Long-span marine bridges are generally designed as long-span bridges in order to secure the running route of the ship and reduce the cost and time of the bridge pier construction. In long-span bridges, the range of load resistance transmitted by the superstructure and cable is determined by the mast and foundation. In the other words, the range of designable span length would be determined by the mast and foundation condition. The floating bridge is a type in which the superstructure is supported by the force of buoyancy without the pier mounted on the seabed so that the buoyancy of the floating bridge is balanced by the dead load and buoyancy of the structure. As a technique to overcome the weakness of existing long span bridges, it is possible to consider the type of cable supported bridges with floating tower. In this study, according to the tendon arrangement and initial tension distribution, the static global performance of the long-span bridges with floating tower were evaluated.

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.

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.

지진 발생시 교량 상판 연결부의 상대변위로 레일에 발생하는 부가응력으로 인한 레일의 좌굴과 파손은 열차의 탈선을 유발할 수 있다. 교량의 지진응답 증가에 영향을 미치는 지반의 탈선취약요소와 교량의 구조적인 요소를 고려하여 고속철도교량 장대레일의 지진응답을 평가하였다. 연약층이 있는 지반, 상하역전형 지반과 같은 지반 탈선취약요소를 고려하기 위해서 지반을 평행층상지반으로 모델링하여 부지효과가 고려된 자유장운동을 구하고 이를 입력지진으로 사용하였다. 교각 높이나 적용 도상을 변화시키면서 구조적 특성이 레일의 지진응답에 미치는 영향을 분석하였다.

이 연구에서는 작용하는 하중특성에 따라 적절한 감쇠력을 발휘할 수 있는 복합감쇠기(complex damper)를 제안하고 그 유용성을 장대교량의 지진응답해석을 통하여 검토하였다. 제안한 복합감쇠기는 두개 이상의 탄소성감쇠기(elasto-plastic damper)와 오일 감쇠기(oil damper)의 조합에 의하여 구성되며, 탄소성감쇠기의 변위의존적인 특성과 오일감쇠기의 속도의존적인 특성을 적절히 결합함으로서 효율적인 감쇠시스템의 구성이 가능하게 하였다. 중소형의 지진이나 작은 진폭의 진동에서는 오일감쇠기가 주로 진동을 흡수하며, 발생 빈도가 낮으나 규모가 큰 지진 등에 대해서는 탄소성 감쇠기가 진동에너지를 흡수한다. 이와 같이 복합감쇠기는 두 가지 종류의 감쇠기 역할을 잘 구분시켜 경제적이고 제진효율성이 뛰어난 설계를 가능하게 한다. 복합감쇠장치의 수학적 모델을 정립하였고, 수치모사를 통하여 응답특성과 효율성을 평가하였다. 수치모사 결과, 복합감쇠기는 단일의 수동형감쇠기를 이용하는 경우보다 뛰어난 감쇠효과를 더욱 경제적으로 구현할 수 있으며 내진성능을 크게 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.

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.

케이블지지교량에서 케이블은 하중을 지지하는 주요 부재로, 케이블 장력은 교량의 건전성과 안전도 평가에 있어서 매우 중요한 변수이다. 케이블의 장력을 추정하는 기법으로, 로드셀 및 유압잭 등을 이용하여 케이블의 응력을 직접 측정하는 직접법과 케이블의 형상조건과 계측된 동특성을 활용하여 장력을 역산하는 진동법이 가장 많이 활용되고 있다. 최근 들어 케이블 내부 강재의 응력변화로 인하여 유발되는 자기장 변화를 탐지하는 EM 센서의 연구 및 활용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 리프트오프 테스트, EM 센서 및 진동법(Vision-based System, Accelerometer)을 적용하여 장력을 측정하고 그 결과를 비교 분석하였다.

This study has been considering cable stayed bridge for structural health monitoring purpose . To monitor the bridge, 6 different locations (like 2 points from deck, 2 points from pylon, 1 points from side span and 1 points from girder) were introduce to find the satellite signal received from the GPS antenna. According to the World Geodetic System 1984(WGS-84) coordinate system, the GPS station signal was measured in the 6 observed points. After that, Statistical moment analysis is applied to assess the condition of those 6 position of this long span bridge. Finally, the Statistical moment analysis results clearly indicate the present condition of the long span bridge at 6 different locations. The time series statistical moments really able to detect the damage condition and localization of the long span bridge.

본 연구는 지진이 발생할 경우 장대레일교량에 있어 레일과 상판 간의 종방향 상호작용에 미치는 영향을 검토하기 위한 것으로, 해 석모델에 여러 하중조합과 함께 지진하중을 적용함으로써 대상 철도교량 레일에서의 축방향 부가응력과 레일-상판 간 상대변위의 변화를 산 출하였다. 해석 결과, 본 연구 대상 철도교량의 경우 철도시설공단에서 제시하고 있는 표준응답스펙트럼을 적용할 때 레일부가응력은 대부분 의 하중조합에 대해 허용기준 내의 값을 보이고 있는 반면, 레일-상판 상대변위는 공단에서 제시하는 허용기준을 초과하고 있는 것으로 나타났 다. 따라서 레일-상판 상대변위가 레일부가응력에 비해 상대적으로 더 허용기준을 만족시키기 어렵다는 것을 알 수 있었으며, 아울러 고베 대 지진과 같은 큰 규모의 지진이 발생하면 레일부가응력과 레일-상판 상대변위는 허용기준을 충족시키지 못하므로 이에 대한 적절한 내진 대비 가 필요하다.