대표적인 장대교량 형식인 사장교는 공용 중에 케이블 손상이 발생하는 경우 전체 구조계의 손상을 유발할 수 있으므로 신속한 유지관리가 필요하다. 손상발생 이후 대응시간을 가능한 단축하기 위해서 손상신호로부터 직접 이상거동을 판단할 수 있는 알고리즘에 대한 많은연구가 진행되고 있다. 이상거동 감지 알고리즘의 정확도를 향상시키기 위해서는 구조물의 다양한 손상에 대한 충분한 양의 계측결과가 필요하다. 그러나 공용중인 교량에 손상을 주어 이상거동을 계측할 수 없으므로 수치적인 방법으로 이상거동을 모사하는 것이 효율적인 대안이 될 수 있다. 사장교 케이블의 손상을 모사하는 지금까지의 연구는 케이블의 강성변화를 단순한 장력변화로만 모사하여 해석하는 방법이주를 이루었다. 이러한 해석방법은 설계목적의 정밀도는 확보할 수 있지만 케이블의 손상에 의한 구조물의 정확한 응답을 재현하지 못한다.본 연구는 사장교의 손상을 모사하기 위해 강성 및 질량의 변화를 고려하는 직접적분법 Gradual Bilinear Method (GBM)을 제안하고 해석프로그램을 개발하였다. 개발된 해석방법을 단순모델을 이용하여 검증하고 실제 사장교모델을 이용하여 손상시각 및 손상지연시간에 따른 응답의 변화를 관찰하였다. 수행된 연구결과는 향후 건축/대형구조물의 안전관리를 위한 고정밀도 이상거동 감지알고리즘을 개발하고검증하는데 활용될 수 있다.

A object of this Experiment is to present a experimental method to verify the detection algorithm of abnormal behavior In order to achieve the desired, a cable stayed bridge model was prepared. The experiments lead to damage of stiffening girders and measuring this by changing the weight.

사장교는 다수의 케이블에 의해 지지되어 복잡한 거동을 하는 구조체이며, 측경간 케이블에 의해 단부교각에서 부반력이 발생한다. 이를 해결하기 위해 적절한 측경간비를 설정해야 하고 앵커교각의 부반력 대책을 강구해야 한다. 부반력 제어 대책으로는 중간교각, 카운터 웨이트 등을 설치하는 방안이 있으며 이에 따라 사장교의 구조계가 결정된다. 밤콩교량은 타당성 검토 단계에서 5경간 사장교로 계획되었다.하지만 시공성 및 경제성 등의 문제로 실시설계 단계에서 3경간 사장교로 변경되었다. 시공성을 확보하기 위하여 중간교각을 배제하였고, 이에 따른 부반력을 제어하기 위해 측경간비를 증가시켰다. 그 결과, 원안 설계에 비하여 시공성, 구조적 안전성, 효율성을 확보할 수 있었다.

The static aerodynamic forces are composed of six components. Three components of them such as drag force, lift force and pitching moment are the biggest influence on the structure. These aerodynamic forces are generally evaluated from wind tunnel test or CFD. In this study, drag and lift force coefficients are estimated using relation of actual and analytical displacements. The actual displacements are measured by monitoring system when the bridges were under the typhoon. The analytical displacements due to uniform load are calculated by FEM. Also, the adequacy of estimation method was conformed by comparing the result of this study with that from the wind tunnel test of the similar bridge section.

In this dissertation, experimental study about the real-time vibration control of the bridge structure was conducted by using the semi-active vibration control method that has been in the spotlight recently. Based on the laboratory-scale bridge model in the form of the cable-stayed bridge, the shear type MR damper and the semi-active vibration control algorithm (Lyapunov and Clipped-optimal) were applied in order to the control the harmful vibration in real time. From the investigation of the test results, the performance of each semi-active control algorithm was evaluated quantitatively.

