본 논문에서는 PSC 거더의 긴장력을 계측하기 위한 EM 센싱 기법을 다양한 PS 텐던에 적용하기 위하여 PS 강종별 긴장력 변화에 따른 자기이력 모니터링 결과를 소개한다. PSC 교량의 성능평가에 있어 PS 텐던의 긴장력은 매우 중요한 인자이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증하고 그 이후에는 긴장력 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이를 계측하기 위하여 EM 센서를 이용하여 긴장력을 계측하는 기법에 대한 연구가 이루어지고 있으나 PSC 거더에 사용되는 모든 PS 텐던에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 이에 본 연구에서는 PSC 교량에 주로 사용되는 B, C, D종 PS 텐던에 대해 EM 센싱 기법을 적용하기 위하여 각 강종별 긴장력에 따른 자기 이력 변화를 모니터링하였다. 이를 위해 B종 12.7mm, C종 15.2mm, D종 15.2mm PS 텐던 시편에 50, 100, 150, 180kN의 긴장력을 도입하고 각 긴장력 단계마다 자기 이력 곡선을 EM 센서를 통하여 계측하였다. 계측 결과 각 긴장력 단계마다 그 투자율이 정량적으로 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 B, C 종의 경우 단면적이 달라 선형회귀분석식의 상수는 상이하지만 유사한 기울기를 가지고 변화하고 D종의 경우 다른 강종과 다른 기울기를 가지고 변화하는 것을 확인하였다.

이 연구에서는 FBG센서가 내장된 강연선을 포스트텐션 UHPC 교량(길이 11.0m, 폭 5.0m, 높이 0.6m)에 적용하고 약 1년간의 긴장력 장기모니터링 결과를 정리하였다. 그리고 초기 도입 긴장력과 차량재하시험을 통하여 콘크리트 내부 강연선의 긴장력 변화를 계측하고 계측결과에 대한 분석을 수행하였다. 연구결과, 이 연구에서 제안하는 콘크리트 내부 긴장력 측정방법이 공영 중인 교량에서 외력으로 인한 콘크리트 내부의 작은 프리스트레스 변화를 효과적으로 측정할 수 있음을 알 수 있었다. 아울러 장기 계측결과를 이용하여 응력변화에 의한 유효변형률을 정확하게 얻기 위해서는 온도보정에 사용되는 열팽창계수의 선택이 매우 중요함을 알 수 있었다.

본 논문에서는 프리스트레스 콘크리트(PSC) 거더교의 긴장력 손실을 예측하기 위한 진동기반 모니터링 체계를 제안하였다. 제안한 체계는 긴장력 손실 경보 단계와 긴장력 손실 정도를 평가하는 단계로 구성하였다. 먼저, 긴장력 손실 경보를 위해 두 위치에서 취득된 주파수 응답의 변화를 사용하여 긴장력 손실의 발생을 모니터링하는 새로운 전역적 손상경보기법을 제안하였다. 제안된 기법은 응답신호의 파워스펙트럼만을 이용하기 때문에 별도의 모드해석과정 없이 실시간으로 손상경보가 가능하다. 다음으로, 긴장력 손실 정도를 평가하기 위하여 고유진동수의 변화로부터 긴장력의 상대적인 손실 정도를 평가할 수 있는 긴장력 손실 예측 기법을 선정하였다. 제안된 체계의 유용성을 축소 모형 PSC 거더에 대한 실험을 통해 평가하였다.

In this paper, an magnetic hysteresis monitoring result for various PS tendon is indtoduced to apply the EM sensing technique to measure the tensile force of PSC bridge. The tensile force of PS tendon is a very important factor in the performance evaluation of PSC bridges. To measure the tensile force of PS tendons, the EM sensing based NDT method was developed but the proposed method cannot be applied to various class of PS tendons. The permeability of specimen was gradually decreased according to increase of tensile force.

Simulation studies were performed to study the possibility of tensile force monitoring with piezoelectric sensors attached on anchorage devices of bonded tendon systems. The results showed that the impedance signals from piezoelectric sensors has sensitivity enough to evaluate the effective tensile force.

In this study, long term monitoring of tensile force of pre-tensioned prestressing strand embedded in UHPC ribbed deck by means of FBG sensor encapsulated into 7-wire prestressing strand. Based on the monitoring result for two years, it was confirmed that the technique proposed in this study offers efficient and robust way of monitoring the internal prestress of pre-tensioned PSC structures.

The FBG sensor responses simultaneously to changes in thermal strain as well as elastic strain. Thus the total strain measured from a single FBG sensor shall be corrected to obtain the elastic strain by removing the temperature effect. This paper addresses how the temperature effect can be removed when the FBG sensor is encapsulated in a 7-wire steel strand. For this purpose, fundamental properties of the FBG sensor are identified through tests using a controlled temperature chamber. Then field measurements on a UHPC pi girder with the size of 11.0 m long, 5.0 m wide, and 0.6 m high have been conducted for about one year, and the prestressing force is estimated using the raw data from the FBG sensor and by applying temperature correction technique proposed in this study. Estimated results indicate that the proposed correction technique is executable for extracting the elastic strain from monitoring data using the FBG sensor in civil infrastructures.

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.

To evaluate the efficiency of the FBG sensors encapsulated into 7-wire strand, a field test for the UHPC girder bridge was performed using both FBG sensors and the conventional strain gages. Variations of prestressing forces from FBG sensors are compared to the values from the strain gages after this test.