이 논문에서는 보행교의 진동 사용성 평가에 있어서 보행자의 이동 질량 관성 효과의 고려 여부, 보행 패턴 등을 고려한 보행 시나 리오 등에 따른 해석 결과를 제시하고, 그에 따라 보행교 설계 단계에서 동적 유한요소 해석을 통한 진동 사용성 평가에 있어 적절한 해석 방법과 유의점을 제안한다. 지간 40m의 강합성 박스 단면을 갖는 단경간 단순교 형식의 보행교에 대하여 보행자 밀도, 보행 속 도, 임의 보행, 동기화 보행 등을 고려한 보행 시나리오에 대한 가속도 응답을 분석한다. 해석 결과 고정 질량 해석 방법은 임의 보행 시 나리오 해석에서 이동 질량 해석과 큰 차이를 보이지 않으며 진동 사용성 평가시에는 더 넓은 진동수 대역을 가진할 수 있는 임의 보행 시나리오를 고려하는 것이 바람직할 수 있음을 보였다.

슬라이딩 궤도는 콘크리트 궤도와 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 레일신축이음장치와 같은 특수 장치를 적용하지 않고도 궤도-교량 상호작용 효과를 효과적으로 저감시킬 수 있는 새로운 궤도 시스템으로 개발되고 있다. 이 논문에서는 장경간 교량에 슬라이딩 궤도와 레일신축이음장치를 각각 적용한 경우에 대하여 궤도-교량 상호작용해석을 수행하고 그 결과를 비교 검토하였다. 대상교량은 상호작용 효과를 극대화하기 위하여 9경간 연속 PSC교와 2경간 연속 강합성교를 포함하며, 총 연장 1,205m, 최대 고정지점간 거리 825m인 장경간 교량을 선정하였다. 해석결과 슬라이딩 궤도는 레일신축이음장치를 적용한 경우보다 레일 부가 축력이 더 작은 것은 물론, 지점부에 재하되는 수평 반력 또한 작게 나타나 궤도-교량 상호작용 저감 효과가 뛰어난 것으로 확인되었다. 반면 슬라이딩 궤도는 온도하중에 의해 높은 슬래브 축력이 발생되므로, 궤도 설계 시 슬래브 축력에 대한 단면 설계에 주의를 기울일 필요가 있다.

장경간 교량의 낮은 감쇠비로 인하여 발생하는 구조물의 진동은 구조물의 안전성 및 사용성에 부정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 시공 중인 교량에 지배적으로 발생하는 연직 방향 진동을 제어하기 위하여 능동형 질량댐퍼(AMD)를 연구하였다. 대상 사장교의 동특성을 조사하기 위하여 모드 해석이 수행되었으며 이를 바탕으로 제어 성능과 설치 공간에 적합한 AMD를 설계하기 위하서 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어 알고리즘을 사용하였다. 성능 검증을 위하여 건설 단계의 대상 구조물과 AMD를 1/10.5의 상사비로 축소시킨 시작품을 설계, 제작하였으며, 시스템 식별을 수행하여 Linear Quadratic Gaussian (LQG) 제어 알고리즘을 적용하였다. 성능 실험 결과 AMD 제어 시에 높은 제어 효과를 구현하였으며, 실험 결과를 수치해석과 비교를 통하여 제어기 설계의 타당성을 확인하였다.

