In this study, to verify the validity of the dynamic responses of cables with the image processing technique, the lift-off test and vibration method (Vision-based System) were used to measure the cable tensions, and the results were compared and analyzed.

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.

본 연구는 교량의 상시계측자료인 고유진동수 및 고유모드를 기준으로 계측기반모델을 구성하고, 구조해석을 수행하여 교량 공용상태에서 사장케이블 장력평가를 수행하였다. 케이블 설치 위치에 따라 하중유형별 케이블 장력이 다르다는 것을 알 수 있다. 고정하중과 활하중에 의한 케이블 계측장력은 케이블 설치위치에 따라 차이가 크지 않으나 설계하중을 적용한 해석결과보다 큰 값을 나타낸다. 계측기반모델에 대한 케이블장력분포는, 설계모델에 대한 장력보다 크지만, 계측장력과 유사한 분포를 나타낸다. 그러므로 장기거동을 고려하여 사장교 케이블설계는 계측기반모델의 해석결과를 반영할 필요가 있다. 이를 위하여 많은 계측자료를 이용한 장기거동 분석연구가 요구된다.

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.

This study presents a new estimation method for cable tension considering the initial deflection, the natural frequency changing, and the initial curvature shortening of an oscillating cable in the existing estimation formulas. The re-estimation for the cable-stayed Alamillo Bridge in Spain shows that the new procedure estimates tension force of the cables more accurately.

This study presents a method to monitor cable force using an Imote2/SHM-DAQ sensor node and a PZT sensor. The following approaches are carried out to achieve the objective. Firstly, the principle of piezoelectric material (e.g., PZT) as a strain sensor is reviewed. According to its piezoelectric features, the use of PZT sensor for strain measurement of a stay cable is presented. Secondly, the design of the data acquisition sensor node Imote2/SHM-DAQ is described. The sensor node is used to monitor strain-induced voltage from the PZT sensor. The advantages of the system are cheap, and enable for wireless communication and automated operation. Finally, the feasibility of the sensing system is evaluated on a lab-scale stay cable.

본 연구에서는 대공간 구조물로서 2002년 건축된 6개 월드컵경기장 인장케이블의 특성과 관련하여 케이블의 고유진동수와 이를 이용한 기존 이론식들의 적용성에 대하여 실험적으로 검토하였다. 실험결과, 케이블의 휨강성을 고려함으로서 8%이내의 정확도를 가지고 케이블의 인장력을 추정할 수 있는 것으로 나타났으나 휨강성의 영향이 큰 범위(ξ≤7)에 있어서는 추정오차가 증가하는 경향을 나타내고 있어 이 범위에 대해서는 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료되며, 다중진동모드를 사용하더라도 단일진동모드를 사용하는 경우와 비교하여 장력추정 오차는 크게 개선할 수 없는 것으로 나타났다.

교량 지지용으로 사용되는 강재 케이블에 대한 장력측정은 교량 안전관리의 중요한 측정항목이다. 현재 케이블에 걸린 장력을 진동법과 로드셀로 측정하고 있으며, 최근에는 선진국에서 자기적 방식에 의한 장력측정 방법을 연구하여 이에 대해 여러 가지 결과물을 제공하고 있다. 그러나 아직 우리나라에서는 이에 대한 체계적인 연구가 수행되지 않고 있어 자기적 방식에 의한 장력측정 연구를 시작하였으며 장력측정 정밀도 향상을 위해 연구하고 있다. 자기적 방식의 장력측정에서 강재 케이블 내의 온도와 자기장에 대한 영향을 검토해야 한다. 금번 논문에서는 온도에 따라 장력센서의 출력특성을 시험하였고 주어진 자기장에서 온도보정계수를 도출하였으며 시험실 내의 장력측정 시스템에 보정계수를 적용하여 케이블 장력에 따른 장력센서의 출력특성에 대한 시험 결과를 분석하고 평가하였다.

이 연구에서는 사장교의 시공 중 장력보정을 위한 최적 변위계측 위치(OLD) 결정법을 제안한다. 변위 민감도를 구하여 Fisher Information Matrix(FIM)를 정식화하였고, 이를 이용한 유효독립분포벡터(EIDV)를 계산하여 최적 변위계측 위치의 우선순위를 결정하였다. 결정된 최적 변위계측 위치의 효율성과 신뢰성을 검증하기 위하여 사장교에 대한 수치예제를 수행하였다. 변위를 사용한 FIM을 정식화하여 이의 결과를 변위 민감도를 사용한 결과와 수치예제를 통해 비교하였다. 또한 변위 측정오차와 케이블 길이오차가 장력 보정에 미치는 영향을 Monte Carlo 기법을 사용하여 통계적으로 분석하였다.

본 연구에서는 사장교의 케이블 장력을 장기적인 관점에서 보다 효과적으로 분석하고 모니터링할 수 있는 케이블 장력 모니터링 시스템을 개발하는 연구를 수행하였다. 제안된 모니터링 시스템에는 실시간 동적 데이터에서 일정 대상시간 동안의 가속도 데이터를 선정하고, 이를 고속 푸리에 변환 알고리즘에 적용하여 주파수 분석한 결과를 평균하여 일반화시키는 신호해석이론이 적용되었다. 제안된 케이블 장력의 모니터링 시스템의 적용성을 평가하기 위하여 실제 공용중인 사장교에 대한 현장재하시험을 실시하였다. 현장계측을 통한 수동으로 계산된 장력과 모니터링 시스템의 강제저장 기능을 통해 저장된 데이터를 수계산하여 반자동으로 계산된 장력을 비교한 결과, 장력차이가 1% 이내로 발생하였고, 제안된 모니터링 시스템에서 자동으로 계산된 장력을 비교한 결과에서는 약 5% 범위의 무시할만한 차이로 나타나 본 연구에서 제안된 사장교 케이블 장력 모니터링 시스템의 신뢰도를 검증하였다.

본 연구는 케이블의 초기길이를 조절하여 케이블 배치가 끝난 후 발생한 장력과 목표장력을 서로 일치시킬 수 있는 초기길이 수정법을 제시하였다. 케이블 지지교량에 대해 정확한 초기길이를 결정하기 위하여 본 연구는 탄성현수선 케이블 요소를 사용하였다. 검증 예제를 해석한 결과 목표장력에 따라 이를 만족하는 초기길이를 결정할 수 있었고 케이블 교량에 대해서도 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 초기길이를 수정하는 본 연구의 방법을 이용하면 목표장력을 도입할 수 있을 것으로 판단된다.