이 연구에서는 교량의 모드자료를 이용한 구조해석모델의 개선에 관하여 연구하였다. 교량의 초기해석모델은 도면 및 현장조사결과를 바탕으로 작성되므로, 시간에 따라 손실된 강성의 영향 및 경계조건 등을 합리적으로 반영하기 어려우며, 따라서 구조물에 대한 정적 혹은 동적실험을 수행하고, 그 결과를 반영하여 해석모델을 개선하는 것이 바람직하다. 이 연구에서는 구조물의 고유주파수 및 모드형상 등의 모드특성을 바탕으로 추계론적 최적화 기법인 유전자 알고리즘을 이용하여 해석모델을 개선하고자 하였다. 임진강교 및 행주대교에 대한 동적실험 자료를 이용하여 교량의 모드특성을 추정하였으며, 추정된 모드특성을 바탕으로 유전자 알고리즘을 이용하여 수치해석모델을 개선하였다. 개선된 모델을 사용하여 해석한 결과, 초기해석모델에 의한 해석결과보다 실험으로 추정한 모드특성에 가까움을 확인하였고, 이로부터 개선모델의 합리성을 검증하였다.

내진상세가 적용되지 않은 철근콘크리트 교각의 거동특성 및 내진성능을 살펴보기 위해서 축소교각모형실험을 수행하였다. 횡방향 철근이 심부를 구속할 만큼 충분히 배근되어 있지 않은 중심 원형 단면의 실교각을 대상으로 기초 상단의 소성 힌지 부위에서 겹침이음이 된 주철근을 사용했을 때와 연속철근을 사용했을 경우로 구분되도록 철근상세를 결정하였다. 이에 따라 3기의 축소교각시험체를 제작하여 수직방향 축하중을 가한 상태에서 준정적 반복하중을 재하하는 실험을 수행하였다. 실험결과를 통해서 겹침이음이 있는 교각시험체는 연성거동을 하지 않지만, 겹침이음이 없이 연속철근을 사용한 교각시험체는 어느 정도의 한정연성거동을 하는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 이동제한장치가 있는 연속교의 지진응답특성을 고찰하였다. 일점고정연속교에 있어서 이동제한장치는 교각이 탄성거동을 하는 경우 교축방법 수평력 분산기능이 있으며 교각하부에 소성힌지가 발생하거나 내진분리베어링이 있는 경우에는 최대변위 및 비탄성거동에 따른 잔류변위제한에 매우 효과적이다. 상부구조와 이동제한장치의 충돌시 발생하는 충격력은 완충재의 사용으로 상당히 감소시킬 수 있다. 이동제한장치의 설치위치 및 이격거리는 이동제한장치가 설치될 하부구조의 강성 및 강도와 온도변화, 급제동력, 작은 지진발생시 충돌여부, 신축이음장치유간 등을 고려하여 결정되어야 한다.

본 연구에서는 국내기존 철근콘크리트(RC) 교각의 구조적 특성을 조사.분석하여 단면강도와 변형성능에 미치는 영향을 규명하였으며 이와같은 특성을 고려한 내진성평가절차를 제시하였다 기존 RC교각의 내진성평가를 위해서는 단면휨강도를 지배하는 구요소인 작용축력과 주철근비 및 주철근강도 주철근 항복후 부재변형성능과 전단강도를 지배하는 횡철근비 및 앵커상세 그리고 주철근 부착파괴를 결정하는 주철근의 이음부위치에 대한 상세조사가 요구된다. 국내기존 RC교각은 대부분 횡철근의 앵커가 부적절하고 주철근의 위치가 소성힌지부에 위치하고 있으므로 휨연성거동을 위한 변형성능이 충분히 확보되어있지 못하다 따라서 여기서 제시된 평가절차는 기존 연속교 고정단교각의 내진성평가를 수행하고 그에 따른 적절한 내진보강을 하여 지진에 대한 안전성확보 하는 데 도움이 될 것으로 판단된다.

이동제한장치는 내진분리된 교량 또는 교각에 소서인지가 발생하는 다경간연속교에 있어서 지진에 의한 교축방향 최대변위 및 잔류변위를 제한함에 있어 매우 효과적이다 교축방향의 수평변위가 이동제한장치에 의해 제한되는 경우 상부구조의 최대변위를 예측하기 위해서 비선셩동적해석을 설계에 실무적으로 사용하기에는 시간소요 및 해석상 어려움이 있다 본 연구에서는 등가탄성해석방법과 가속도-변위 스펙트럼을 이용한 간단한 이동제한장치 설계절차를 제시하였다 여기서 제시된 방법은 이동제한 장치의 설치위치 및 이격거리를 결정함에 있어 매우 효율적으로 사용할 수 있을 것이다.

국내의 설계지진은 상대적으로 작은규모 이지만 일점고정 연속교에 있어서는 지진시 교축방향의 고정지점에 상부구조의 모든 관성력이 집중됨에 따라 그 교각과 기초구조에는 상당히 큰 교축방향 수평력이 작용하게 된다. 기존의 교량의 내진설계 방법에서는 교각의 비탄성거동에 의존하는 수정응답계수를 사용하여 교각의 설계하중을 낮추어 설계에 사용하고 있으나 이는 교각의 비탄성거동으로 인한 손상과 그에 따른 큰 상부구조의 변위를 초래할 가능성이 있다. 본 연구에서는 내진분리베어링이 설치된 교량의 비선형 동적 방법을 제시하고 대표적인 내진분리베어링인 lead-rubber 베어링을 고정받침대신 사용하였을 경우 국내 설계 응답스펙트럼에 상응하는 지반운동하에서 교량의 응답특성을 살펴보았다. 내진분리베어링이 설치된 교량의 비선형 동적해석을 통해 1초이하 주기의 교량에 있어서 lead-rubber 베어링의 사용은 상당한 교축방향의 수평력 감소효과를 가져오며 상부구조의 수평변위도 그리 크지 않음을 보였다. 따라서 교량의 내진설계시 내진분리베어링의 사용으로 경제성과 내진안전성을 동시에 얻을 수 있을 것이다.