도시하천교량은 하천변 이용의 증가에 따른 노출빈도가 높아지고 도시경관 이미지 형성에 있어서 중요한 랜드마크 역할을 하고 있다. 본 연구는 대전시 3대하천의 거더교량을 대상으로 교량경간장이 도시교량 경관의 선호도에 미치는 영향을 밝혀 도시 및 도시하천의 주 경관 형성요소로서 교량경관의 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 연구방법으로는 문헌조사방법으로 기존의 연구논문과 이론에 관한 서적들을 통해 교량의 개념과 분류를 고찰하고 교량경관이 가지는 미학이론과 교량의 미적구성요소들을 살펴본 후 교량경관 평가 시 시각적인 요소로서 주의해야할 시점과 구도에 대해 고찰하였다. 그리고 경관분석 및 평가방법에 관한 이론을 고찰, 정리하여 교량경관평가 모형을 설정하였다.연구의 결과, 34개의 교량경관 이미지 중 ‘도시적인’ 평균이 가장 높게 나온 이미지는 건물이 전체 경관에서 차지하는 비율이 높았다. 34개의 교량경관 이미지가 ‘도시적인’ 설문을 통해 5개의 유형으로 구분되어 졌다. 요인1과 요인4가 ‘도시적인’ 평균이 가장 높게 나타났고 요인2가 ‘도시적인’ 평균이 가장 낮게 나타났다. 2개의 변수로 시뮬레이션하여 총 10개의 슬라이드를 가지고 선호도 조사를 실시한 결과, 시뮬레이션한 경관 중에서 경간장 3:4:4:3의 비율이 도입된 경관의 선호도가 비교적 높게 나타나고 있으며 하천의 폭과 교장에 따라 다른 선호도를 보였다. 본 연구결과 교량 설계시 교량이 가지는 원래의 기능에 충실한 동시에 교량 형태의 미학적인 측면에서의 아름다움도 중요하지만 교량의 경간장과 주변경관과의 조화를 통해서도 교량의 아름다움을 전달할 수 있다고 판단된다.

PURPOSES: The purpose of this study is to evaluate physical properties, durability, fatigue resistance, and long-term performance of poly-urethane concrete (PU) which can be possible application of thin layer on long-span orthotropic steel bridge and to check structural stability of bridge structure. METHODS : Various tests of physical properties, such as flexural strength, tensile strength, bond strength and coefficient of thermal expansion tests were conducted for physical property evaluation using two types of poly urethane concrete which have different curing time. Freezing and thawing test, accelerated weathering test and chloride ion penetration test were performed to evaluate the effect of exposed to marine environment. Beam fatigue test and small scale accelerated pavement test were performed to assess the resistance of PU against fatigue damage and long-term performance. Structural analysis were conducted to figure out structural stability of bridge structure and thin bridge deck pavement system. RESULTS: The property tests results showed that similar results were observed overall however the flexural strength of PUa was higher than those of PUb. It was also found that PU materials showed durability at marine environment. Beam fatigue test results showed that the resistances of the PUa against fatigue damage were two times higher than those of the PUb. It was found form small scale accelerated pavement test to evaluate long-term performance that there is no distress observed after 800,000 load applications. Structural analysis to figure out structural stability of bridge structure and thin bridge deck pavement system indicated that bridge structures were needed to increase thickness of steel deck plate or to improve longitudinal rib shape. CONCLUSIONS: It has been known that the use of PU can be positively considered to thin layer on long-span orthotropic steel bridge in terms of properties considered marine environment, resistance of fatigue damage and long-term performance.

초장대 사장교 Prototype 설계를 위한 내풍구조 특성을 분석하기 위하여 기존 장경간 사장교의 가설계 및 완성계에 대한 동적구조특성을 분석하고, 가상의 1,500m급 초장대 사장교의 동적구조특성을 추정하여 풍동실험을 수행함으로써 내풍안정성이 우수한 보강형 단면을 도출하였다. 경제성을 고려하여 유선형 강박스 보강형 단면을 가진 주경간장 1,200m의 초장대 사장교를 Prototype 설계안으로 선정하였으며, 가설단계를 포함한 3차원 공탄성모형에 대한 풍동실험을 수행하고, 국내외 대표적인 장경간 사장교와 풍응답 특성을 비교 검토한 결과 설계풍속이내에서 와류진동이나 플러터와 같은 유해한 진동현상이 발생하지 않으므로 Prototype 설계안은 우수한 내풍구조 특성을 가지고 있는 것으로 평가된다.

