Measuring the exact cable tension force is important to cable supported bridge under construction and on service. This study was planned to propose EM(electro-magnetic) sensor-based method for measuring the tension force of MS(multi-strand) cable in cable-stayed and extradosed bridge. The tension force in each strand is the same due to MS cable construction using Iso-tensioning system. Therefore, In this prosed method, EM sensor was installed directly at a strand and the measurement model was established for estimating the tension force of strand via EM sensor by experiments. The measurement model was derived from the relation of tension force and magnetic permeability. Also, the magnetic permeability is shown to be different according to the magnetization characteristic of 1860MPa and 2200MPa high-strength strand. The difference is increased as tension force increases. Additional experiment was conducted to verify the measurement model. As a result, the distribution of strand tension calculated upon the EM sensor is similar to those of tension measured by load cell. This proposed approach can be an effective tool for monitoring and measuring the cable force of MS cable.

이 연구에서는 교량 상부구조물의 보수 보강에 많이 사용되는 7연 강연선의 공용중 긴장력 관리를 위한 새로운 방법은 제안하였다. 제안된 스마트 강연선은 기존 강연선의 중앙 킹와이어를 강제튜브로 대체하고, 강제튜브의 내부에 FBG 광섬유센서를 설치하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있도록 하였다. 내장된 센서를 통하여 이 스마트 강연선의 변형률을 쉽게 측정할 수 있으므로, 공용중 강연선의 긴장력을 모니터링할 수 있다. 본 연구에서 제안된 장력 모니터링 방법의 효용성을 증명하기 위하여 FBG센서 2개가 내장된 길이 7.0m인 스마트 강연선을 제작하고, 이를 길이 6.4m, 높이 0.6m인 RC T형 모형거더에 외장형 텐던으로 적용하였다. 그리고 이 시험거더에 대한 재하-제하시험을 실시하고 로드셀에서 계측된 긴장력과 스마트 강연선을 이용하여 예측한 긴장력을 비교하였다. 비교 결과, 제안된 스마트 강연선은 긴장력이 작용된 강연선의 장력을 정확하게 모니터링 하는데 유용함을 확인할 수 있었다.

케이블 교량에서 케이블은 가장 중요한 구조부재의 하나이며, 케이블의 내부 장력을 모니터링하는 것은 케이블 교량 유지 관리에서 필수적이다. 본 연구에서는 케이블 장력을 효율적으로 모니터링하기 위한 무선센서 기반의 장력추정 자동화 시스템을 개발하였다. 무선센서에 포함된 가속도계를 통해 케이블의 진동을 계측하고, 진동기반 장력추정법을 통해 케이블의 장력을 추정하였다. 장력추정 절차를 자동화하기 위해 가장 널리 사용되고 있는 기계학습법의 하나인 합성곱 신경망을 도입하였다. 개발된 자동화 기법은 싱글보드 컴퓨터의 하나인 라즈베리파이3 모델B+에 구현하였으며, 실험실에서 모형 케이블을 이용하여 성능을 검증하였다. 케이블의 장력이 바뀌는 경우에도 개발된 시스템은 자동으로 변화된 장력의 크기를 잘 계측할 수 있는 것을 확인하였다.

The wireless sensor prototype was developed and the field test result, natural frequencies of each mode in stay-cable, showed 0.5% difference compared to the wired sensor. Also, the cable tension derived by the vibration method was 1.177% difference. As a sensor for managing cable tension, the applicability to bridges was confirmed. In the next study, LoRa LPWAN technology will be applied to various sensors used in structures.

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.

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.