Causing damage to the actual structure is not easy for new evaluation techniques to validate the damage. Creating a new structure for the validation that is expensive and requires a lot of time. So to verify the techniques using scale model is a common and effective way. For the validation of new techniques, it was to make a scale model of the cable-stayed bridge type and various damages were caused to the bridge model.

This paper aims to assess the structural damage caused by fatigue and random impact load using a statistical pattern recognition technology. For experimental studies, a model of cable-stayed bridge was built, and a shaker was to inflict load on the model. Data for damage detection were obtained from the signals of the model on which repetitive load and earthquake load were imposed. Applying the statistical pattern recognition technology which constitutes a control chart by using Mahalanobis distance, a commonly used method for the measurement of statistical distance, we preliminarily assessed structural damage. On the basis of the damage assessment, we developed a Improved Mahalanobis Distance(IMD) to be applicable to a cable-stayed bridge which was damaged by random impact load. Then, we evaluated its performance for the assessment of structural condition. The evaluation showed that the control chart.

Since 2007, Korea Institute of Construction Technology (KICT) have developed UHPC (Ultra High Performance Concrete). In recent years, the bridge with the UHPC ribbed deck developed by KICT was demonstrated in site and measured by optic sensors.

The damping ratios of the modes as well as the natural frequencis and the mode shapes are required to characterize the modal behavior of structure. The mode shapes and the natural frequencies are determined from analytical methods or measurements accurately. But there is little analytical basis for estimating the damping ratios although they are the most important to determine the amplitude of the vibration. Especially for the cable-stayed bridges the aerodynamic damping ratios determine the amplitude of the response to wind loads. This paper is an attempt to estimate the aerodynamic damping ratios based on measured data and quasi-static theory.

This study is to invest safety against the local corrosion of steel pylon in the Dolsan bridge(Cable-stayed type). For the investigation, visual inspection, non-destructive testing using the high resolution camera and ultrasonic thickness gauge with the structural analysis were completed. In the result of the safety check, no problem of steel pylon is detected. Cause of corrosion is damage on steel surface during early stage of the construction.

In this study, a MFL (Magnetic Flux Leakage) image based 3D inspection system which is incorporated into a cable climbing robot was investigated for Steel Cable NDT of Cable-stayed Bridge and Suspension Bridge. Firstly, a MFL sensor head prototype composed of two permanent magnets and eight hall sensors was designed and fabricated. A steel cable specimen with several types of damage was inflicted and scanned by the MFL sensor head to measure the magnetic flux density of the specimen. The measured MFL signals were used to interpret the healthy condition of the steel cable. For improving the resolution and quantification of the damage level, digital signal processing techniques were performed. Finally, the measured MFL signals were visualized by using 3D imaging method.

Vortex shedding occurred at relatively low mean wind velocities between 13m/s and 16m/s in the 2nd Jindo grand bridge. To control the vortex shedding Multiple Tuned Mass Damper(MTMD) was installed in the mid span. The control effects of MTMD was verified by assessing the damping ratio before and after installing MTMD. This paper present the evaluation of damping ratio of a cable- stayed bridge based on measuring data through unified remote monitoring system.

본 연구는 케이블 파단이 콘크리트사장교의 동적거동에 미치는 영향을 강합성사장교에 대한 것과 비교하여 검토하는데 그 목적이 있다. 이를 위해, 강합성사장교를 대상으로 시간이력함수를 이용한 케이블 파단을 모사하는 적합한 해석기법을 검토하고, 동적확대계수를 평가하였다. 콘크리트사장교에서 계산된 동적확대계수를 설계기준을 기반으로 강합성사장교에 대한 것과 비교 검토하였다. 그 결과, 동적확대계수에 대한 현행 설계기준이 전반적으로 신뢰할 수 있는 것으로 판단되며 콘크리트사장교의 경우 동적확대계수 값이 강합성사장교에 비해 상대적으로 상승되는 경향을 보이나 설계기준을 만족한다.