본 연구의 목적은 지진발생 시 발생할 수 있는 초장대교량의 관리기준을 기반으로 하여 비상대응절차를 정의하고, 지진의 레벨(Level)별 비상대응 알고리즘을 개발하여 구조물의 센서와 연동하는 교량재난관리시스템인 BDMS(Bridge Disaster Management System) 개발이다. 지금까지의 초장대교량의 지진에 대한 방재시스템은 메뉴얼(Manual) 중심의 방식이며 패쇄적인 시스템을 활용하였으나 본 연구에서는 IT 기술을 접목하고 인터넷 기반의 개방적 시스템을 활용하여 보다 실용적인 시스템으로 개발하였다. 또한 교량관리자별로 업무를 할당하고 그 절차마다 수행해야할 임무를 AAD(Activity Action Diagram)을 통하여 명확하게 규정하였다. 3D 상황판 기능을 제공하여 지진재난 뿐 아니라 다른 자연재난의 중복 발생 시에도 적절한 초기 대응이 가능하도록 설계하였다. 시나리오를 기반으로 비상대응 주체별로 행동요령을 정의 하고 비상대응절차를 구축하여 이를 시스템화한 BDMS을 개발 활용한다면 기존의 경험적, 매뉴얼 중심의 대처방식에서 신속성, 효율성을 가진 지진 재난 방제시스템을 갖게 될 것이다.

본 연구는 교량 중에 장대교량을 대표하는 현수교에 대한 설계 시 고려요소인 중앙경간과 새그비의 변화에 따른 경관선호도를 파악하고 경관선호도와 이미지요인과의 관계, 설계요소와 이미지요인과의 관계를 SD법을 적용하여 교량의 이미지 특성을 파악함으로써 경관적 환경을 조성할 수 있는 방안을 제시하는데 연구의 목적이 있다. 교량경관에 대한 경관적 선호도를 분석한 결과 교량의 중앙경간의 길이가 길어질수록 선호하는 새그비의 범위는 줄어드는 것으로 보아 중앙경간이 길어질수록 낮은 새그비를 선호하며, 중앙경간이 길어질수록 경관선호도가 높아짐을 알 수 있었다. 경관선호도와 이미지요인에서는 경관선호도가 높은 새그비의 속성에는 "안정성" "조형성" "심미성"과 모두(+)상관관계에 있지만 "조형성"의 영향이 미비하였다. 설계요소와 이미지 요인과의 관계에서는 중앙경간과 새그비의 요인에는 "안정성"이라는 요인과 더 관계되어 있었으며, 새그비가 낮아질수록 중앙경간이 길어질수록 "안정성"이 높게 평가되었다. 이 결과, 경관적으로 선호하는 이미지의 특성 중 "조형성"의 이미지 특성이 미비한 것으로 나타나 "조형성"의 이미지특성의 부각을 위해 중앙경간과 새그비의 비례요소가 아닌 균형과 대칭의 요소의 변화를 주어 보완실험을 하였다. 그 결과 3주탑현수교와 새그의 좌우대칭이 다른 현수교가 "조형성"의 이미지 특성이 더 부각되는 결과를 볼 수 있었고, 추후에 현수교의 경관설계를 할 때 비례요소뿐만 아니라 균형과 대칭의 요소도 고려하여 설계 시 반영하여야 할 것이다.

기존 구조물의 내진보강을 경제적으로 수행 위해서는 내진성능을 보다 정확하게 평가하는 것이 필요하다. 우리나라 도로교의 내진성능은 "기존교량의 내진성 평가 요령"에 의해 평가되고 있으며, 이는 이를 활용할 당시 기술자의 기술수준을 고려하여 비교적 간단한 방법이 채택되었다. 최근에는 입력지진의 불확실성을 고려하여 내진성능을 확률적으로 평가하는 연구가 많이 수행되고 있다. 일반적으로 구조물은 지반의 영향을 무시하고 모델화되거나 때로는 지반을 탄성스프링으로 모델화하여 응답에 대한 지반의 영향을 고려하고 있다. 그러나 지반도 지진시 비선형특성을 나타내므로 교량의 응답특성을 보다 정확하게 평가하기 위해서는 이를 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 지진세기에 따른 지반의 비선형성을 등가의 선형스프링으로 모델화하여 6경간연속교를 대상으로 하여 지진해석을 수행하였으며, 교각의 파괴 및 낙교에 대한 지진취약도의 특성변화를 확률적으로 평가하였다.

