국내 특수교 대부분은 사장교와 현수교로 케이블 교량 형식이다. 특수교는 규모 면에서 가장 유지관 리가 우선시 되는 사회 기반 시설물로 장기적이고 체계적인 유지관리 전략이 필요한 구조물이다. 다시 말해서는 케이블 교량은 대부분 사용 수명이 100년 이상 되는 교량으로 일반적인 중·소규모 교량의 유지관리와는 차별화된 관리가 요구되고 있다. 케이블 교량에서 구조물 상부를 지지하는 케이블은 주 요 부재이므로 구조물의 안전성을 확보하기 위해서는 케이블에 대한 철저한 유지관리가 필요하다. 진 동에 의한 피로 손상은 케이블 사용 수명을 단축하게 하는 주요 원인으로, 풍하중으로 인해 발생한 케 이블 과진동(풍우진동, 웨이크 갤로핑, 지점 가진에 의한 진동 등)은 교량의 안전성에 영향을 미쳐 붕 괴 사고로도 이어질 수 있다. 국내외적으로도 케이블 시스템의 과진동 및 이로 인한 건전성 확보 문제 가 지속해서 대두되고 있는 실정이다. 케이블 진동에 영향을 미치는 풍하중은 정적 풍하중과 동적 풍 하중을 구분할 수 있으며 풍하중 종류를 고려하여 케이블 제진 대책을 마련해야 한다. 한편, 케이블 교량 유지관리 업무에서는 구조해석과 같은 공학적인 판단뿐만 아니라 전문가 경험에 의한 판단도 중 요한 요소로 유사 교량 형식의 사례 조사에 의한 분석도 요구된다. 본 연구에서는 케이블 교량에서의 풍하중에 의한 진동 발생 원인별 사례 및 그에 따른 풍하중에 대한 제진 대책 적용 사례를 조사하였 고, 이를 통해 케이블 교량의 유지관리 업무에 활용될 수 있도록 소개하고자 한다.

In this paper, an experimental study was carried out for vibration control of cable bridges with structurally flexible characteristics. For the experiment on vibration control, a model bridge was constructed by reducing the Seohae Grand Bridge and the shear type MR damper was designed using the wind load response measured at Seohae Grand Bridge. The shear type MR damper was installed in the vertical direction at the middle span of the model bridge, and dynamic modeling was performed using the power model. The tests of the vibration control were carried out by non-control, passive on/off control and Lyapunov control method on model bridge with scaled wind load response. The performance of the vibration control was evaluated by calculating absolute maximum displacement, RMS displacement, absolute maximum acceleration, RMS acceleration, and size of applied power using the response (displacement, acceleration, etc.) from the model bridge. As a result, the power model was effective in simulating the nonlinear behavior of the MR damper, and the Lyapunov control method using the MR damper was able to control the vibration of the structure and reduce the size of the power supply.

This paper is concerned with an experimental research to control of random vibration caused by external loads specially in cable-stayed bridges which tend to be structurally flexible. For the vibration control, we produced a model structure modelled on Seohae Grand Bridge, and we designed a shear type MR damper. On the center of its middle span, we placed a shear type MR damper which was to control its vibration and also acquire its structural responses such as displacement and acceleration at the same site. The experiments concerning controlling vibration were performed according to a variety of theories including un-control, passive on/off control, and clipped-optimal control. Its control performance was evaluated in terms of the absolute maximum displacements, RMS displacements, the absolute maximum accelerations, RMS accelerations, and the total power required to control the bridge which differ from each different experiment method. Among all the methods applied in this paper, clipped-optimal control method turned out to be the most effective to reduces of displacements, accelerations, and external power. Finally, It is proven that the clipped-optimal control method was effective and useful in the vibration control employing a semi-active devices such MR damper.

사장교 케이블은 구조적으로 휨강성과 감쇠력이 작아 풍우에 의해 쉽게 유해진동이 발생한다. 이러한 풍우진동을 저감시키기 위한 효과적인 방법으로 부가댐퍼를 장착하여 케이블의 감쇠력을 증가시키는 제어시스템이 널리 사용되어왔다. 그러나 댐퍼를 케이블의 정착부 부근에 설치할 수밖에 없는 구조적 한계로 인하여 충분한 감쇠력을 발휘하기 어렵다. 그러므로 본 논문은 수동제어시스템 보다 효과적으로 풍하중에 의한 케이블 진동을 제어하기 위한 능동제어시스템을 제안하였다. 제안된 능동제어시스템은 케이블의 정착단에 베어링 장치를 장착하여 케이블 단부에서 횡방향 변위가 가능하도록 모델링 하였으며, 앵커리지 내부에 장착된 능동댐퍼를 이용하여 적절한 제어력을 제공하도록 하였다. 능동제어를 위하여 최적제어 이론을 이용 LQG 조정기를 설계하였으며, 수치해석은 실제 교량인 서해대교의 최장 케이블을 대상으로 하여 기존의 댐퍼 시스템과 수동, 능동 댐퍼 부착에 따른 케이블의 진동제어성능을 비교 및 분석하였다. 연구결과 제안된 능동제어시스템은 효과적으로 사장교 케이블의 진동을 저감시킬 수 있는 시스템임을 입증하였으며, 기존의 부가댐퍼 시스템 보다 효과적으로 진동을 저감시킬 수 있을 것으로 사료된다.

