The needs for consistent maintenance for highway bridge has been increased in nowadays. This study is to investigate fundamental database about in-depth inspection for publishing the repair and strengthening methodology. It is because the maintenance budget should be used effectively for optimal maintenance of infrastructures. In order to investigate the maintenance history of highway bridges, the database of in-depth inspection from 1996 to 2012 was analyzed. For the superstructure type, PSC box girder bridge which was the most common among the concrete bridges in the inspection database was investigated.

In prestressed concrete (PSC) bridges, structural damage such as concrete cracks is related to the shift of the neutral axis due to the reduction in tendon forces. As such, monitoring the tendon force is important to maintain PSC bridges and prolong its remaining life. However, measuring the tendon force of PSC bridges in service is challenging. This study proposes a data fusion-based tendon force monitoring method using acceleration and strain responses. The proposed approach is validated using a PSC bridge model in the Pukyung National University.

시간이력해석은 구조물의 내진성능을 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있지만 해석 시간에 걸리는 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다. 역량스펙트럼 방법은 많은 수의 지진데이터에 대해 빠른 데이터 해석이 가능하지만 그 정확성에 대해서 아직 검증이 필요하다.본 연구는 가상의 PSC 박스교량에 대하여 역량스펙트럼 방법을 이용한 지진취약도 분석과 시간이력해석을 이용한 지진취약도 해석을 하고 이 두 방식에 대해서 비교하고자 한다.

경부고속철 PSC 박스 교량의 주행안정성 평가방법을 개발하기 위하여 동적 수치해석을 수행하였다. 교량과 차량의 상호작용력을 고려한 수치 모형을 적용하였다. 3차원 유한요소 뼈대요소를 적용한 교량과 38자유도로 상세하게 모형화된 차량은 공용 중인 KTX의 물성 사양을 적용하였다. 주행속도 500 km/h까지 10 km/h 일정 증가분으로 수치해석하여 차량의 각 방향의 회전각을 교량/일반 도상에서 해석하고 비교하였다. 비교된 회전각비는 기존의 주행안정성 설계기준에 보완될 수 있는 평가방법으로 판단된다.

To evaluate the traffic safety of PSC box bridge for high running speed up to 500km/h of KTX, a dynamic analysis of displacement spectrum on the bearings of bridge is needed concurrently with existing design specifications. Longitude/transverse directions of displacement spectrum are considered to analyze the dynamic structural behaviors of PSC bridges as well as harmonic running movements of KTX due to three mass; a cargo body, front/rear bogies and four wheel axises connected with two suspensions. KTX power train is modeled by 38 degree-of -freedom ; 6 degree-of-freedom for body and bogies, and 5 degree-of-freedom for wheel axises. The rotation spectrum of KTX resulted in the analysis will be focused on the design specification of KTX running on the bridge, for increasing its speed as a new evaluation standards of traffic safety.

To evaluate the traffic safety of PSC box bridge for high running speed up to 450km/h of KTX, a dynamic analysis of rotation spectrum on the centre of vehicle is needed concurrently with existing design specifications. All directions of rotation spectrum are considered to analyze the dynamic structural behaviors of PSC bridges as well as harmonic running movements of KTX due to three mass; a cargo body, front/rear bogies and four wheel axises connected with two suspensions. KTX power train is modeled by 38 degree-of -freedom ; 6 degree-of-freedom for body and bogies, and 5 degree-of-freedom for wheel axises. The rotation spectrum of KTX resulted in the analysis will be focused on the design specification of KTX running on the bridge, for increasing its speed as a new evaluation standards of traffic safety

To evaluate the traffic safety of PSC box bridge for increasing speed 450km/h of KTX, a dynamic analysis of KTX wheel force spectrum is needed concurrently with existing design requirements. The wheel force spectrum are considered the dynamic PSC box bridge behaviors as well as KTX running movements with advanced numerical model. KTX power train is modeled one body, two bogies and four wheel axis as 38 degree of freedoms. The difference of each wheel forces are evaluated for running speed on the bridge upto the increasing target speed to propose new evaluation standards of traffic safety.

Conventionally, the load carrying capacities of bridges have been evaluated from proof loading tests with test trucks by measuring static and dynamic response, such ad deflections or strains under known loading conditions. However, load carrying capacity of bridges was evaluated using the updated finite element (FE) model. To solve these problems, deflections or strains can not represent the bridge's health status as the bridge gets deteriorated. For example, deteriorated boundary condition results in small deflection or strain. The proposed method consists of ambient vibration measurement, experimental modal analysis, correction of the initial FE model based on the identified modal properties, and estimation of the load carrying capacity using the updated FE model. The proposed method has been verified through field tests on a prestressed concrete girder bridge by comparing with the result of the conventional truck loading tests.

In this study, we conducted Life-Cycle Reliability Analysis Classified by Structure Movements in Removal PSC Beam Bridge. in short, we secured experimental values of bridge design factor and perform a detailed behavior analysis of structure system. finally, we could accomplish an Life-Cycle Reliability Analysis with considering of an environmental factor and variability of loading. We defined limit state function by statistical method (Response Surface Method, RSM) and calculated confidence indicator and Probability of Failure using reliability interpretation technique(FORM). eventually, we could compute Performance Profile and compare deterioration form according to time history by structure movements.