기존의 해상교량 기둥의 외부보강에 따른 연구들은 현재까지 주로 중앙점 재하에 따른 성능을 평가하였다. 하지만, 장대교량의 기둥은 정확한 중심축을 기준으로 축하중을 받는 경우와 편심으로 인한 큰 모멘트가 동시에 작용하는 경우가 많이 발생한다. 이 연구에서는 해상장대교량의 고강도 철근콘크리트 기둥의 하중재하 위치와 2가지의 보강 재료인 탄소섬유 및 고성능 유리섬유를 각각 보강하여 그 효과를 분석하였다. 실험에 사용된 12개의 기둥 실험체는 모두 같은 크기로 제작 및 실험을 하였다. 그 중 6개 실험체의 횡보강 철끈은 띠철근으로 배근하였으며, 그 외 6개의 실험체는 나선철근으로 매끈하였다. 그리고 각각 3겹의 탄소섬유 및 고성능 유리섬유를 적용하여 감싸기 방법으로 보강하였다. 실험변수는 하중재하 위치에 따른 철근의 보강행태 및 보강재료가 고려되었다. 실험결과, 편심축에 따른 하중재하 기둥부재는 중심축 하중재하에 비해 최대 파괴하중이 감소하였지만 고성능 유리섬유를 보강한 기둥부재는 축하중 및 편심하중에서 탄소섬유를 보강한 경우보다 내력과 연성이 우수하였다.

자려진동인 플러터는, 한계풍속을 초과하면 그 진폭이 급격히 발산되는 공력불안정 현상으로서, 조사풍속이 내에서 플러터 발현을 억제하는 것이 장대 현수교의 설계상 가장 중요한 과제라고 할 수 있다. 장대 현수교에 있어서 이러한 플러터 발현을 억제하기 위해서는, 2차원 보강형의 플러터 거동특성과 다자유도/다중모드를 고려한 연성플러터의 발현 메커니즘을 엄밀히 파악할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 단경간 장대 현수교(경간장 1150m)를 대상으로, 다양한 영각을 고려한 2차원 보강형 단면의 플러터 거동특성과 공력탄성 에너지의 개념에 기초한 다자유도/다중모드 연성플러터 특성을 검토하였다. 검토결과, 목표 한계풍속인 72m/s를 상회하는 플러터 거동특성을 확보하고 있음을 확인하였다.

본 연구는 바람의 난류에 의한 장대교량의 피로 및 사용성에 문제를 야기시킬수 있는 버페팅 현상에 대해 주파수 영역에서의 해석적 연구를 수행하였으며, 유한요소방법과 램던 이론에 의해 바람의 파워스펙트럼, 변동특성 및 교량 구조물의 응답을 산정하였다. 바람의 난류에 의한 버페팅 응답을 해석할 수 있는 전산 해석기술을 개발하였으며, 개발된 해석 프로그램을 통하여 예제를 수행하였다. 단순지지된 보 구조물에 대한 버페팅 응답을 수행하였으며, Scanlan의 해석방법과 비교, 검토한 결과 잘 일치하였다 . 끝으로 2경간 연속 사장교에 대한 해석을 수행하였다.

본 연구는 최적설계 프로그램에 의해 PSC 박스 거더교를 최소경비로 자동 설계하고, 이를 다양한 Type의 교량 형식에 적용하여 강교나 콘크리트교량에 사용되는 일반적인 사항들이 PSC 교량에 어느 정도 부합이 되는지 검토하였다. 즉 연속교에서 부등 경간 분할교량과 등경간 분할교량을 비교하여 적정한 부등 경간 분할 비율을 산정하였고, 시대별ㆍ시방서별로 달리하는 하중계수가 PSC 박스 교량의 최적설계에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 철근 콘크리트 교량 및 강교에 미관적으로 수려하고 재료 절감에 효과를 보이는 변단면을 PSC-박스형 거더교에 적용하여 보았다. 사용된 최적설계 프로그램은 축차 무제약 최소화 기법을 이용하였고, 설계과정에서 설계점들이 설계가능 영역밖에 있더라도 허용할 수 있도록 Kavlie가 제안한 확장 벌칙함수를 도입하였다. 또한 설계점들의 탐사 방법은 Powell's direct search method를 사용하며, 설계시간을 단축시키기 위해 설계점 변화에 따른 단면력 변화를 gradient를 이용하여 근사화 시키는 방법을 사용하였다.