다양한 지진 규모 및 주파수 특성을 가지는 지반운동에 대하여 사장교에 장착된 준능동 제어시스템의 제어효과를 분석하고 비용효율성을 평가하였다. Dyke 등에 의하여 제시된 벤치마크 사장교 제어문제에 준능동 제어시스템을 설계하였으며, LQG 최적제어기에 기반한 bi-state 제어방법을 적용하였다. 제어시스템의 비용효율성은 제어시스템을 장착하지 않은 교량의 생애주기 비용에 대한 제어시스템을 장착한 교량의 생애주기비용의 비로서 정의하였으며, 손상비용 규모와 준능동 제어장치의 가격을 매개변수로 하여 그 변화에 따른 비용효율성 평가를 수행하였다. 분석 결과, 제어시스템의 경제적 효율성은 준능동 제어장지의 가격에 크게 민감하지 않은 반면, 손상비용 규모에 따라 민감하게 변화하였다. 또한 중진규모의 연약지반과 강진규모의 견고한 지반에 해당하는 지반운동에 대하여 준능동 제어시스템의 비용효율성이 높은 것으로 평가되었다.

As primary members of cable-stayed bridge, stay cables are the most important elements of the entire structure. Wind-induced or Rain-Wind vibration is a cause of the safety in the bridge, the deep anxiety for the observing public. One of effective ways to solve this problem is to install the damper. To design the damper, it is necess따y to estimate the cable dynamic characteristics. In this study, for the cable dynamic characteristics we deγeloped the cable exciting mechanical system(exciter). And to evaluate the performance of the cable exciter, we derived the solution of frequency equation from the differential equation of the mathematical model, 뻐d performed the solution of frequency equation, the eigenvalue analysis by FEM model, the resonance dwelling test and swept sine test

In this research, the measurement of vibration for stay-cable installed in cable stayed bridge was carried out by using wireless accelerometer. The vibration measurement data can be used for the evaluation of safety and serviceability of cable stayed bridge. The acquired data was analyzed for the evaluation of maximum vibration, tension force and fatigue. To verify the reliability of data, the additional measurements with total station and video camera. The data from three different measurement methods showed similarity within 15 % gap.

This research provides analysis result of the vibration behavior of cable-stayed bridge in the time to storm and it provides that vibration behavrior is able to be applied in bridge management.

In this study, the damping ratio was estimated using the developed automatic calculation software based on the field measurement data of vibration of stay cable in cable-stayed bridge. For the field measurement, two accelerometers were used for obtaining of dynamic behavior of 1st, 2nd and 3rd mode. The damping ratio after installation of the damper was calculated as higher than the requirement values, also it was confirmed that the damping effect was improved with the range of 19~92%.

This paper focuses on the vibration analysis of planar cable–driven parallel robots on their configurations. Despite of many advantages of the cable robots, elasticity of the cables may cause the vibration at the existence of external disturbance, resulting in deterioration of positioning accuracy. According to the vibration theory, having high first order natural frequency can prevent resonance with low frequency disturbance from the surrounding environment. A series of simulations showed that choosing frame / end-effector shape and cable connection method affects robots’ natural frequency. For the precise simulation, the cables are modeled as linear springs and axial vibration of cables is mainly considered. Aspect ratios of the frame and end-effector are defined as non-dimensional parameters while their areas are fixed. It was shown that vibration analysis guides to design a planar cable robot in terms of high capacity to reduce vibration.

This study was performed to evaluate the cable tension of cable-stayed bridge by using vibration method and Lift-Off Test. As a result, cable tension by the vibration method and Lift-Off Test is most similar.

In this study, several vibration characteristics of model bridge due to changes in cable tension are experimentally analyzed. In order to achieve the study, acceleration responses are measured from the model bridge for several cable tension case. The values of features extracted by frequency transform method are increased due to tension-loss.

In this dissertation, experimental study about the real-time vibration control of the bridge structure was conducted by using the semi-active vibration control method that has been in the spotlight recently. Based on the laboratory-scale bridge model in the form of the cable-stayed bridge, the shear type MR damper and the semi-active vibration control algorithm (Lyapunov and Clipped-optimal) were applied in order to the control the harmful vibration in real time. From the investigation of the test results, the performance of each semi-active control algorithm was evaluated quantitatively.

사장교 케이블은 초기 큰 인장력으로 축강성이 매우 크지만, 횡방향 휨강성은 약하다. 풍하중이나 교통하중은 케이블을 심각하게 진동시켜 사장교의 사용성에 부정적 영향을 끼친다. 그러므로 장대교량에 감쇠장치를 설치하는 진동 저감 계획이 절실히 요구된다. 마찰댐퍼는 교통하중이나 풍하중과 같은 동적하중이 작용하는 케이블 진동에서 진폭과 지속시간을 대폭 감소시킬 수 있는 효과적인 장치임을 알 수 있다. 케이블 진동은 댐퍼제작방법과 설치위치 및 형상에 따라 효율이 달라질 수 있다. 그럼에도 불구하고 본 실험연구의 마찰댐퍼 설치전 후 제진성능효과 분석결과는 향후 사장케이블의 진동을 저감시키는 기본 자료로 활용할 수 있다.

사장교가 장경간으로 시공됨에 따라 대형화 되고 지진하중, 풍하중 및 차량하중 등 동적 하중에 의해 유발되는 진동현상에 취약한 단점이 나타난다. 이러한 하중 등에 의해 발생된 구조 손상은 구조물의 진동모드 특성에 영향을 미치게 된다. 기존의 정밀안전진단 기술을 이용하여 사장교의 구조 손상을 검색하고 평가하는 것은 상당한 비용과 시간이 소요될 뿐만 아니라 전체적인 구조거동 특성의 변화를 발견하기 어려울 것이다. 따라서 본 연구는 사장교에 대하여 구조손상 전의 진동모드 특성치와 구조손상 후의 진동모드 특성치를 이용하여 구조거동 특성의 변화를 검토하고 구조손상 검색을 수행하였다.