic characteristics. However, they fall into different distribution functions. (3) There is good correlation between the hanger's longitudinal/transverse dynamic displacement and the main girder's transverse dynamic displacement in each load case, and their relationships are shown in the hysteresis curves. (4) Influences of the carriageway and carriage number on the hanger's three parameters are different in both longitudinal and transverse directions; while the influence on any of the three parameters presents an obvious statistical trend. The present paper lays a good foundation for the further analysis of train-induced hanger vibration and control.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.9-15
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• 2003

본 연구는 기존 보도교의 TMD를 이용한 진동제어에 대해 기술한 논문이다. 본 연구의 대상인 보도교는 단순 강 박스형 교량이고 주 경간이 47.7m이다. 교량의 중량은 11.17kN/m이고, 매우 작은 감쇠율을 갖고 있으며, 1차 고유진동수가 1.84Hz이다. 이 진동수는 인간의 보행 진동수인 2Hz와 근접하고 있다. 따라서 보행자의 보행에 피해 불안정한 공진진동이 자주 발생하였다. 본 연구에서는 이와 같은 보행자로 인한 보행 진동을 억제하기 위하여 TMD를 이용한 진동대책에 대해 기술한 논문이고, 진동대책에서 경제성과 시공성을 고려하여 보도교의 난간에 설치하는 소형의 TMD에 대해 기술하고 있다. TMD 설치 이후의 현장실험과 수치해석으로부터 보도교의 구조감쇠가 TMD 설치 이전의 감쇠율보다 약 13배 증가되었고 공진 진동이 거의 억제되었음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.56-64
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• 2016

해상교량의 선박충돌 문제는 기본적으로 선박의 충격력에 의한 부가 하중의 빈도를 추정하는 것이므로 특정한 수용 기준을 만족하도록 설계하는 것도 중요하지만 공용기간동안 이러한 충돌 위험의 증가분을 어떻게 유지관리 해야 하는지도 매우 중요하다. 본 논문에서는 인천대교를 대상으로 선박충돌 문제에 대한 중간점검을 위하여 관련 계획, 주경간장, 형하고 및 충돌 위험도를 검토하였다. 특히, 충돌 위험의 증가분에 대하여 근시적인 해결방안으로 관련 연구결과 및 운항관련 지침 등을 검토하여 최적화된 운항 속도를 8노트로 제시하였으며, 근본적인 해결방안으로 설계 단계에서 대상선박 및 통행량의 합리적인 예측을 위한 기본 절차를 수립하고 예측의 불확실성을 수용할 수 있는 확률론적 예측 기법을 제안하였다. 향후 선박충돌 관련 유지관리에 대한 추가적인 연구와 공용중인 다른 해상교량의 즉각적인 중간점검이 필요할 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.