In this paper, the applicability of structural health monitoring (SHM) system is evaluated on a full-scale concrete cable-stayed bridge, Hwamyung Bridge in Korea. Firstly, Imote2-platformed wireless sensor node for structural health monitoring is designed to monitor the cable forces by the vibration-impedance-based SHM. Secondly, the experimental setup is presented by filed verification test on Hwamyung Bridge. Finally, the long-term monitoring performance of the wireless sensor system is examined under various weather conditions. Also, the accuracy of cable force monitoring by the wireless sensor system is evaluated for the target bridge.

최근 들어 인천대교 등 다수의 사장교가 공용 또는 시공 중에 있으며 이러한 시점에서 국내 사장교의 기술력을 살펴본다면 시공기술은 눈에 띄게 발전하였지만 설계기술은 아직 국외 의존도가 매우 높은 실정이다. 사장교 핵심설계요소들 중 케이블 정착구조는 강력한 케이블 장력의 작용으로 국부적인 응력집중현상이 발생하므로 안전성 확보를 위해서는 반드시 국부상세해석에 의한 설계가 요구된다. 하지만 명확한 설계기준이나 이론적 설계 없이 유한요소해석에만 의존하여 설계하는 실정이며 정착구조의 이론적 기본메커니즘을 이해하지 못한 채 유한요소해석 결과에만 의존, 엔지니어의 판단력이 흐려지는 부작용을 가져오고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 케이블 정착구조 가이드 파이프앵커 형식 중 정착강관의 기존 이론적인 설계절차를 나타내고 추가적으로 고려해야 할 사항들을 국내외 설계기준에 따라 정리하고 보완 설계절차를 제시하였다.

초장대 교량의 경우에는 내풍안전성의 확보가 중요한 설계 이슈로서 이에 대한 검토를 위해 분석하고자하는 대상교량은 최근에 설계한 교량의 형식은 2주탑 복합사장교로서, 경간 및 횡단의 구성은 길이 총910m, 주경간 510m, 교량폭은 12.5m로 psc box 및 강상판의 상구구조의 형식을 갖는 교량이다. 대상교량에는 콘크리트 및 강/케이블로 구성된 단위부재들이 설계되어 있어, 장경간 교량에서 적용되어지는 주요단위부재들의 성능 및 요구조건을 기초적으로 분석하고 평가하기에 적정한 것으로 판단하여 대상교량으로 선정하였다.

최근 건설 기술의 발달과 더불어 긴 지간을 갖는 사장교나 현수교의 건설이 증가되어 왔다. 긴 지간을 이용하는 이런 형태의 교량들은 해안이나 산간벽지의 교량을 건설하는데 적합하다. 그러나, 이러한 교량들의 케이블이나 상판들은 차량 충돌에 기인된 화재로 인하여 가끔 손상을 받아왔다. 화재에 노출된 케이블은 대형 참사를 야기시킬 수 있고, 구조요소로서의 중요한 역할을 할 수 없게 된다. 본 논문의 목적은 교량위의 차량 화재로 인한 사장교 케이블 안전성을 예측하고 평가하는데 있으며, 교량의 3차원 모델링에 있어서는 상용소프트웨어인 Solid-Works를 사용하였고, 사장교 케이블의 열전달해석과 유동해석에는 Cosmos-FloWorks를 이용하였다. 간편 해석을 위해, 방호책과 열원사이의 거리, 풍속, 케이블을 싸고 있는 파이프 끝단 높이는 고정 상태로 악조건으로 하고, 시간과 함께 변동되는 열원에 의한 케이블의 열전달해석과 유동해석을 하였다.

