Damage Evaluation of a Railroad Bridge Using Time-domain Deflection Shape

시간영역 변형형상을 이용한 철도교량의 손상평가

  • 최상현 (한국철도대학, 철도시설토목과) ;
  • 임남형 (충남대학교 토목공학과) ;
  • 강영종 (고려대학교 토목공학과)
  • Published : 2009.02.28

Abstract

To ensure the safety and functionality of a railroad bridge, maintaining the integrity of the bridge via continuous structural health monitoring is important. However, most structural integrity monitoring methods proposed to date are based on modal responses which require the extracting process and have limited availability. In this paper, the applicability of the existing damage identification method based on free-vibration reponses to time-domain deflection shapes due to moving train load is investigated. Since the proposed method directly utilizes the time-domain responses of the structure due to the moving vehicles, the extracting process for modal responses can be avoided, and the applicability of structural health evaluation can be enhanced. The feasibility of the presented method is verified via a numerical example of a simple plate girder bridge.

공용기간동안 철도교량의 안전성 및 사용성을 확보하기 위해서는 지속적인 감시를 통하여 교량의 구조적 성능을 유지하는 것이 필요하다. 구조물의 구조적 건전성을 감시하기 위하여 현재까지 개발된 대부분의 방법들은 모달 응답을 이용하고 있으나, 이러한 모달응답은 별도의 추출 과정이 필요하며 실제 구조물에서 얻을 수 있는 수가 제한된 다는 단점이 있다. 이 논문에서는 열차이동하중으로 인한 시간영역의 변형형상을 이용하여 자유진동응답에 기반한 손상평가방법의 적용성을 검토하였다. 검토된 방법은 이동하중으로 인한 시간영역의 변형응답을 이용하므로 별도의 모달 응답 추출과정이 필요 없어 실제 구조물에 적용이 용이하다. 제시된 방법의 적용성은 단순판형교 수치예제를 이용하여 검증하였다.

Keywords

References

  1. 주종완 (2006), "철도정책의 현황 및 발전방향," 제1회 미래철도 국제워크 : 철도산업의 미래와 기술발전, 고려대학교, pp.1-17
  2. 阿部允, 경갑수 (1996) "철도교의 피로와 유지관리," 강구조학회지, 제 8권, 제 3호, pp.92-102
  3. Sohn, H., Farrar, C. R., Hemez, F. M., Shunk, D. D., Stinemates, D. W., Nadler, B. R. (2003), "A review of structural health monitoring literature," Technicla Report LA-13976-MS, Los Alamos National Laboratory, US
  4. Ewins, D. J. (1984) Modal Testing : Theory and Practice, Research Studies Press, Hertfordshire, England
  5. Nam, D., Choi, S., Park, S., Stubbs, N. (2005). "Improved parameter estimation using additional spectral information," International Journal of Solids and Structures, Vol. 42, pp. 4971-4987 https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2005.02.017
  6. Sanayei, M., Onipede, O. (1991). "Damage assessment of structures using static test data," American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, Vol. 29, No. 7, pp.1174-1179 https://doi.org/10.2514/3.10720
  7. Choi, S., Stubbs, N. (2004). 'Damage identification in structures using the time-domain response,' Journal of Sound and Vibration, Vol. 275, pp.577-590 https://doi.org/10.1016/j.jsv.2003.06.010
  8. Kang, J. S., Park, S. K., Shin, S., Lee, H. S. (2005), "Structural system identification in time domain using measured acceleration," Journal of Sound and Vibration, Vol. 288, pp.215-234 https://doi.org/10.1016/j.jsv.2005.01.041
  9. Park, S. K., Park, H. W., Shin, S., Lee, H. S. (2008), 'Detection of abrupt structural damage induced by an earthquake using a moving time window technique,' Computers and Structures, Vol. 86, pp. 1253-1265 https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2007.11.003
  10. Stubbs, N., Kim, J. T., Topole, K. (1992), "An efficient and robust algorithm for damage localization in offshore platforms," ASCE 10th Structures Congress '92, San Antonio, Texas, US pp.543-546
  11. 황원섭, 조은상, 오지택, 김현민 (2006), "무도상 철도판형교의 동적응답 특성 및 보강 방안," 한국강구조학회 논문집, 제 19권, 제 3호, pp.281-290
  12. 김현호, 오지택, 송재필, 김기봉 (2005), "유한요소프로그램을 이용한 철도판형교의 동적거동," 한국철도학회 논문집, 제 8권, 제 3호, pp.228-234
  13. 한유진 (1998), "열차하중을 받는 교량의 수동진동제어," 서울대학교 토목공학과, 공학석사학위 논문