• 제목/요약/키워드: stayed cable

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Aerodynamic shape optimization emphasizing static stability for a super-long-span cable-stayed bridge with a central-slotted box deck

  • Ledong, Zhu;Cheng, Qian;Yikai, Shen;Qing, Zhu
    • Wind and Structures
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    • 제35권5호
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    • pp.337-351
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    • 2022
  • As central-slotted box decks usually have excellent flutter performance, studies on this type of deck mostly focus on the vortex-induced vibration (VIV) control. Yet with the increasing span lengths, cable-supported bridges may have critical wind speeds of wind-induced static instability lower than that of the flutter. This is especially likely for bridges with a central-slotted box deck. As a result, the overall aerodynamic performance of such a bridge will depend on its wind-induced static stability. Taking a 1400 m-main-span cable-stayed bridge as an example, this study investigates the influence of a series of deck shape parameters on both static and flutter instabilities. Some crucial shape parameters, like the height ratio of wind fairing and the angle of the inner-lower web, show opposite influences on the two kinds of instabilities. The aerodynamic shape optimization conducted for both static and flutter instabilities on the deck based on parameter-sensitivity studies raises the static critical wind speed by about 10%, and the overall critical wind speed by about 8%. Effective VIV countermeasures for this type of bridge deck have also been proposed.

Design analysis of the optimum configuration of self-anchored cable-stayed suspension bridges

  • Lonetti, Paolo;Pascuzzo, Arturo
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제51권5호
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    • pp.847-866
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    • 2014
  • This paper describes a formulation to predict optimum post-tensioning forces and cable dimensioning for self-anchored cable-stayed suspension bridges. The analysis is developed with respect to both dead and live load configurations, taking into account design constrains concerning serviceability and ultimate limit states. In particular, under dead loads, the analysis is developed with the purpose to calculate the post-tensioning cable forces to achieve minimum deflections for both girder and pylons. Moreover, under live loads, for each cable elements, the lowest required cross-section area is determined, which verifies prescriptions, under ultimate or serviceability limit states, on maximum allowable stresses and bridge deflections. The final configuration is obtained by means of an iterative procedure, which leads to a progressive definition of the stay, hanger and main cable characteristics, concerning both post-tensioning cable stresses and cross-sections. The design procedure is developed in the framework of a FE modeling, by using a refined formulation of the bridge components, taking into account of geometric nonlinearities involved in the bridge components. The results demonstrate that the proposed method can be easily utilized to predict the cable dimensioning also in the framework of long span bridge structures, in which typically more complexities are expected in view of the large number of variables involved in the design analysis.

제2돌산대교와 세풍대교의 공사비 분석 (Analysis of Construction Cost of the Second-Dolsan Bridge and the Sepung Bridge)

  • 서영재;이경재;김재홍
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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    • pp.21-22
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    • 2010
  • 사장교 형식 중에서 가장 경제적인 콘크리트 사장교가 최근 많이 건설되고 있다. 이 논문에서는 현재 시공 중인 콘크리트 사장교인 제2돌산대교와 세풍대교의 공사비를 비교 분석하여 콘크리트 사장교의 공사비 특성을 조사하였다.

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PCCAP을 이용한 장대 사장교의 버페팅 해석 (Beffeting Analysis of Long Span Cable-stayed Bridge using PCCAP)

  • 유원진;이석용;남효승;이완수
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.202-208
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    • 2003
  • In this study, a time domain analysis is presented for investigation on the buffeting response of cable-stayed bridge during both erection and completion stages. The main span length and width of deck are 520 m and 15.1m, each. Since the ratio of span over width is 34.44, aerodynamic stability of the bridge during erection is expected to dominate the safety of the bridge in construction stage. Several conclusions regarding different construction stages and temporary wind cables are obtained.

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케이블 구조 시스템을 이용한 철도교량의 압출 (Launching of Railway Bridges by Cable-Stayed Structure)

  • 양인환;이재찬;이재식;조서경
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.364-367
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    • 2003
  • In this paper, a realistic launching method for railway bridge is developed. When bridge is launched, it might experience the excessive deflection. Launching method with cable-stayed scheme is developed to control the deflection. The developed method was applied to the launching of an actual bridge. This study results show that bridges can be launched with favorable deflection by the proposed method.