고속철 교량의 동적응답을 보다 정밀하게 해석하기 위한 동적해석방법을 개발하였다. 차후 증가될 초고속(450km/h)을 포함하여 고속 주행하는 KTX 동력차에 의한 교량의 동적거동을 면밀한 속도변수분석과 정밀한 해석을 위한 고속철, 교량 그리고 궤도구조물의 상호작용을 포함한 수치모델을 구성하였다. 네 가지 40~25미터 단순지간의 PSC 박스교를 3차원 유한 프레임요소 모델로 개발하였다. 스펙트럼밀도함수로 산출된 궤도불규칙값과 궤도간 상이한 거리차이를 수치모델화 하였다. 고속철차량은(KTX) 38자유도로 구성하였다. 38자유도 모델은 3방향 변위와 상응하는 회전각을 고려하였다. 동적증폭계수는 다양한 불규칙 궤도, 켐버, 주행속도, 자갈도상과 같은 주행조건에 의해 결정된다. 이와 같은 동적증폭계수를 해석하기위한 Newmark-β 기법과 Runge-Kutta기법을 적용하여 고속철 속도별과 경간별로 면밀하게 비교 분석하였다.

PSC 박스 교량의 시공 중 거동 특성을 고려하기 위하여 뼈대 요소를 이용한 시공단계의 설계가 수행되고 있다. 그러나 PSC 박스 교량 중 곡선 램프교 등의 경우는 교량의 외측 및 내측의 변위 및 응력 값이 현저히 다르다. 따라서 PSC 박스 교량의 텐던량 및 시공 중 긴장력이 외측 및 내측에서 다르게 산정되어야 함에도 불구하고 현실적으로는 계산이 불가능하여 같은 양의 텐던과 부적절한 긴장력을 사용하고 있어 시공 중 항상 안전사고에 노출되고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 3차원 해석이 필수적으로 요구 되고 있으며 본 연구에서는 PSC 박스 교량의 해석 기법에 필요한 가정된 변형률 PSC 쉘 요소를 제안하고자 한다. 본 쉘요소에 사용된 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 재료 모델은 ACI 코드를 사용하였으며, 이 모델을 이용하여 3차원 시공단계해석을 수행하고 그 결과를 뼈대 요소와 비교하였다.

기존 USD 평가법은 단순지지 PSC I형 거더교량의 프리스트레싱 상향력을 간과함에 따라 내하력을 보수적으로 평가할 수 밖에 없는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 프리스트레싱 상향력 효과가 적용된 수정 강도설계법(MUSD)이 제안되었으며, 동일 대상교량에 대해 적용하여 기존 내하력 평가법과 비교분석하였다. 또한 활하중 계수를 이용한 비선형 FRM 해석에 의한 내하율 평가방법이 새로 제안되어 기존 실험 및 해석적인 연구와의 비교를 통해 단순지지 PSC I형 거더교량에 적용가능한 합리적인 내하력 평가방법을 제시하였다. 평가결과, 본 연구에서 제안한 MUSD 내하력 평가법은 기존 USD 평가법에 비해 단순지지 PCS I형 거더교량의 내하율을 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 분석되었으며, 특히 비선형 유한요소 해석법에 의한 내하력 평가법은 PSC 교량구조물의 전반적인 구조거동 분석과 함께 해당 교량구조물의 내하력을 다각도로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.

교량의 거동은 교량의 지간 및 노면조도, 주행차량의 중량, 주행속도등 여러 요인들에 의해 달라지므로 교량의 동적거동을 정확히 예측하여 반영하기는 매우 어렵다. 우리나라 표준 시방 기준은 이러한 동적효과를 충격계수로 정의하고, 활하중에 충격계수를 곱하여 설계하중을 증가시키는 방법으로 동적효과를 고려하고 있다. 그러나 각 나라별로 충격계수를 적용하는 방법이 다르고, 아직까지도 명확하게 규명하지 못하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 현재 사용 중인 PSC-I 거더교에 대하여 주행차량에 의한 동적 특성을 규명하기 위하여 동적재하, 정적재하, 의사정적재하시험을 이용하였다. 현장 재하시험에서 얻어진 결과를 통해 재하 속도에 따른 변위와 Strain관계를 찾을 수 있었으며, 이를 바탕으로 현재 논란이 있는 국내의 충격계수에 관한 경험식에 대하여 보다 합리적이고 실제적인 거동이 포함되도록 일조하는데 본 연구의 목적이 있다.

재하시험은 교량의 내하력을 측정하는 효과적인 방법이다. 국내에서 교량의 내하력평가는 계측값과 해석값을 비교하여 산정된 응답보정계수를 사용하여 산정한다. 본 논문에서는 통행차량에 의한 응답보정계수를 결정하는 방법을 개발하였다. 제안된 방법은 차량효과를 고려하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션의 결과에 기반을 두었다. 제안된 방법과 기존 방법의 비교결과는 제안된 방법이 교량의 공용 내하력을 비교적 잘 예측한다는 것을 알 수 있다.

일반적으로 PSC 교량은 여러개의 강선을 포함하며, 이러한 강선들의 긴장순서에 따라 정착부의 파열력의 크기는 좌우된다. 그럼에도 불구하고 강선긴장순서에 대한 연구부족으로 강선긴장시 긴장순서를 설계자의 경험이나 직관에 의하여 결정하고 있다. 본 연구에서는 정착부의 파열력을 산정하는 여러 방법에 대하여 고찰한 후, 가장 합리적인 해석방법을 선택하여 PSC 교량중에서 가장 대표적인 PSC빔교와 PSC박스거더교에 대하여 해석을 통한 합리적인 긴장순서를 결정하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 PSC교량 정착부의 파열력을 최소화하는 강선긴장순서 결정에 유용한 방법이 될 것이다.