Stay cables, such as are used in cable-stayed bridges, are prone to vibration due to their low inherent damping characteristics. Several methods have been proposed and implemented to mitigate the cable vibration, though each has its limitations. Recently some studies have shown that semiactive dampers can potentially achieve performance levels nearly the same as comparable active devices with few of the detractions. This thesis presents the results of a study to evaluate the performance of semiactive dampers for mitigating the vibration of stay cables in analytical and experimental ways.
In analytical study on semiactive cable vibration control, four recently proposed semiactive control algorithms are formulated for use with shear mode MR damper and the performances of each semiactive damping systems are compared with passive control systems and the other semiactive control systems.
In experimental study on semiactive cable vibration control, the full-scale stay cable, which is the same as used for the in-service cable-stayed bridge in Korea, is considered. Semiactive control system which consists of digital controller, experimental sensors, and MR dampers is established. The performances of the several control strategies for the semiactive control system have been compared with those of the passive-type control systems employing MR dampers.
사장케이블은 감쇠비가 매우 작기 때문에 풍하중과 활하중에 의한 진동에 매우 민감하다. 이에 따라 사장교의 안정성과 사용성에 있어서 케이블의 진동제어가 중요한 문제로 대두되었다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 공기역학적 방법이 소극적으로 사용되어 왔으나, 최근 감쇠기를 설치함으로써 케이블의 진동을 효과적으로 제어할 수 있다는 연구 결과들이 발표되었다. 특히 반능동 제어 장치는 수동 감쇠기보다 우수한 효과를 발휘하면서, 동시에 능동 제어 장치의 단점을 보완하여 케이블의 진동제어에 매우 효율적인 진동 제어 시스템이다. 본 논문에서는 수치 해석과 실험을 통하여 이러한 반능동 제어 장치를 케이블에 설치하였을 때의 감쇠 성능을 비교 분석하였다.
우선 수치해석을 수행하여 최근에 제안된 다양한 반능동 제어 알고리즘과 전단모드 MR 감쇠기를 이용한 사장 케이블의 반능동 제어 시스템의 성능을 분석하고 각 알고리즘의 성능을 수동 제어 시스템과 비교하였다. 그 결과 반능동 제어 시스템은 사장 케이블에 장착되었을 때, 수동 제어 시스템과 비슷하거나 뛰어난 성능을 보임을 확인 하였다.
수치해석에 기반하여 실 규모 사장 케이블에 반능동 제어 시스템을 구축, 그 성능을 평가하였다. 반능동 제어 시스템은 센서를 통하여 케이블의 거동을 인식하고 제어 알고리즘에 따라 반능동 MR 감쇠기의 특성을 변화시켜 케이블의 진동을 억제하게 된다. 실험 결과, 반능동 제어 시스템을 케이블 진동 감쇠 성능과 수동 제어 시스템의 감쇠 성능이 유사하였는데, 이는 케이블의 강한 비선형성을 제어 알고리즘에 포함시키지 못한 것과 부적절한 MR 감쇠기의 용량으로부터 기인한 것으로 사료된다.