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1면 케이블 콘크리트 사장교의 유효플랜지폭 결정에 관한 연구 (Determination of Effective Flange Width in Single Plane Cable-Stayed Concrete Bridge)

  • 이환우;김광수;강호준
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제23권4호
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    • pp.343-351
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    • 2010
  • 도로교설계기준(건설교통부, 2005)에 따르면 바닥판 경간비(B/L)가 0.5이하인 박스거더교에서는 상부플랜지의 전폭이 휨 압축응력 또는 축압축응력에 대하여 유효한 것으로 볼 수 있다. 그러나 세그먼트 자중 등에 의한 휨모멘트와 케이블 수직압축력에 의한 합성응력이 발생되고 바닥판 경간비가 변하는 사장교의 시공단계에서는 전단지연의 영향범위가 다를 수 있다. 이 연구에서는 1면 케이블 콘크리트 박스 사장교를 대상으로 시공단계시 보강형에 고려되어야 할 합성응력에 의한 유효플랜 지폭을 분석하였다. 그 결과 바닥판 경간비가 0.38이하의 범위에서 보강형의 전폭을 유효플랜지폭으로 적용할 수 있는 것으로 해석되었다. 즉, 1면 케이블 박스 사장교의 경우 전단지연을 고려하여 할 범위가 박스거더교보다 커야할 것으로 분석되었다. 따라서 시공단계시 변화되는 바닥판 경간비의 크기에 관계없이 전폭을 유효플랜지폭으로 반영하는 실무관행은 안전측 설계가 되지 못할 수 가 있다. 또한 시공단계시 선단부를 제외한 영역의 합성응력에 대한 검토는 바닥판 경간비가 크게 나타나는 초기 시공단계에서는 단경간 구조계로 보고 산정한 유효플랜지폭을 적용할 경우 안전측 설계가 된다. 그러나 바닥판 경간비가 작아짐에 따라서는 전폭과 캔틸레버 구조계로 유효플랜지폭을 결정하는 것이 타당한 것으로 분석되었다.

차량하중에 의한 사장교의 동적거동에 관한 연구 (A Study on Dynamic Behaviour of Cable-Stayed Bridge by Vehicle Load)

  • 박춘혁;한재익
    • 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.

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Cable vibration control with a semiactive MR damper-numerical simulation and experimental verification

  • Wu, W.J.;Cai, C.S.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제34권5호
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    • pp.611-623
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    • 2010
  • Excessive stay cable vibrations can cause severe problems for cable-stayed bridges. In this paper a semiactive Magnetorheological (MR) damper is investigated to reduce cable vibrations. The control-oriented cable-damper model is first established; a computer simulation for the cable-damper system is carried out; and finally a MR damper is experimentally used to reduce the cable vibration in a laboratory environment using a semiactive control algorithm. Both the simulation and experimental results show that the semiactive MR damper achieves better control results than the corresponding passive damper.

용접 및 볼트 연결부 균열을 고려한 사장교 케이블 정착부의 동특성 해석 (Dynamic Characteristics of Cable-Stayed Anchorage considering Cracks at Bolt and Welding Connection)

  • 김철영;김성보;정우태
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제11권4호통권41호
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    • pp.351-362
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    • 1999
  • 용접 및 볼트 연결부 균열이 사장교 케이블 정착부의 동특성에 미치는 영향을 파악하여, 국부적으로 취약한 케이블 정착부의 손상을 현장에서 쉽게 탐지할 수 있는 가능성을 제시하였다. 해석대상 구조물로서 현재 서해안고속도로의 일부로 시공되고 있는 서해대교 케이블 정착부를 선택하였다. 케이블과 정착부의 연결판을 케이블요소 및 쉘요소로 함께 모델링하여 자유진동해석을 수행하였다. 해석결과 케이블 정착단에서 용접부 균열이 발생한 경우, 연결판의 고유진동수가 균열이 발생하지 않은 경우에 비하여 최대 16%정도 작아짐을 확인하였다. 따라서, 연결판의 고유진동수를 측정하여 케이블 정착부의 손상을 충분히 파악할 수 있다고 판단된다.

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사장교의 초기인장력과 주탑좌표를 고려한 최적설계 (Optimization of Cable Stayed Bridges Considering Initial Cable Tension and Tower Coordinates)

  • 김경승;김문겸;황학주
    • 대한토목학회논문집
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    • 제8권2호
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    • pp.205-213
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    • 1988
  • 사장교는 그 설계에 있어서 케이블의 개수와 배치형식, 케이블의 초기인장력, 주탑의 지지형식과 높이 등 거어더와 주탑 단면외에도 설계변수가 많으므로 효율적인 설계를 하는 것이 쉽지 않다. 본 연구에서 케이블의 초기인장력, 거어더와 주탑의 단면, 주탑의 높이를 설계변수로 하여 사장교의 설계를 최적화하는 문제를 다루었다. 서로 상호작용을 하는 여러 설계변수를 동시에 최적화하는 어려움을 피하기 위하여 본 논문에서는 초기인장력, 단면, 주탑의 좌표를 각각 독립된 설계공간에서 최적화하였다. 목적함수로서는 초기인장력 공간에서는 전체구조의 변형에너지를, 단면 및 좌표의 공간에서는 재료의 총중량을 취하였다. 제약조건으로는 초기인장력의 상하한계, 부재의 좌굴을 고려한 응력, 단면적의 하한계를 고려하였다. 대표적인 Fan형 및 Harp형 사장교를 최적설계한 결과, 제시된 방법에 의하여 합리적인 결과를 얻을 수 있음을 보이고, 기존의 최적화에서 고려하지 않았던 좌표의 최적화를 통하여 경제성을 얻을 수 있다는 것을 밝혔다.

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