스트레스 리본 교량(Stress Ribbon Bridge)이란 현수된 케이블에 최소 휨강성을 제공하기 위한 철근 콘크리트 상판 또는 프리스트레스트 콘크리트 상판을 케이블에 현수 형태로 설치하는 교량을 말한다. 스트레스리본 교량은 지간장에 비해 매우 얇은 두께의 상판과 최소 휨강성으로 인해 낮은 대역의 고유 주파수 성분을 가지고 있다. 이러한 낮은 고유주파수 대역으로 인해 보도 하중에 의한 공진의 위험성이 있으며, 또한 진동에 의한 케이블 수평력의 변동 등 구조적 악영향이 발생 될 수 있다. 본 연구에서는 케이블의 수평력과 새그량을 주요 변수로 하여 고유진동 해석을 수행하였으며 이를 바탕으로 스트레스 리본 교량의 거동 특성을 분석하였다.

스트레스 리본 구조는 경제성, 시공성, 그리고 미관이 탁월하여 외국에서는 1965년 이후부터 2010년 까지 약 200여개의 교량에 적용하고 있으나 국내에는 적용된 사례가 없는 실정이다. 그러므로 국외설계기준 분석과 구조성능 평가를 통하여 국내환경에 적합한 설계기준을 도출할 필요가 있다. 본 연구에서는 기초적인 단계로서 스트레스 리본 교량의 설계 시 일본에서 사용되고 있는 설계기준을 수치해석을 통한 결과와 비교하였다. 특히, 초기 sag의 설정은 케이블 수, 교대에 작용하는 수평력과 그라운드앵커의 수, 진동, 배수계획 등 많은 영향을 미치기 때문에 주요설계인자이다. 기본 sag 설정 시 적용되는 자중 및 2차 cable의 긴장, 릴렉세이션, 교면하중, 크리프를 고려하여 일본의 설계기준과 범용 유한요소 해석 프로그램(DIANA)를 이용하여 단계별 결과를 비교하였다.

현재 스트레스 리본 교량의 경우 미국, 유럽 및 일본 등에서 자연파괴를 최소화 하고 아름다운 구조로 인식되어 차도교, 보도교 등에 활발하게 이용되고 있으나 국내에서는 이와 관련된 연구가 매우 미흡한 실정이며 설계방법과 시공기술에 관한 정보와 이해가 부족하여 현재까지 국내에 적용 및 시공이 되고 있지 않은 교량형식으로 분류된다. 금번 연구에서는 우리나라의 설계기준을 정립하기 위한 기초 연구로써 세계 각국의 설계기준을 비교·분석 하고 이를 통한 국내의 적용성에 대한 기준을 검토하고 활용하는데 그 초점을 두고자 한다. 스트레스 리본 교량과 타 교량형식과의 차이점은 바닥판의 구조두께가 상대적으로 얇고 현수케이블이 매립되는 타정식의 특성으로 인하여 모멘트가 크게 감소되어서 하중을 바닥판의 인장력으로 주로 저항하게 하는 형식으로 구성되어있다. 또한 바닥판의 인장력으로 하중을 주로 저항하기 때문에 60m에서 150m의 경간장에 대해서도 효율적으로 적용할 수 있는 구조며, 형상에 따라서는 모멘트하중으로 주로 저항하는 거더교, 아치의 압축력으로 하중을 저항하는 아치교, 그리고 주탑의 내력과 케이블의 인장력으로 하중을 주로 저항하는 현수교와 사장교 등에 비하여 재료비 절감 효과가 크게 나타난다. 가설공법과 기성제품의 세그먼트를 활용한 시공을 조화롭게 시공함으로써 가설비용과 공사기간이 타 교량형식보다 획기적으로 줄어들 수 있고, 이로 인하여 전체공사비가 30%이상 절감될 수 있는 교량으로 인식되어진다. 현행 국내의 교량설계는 “도로교 설계기준”의 강교편이나 콘크리트편에 아치교, 트러스, 합성거더, 케이블 등의 교량형식별로 설계지침을 이용하여 이루어지고 있으나 차도교 및 보도교의 설계기준을 정립하고 국내 현실에 맞는 시공 기술을 개발하고자 하는데 그 의미가 크다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 외국의 사례를 바탕으로 국내의 개발가능성에 대한 비교를 하고자 한다.