시공 기술의 향상과 건설재료의 성능 발달에 따라, 현수교 및 사장교와 같은 특수 교량의 장대화가 빠르게 진행되고 있다. 이와 같은 초장대 교량은 한 나라의 토목기술을 대변하는 것으로, 전 세계적인 기술 경쟁 체계가 구축되고 있다. 교량이 장대화됨에 따라 바람이 교량에 미치는 영향이 지배적인 인자가 된다. 바람이 교량에 미치는 영향을 평가하고 내풍 성능을 향상시키는 것이 기술 경쟁에 있어서 필수적인 요소가 되었다. 본 연구에서는 교량의 정적, 동적 내풍 성능을 향상시켜 내풍 안정성을 확보하기 위한 방법의 일환으로, 교량 단면의 비 구조요소인 페어링 부분에 차폐율의 개념을 적용시켰다. 차폐율이란 페어링 부분에 공기가 통과할 수 있는 공간을 확보하여, 단면의 상하 압력차를 줄여주고 공기흐름을 원활하게 유도하는 것으로, 공극면적 대비 전체면적으로 정의하도록 했다. 본 연구에서는 우선 교폭 29m, 형고 4m의 사장교 교량 단면을 가정하였고, 이 단면에 0%, 25%, 50%의 차폐율을 적용시켜 비교하였다. 각각의 단면을 2차원 부분 모형으로 제작하여 정·동적 풍동 실험을 수행, 내풍 안정성을 평가했다. 실험은 등류와 난류(난류 강도 10%) 상태에 대해 측정했고, 정상상태에서 60초간 데이터를 취득했다.

본 연구에서는 사장교의 케이블 장력을 장기적인 관점에서 보다 효과적으로 분석하고 모니터링할 수 있는 케이블 장력 모니터링 시스템을 개발하는 연구를 수행하였다. 제안된 모니터링 시스템에는 실시간 동적 데이터에서 일정 대상시간 동안의 가속도 데이터를 선정하고, 이를 고속 푸리에 변환 알고리즘에 적용하여 주파수 분석한 결과를 평균하여 일반화시키는 신호해석이론이 적용되었다. 제안된 케이블 장력의 모니터링 시스템의 적용성을 평가하기 위하여 실제 공용중인 사장교에 대한 현장재하시험을 실시하였다. 현장계측을 통한 수동으로 계산된 장력과 모니터링 시스템의 강제저장 기능을 통해 저장된 데이터를 수계산하여 반자동으로 계산된 장력을 비교한 결과, 장력차이가 1% 이내로 발생하였고, 제안된 모니터링 시스템에서 자동으로 계산된 장력을 비교한 결과에서는 약 5% 범위의 무시할만한 차이로 나타나 본 연구에서 제안된 사장교 케이블 장력 모니터링 시스템의 신뢰도를 검증하였다.

본 연구는 사장교의 조망결정요소별 최적 조망점을 선정하기 위하여 교량의 3D Simulation을 제작하고 실험조건에 따라 선호도를 측정하는 방식으로 진행되었다. 이를 통해 교량의 조망결정요소에 따른 경관평가 기준을 제시하였으며, 최적 조망조건을 제시하였다. 본 연구의 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 조망조건별 변화인식범위선정을 통해 시점이동에 의해 사장교의 변화를 인식할 수 있는 최소범위를 측정하였다. 그 결과 수평각은 5°, 시선입사각은 4°, 시점높이는 교량전체 높이의 10%로 변화시켰을 경우 사장교의 변화를 인식하는 것으로 나타났다. 사장교와 가장 잘 어울리는 주변경관을 선정하기 위한 선호도 분석결과 도시경관유형이 가장 높은 선호도를 보이는 것으로 나타났다. 조망결정요소별 최적의 조망조건 선정결과 수평각에 경우 55°일 때 가장 높은 선호도를 보였으며, 시선입사각에 경우 20°일 때 가장 높은 선호도를 보였으며, 시점높이의 경우 8/10H일 때 가장 높은 선호도를 보였다. 교량의 조망조건에 따른 경관미의 고려는 교량경관계획 시 필수적인 요소임에도 불구하고 아직까지는 교량의 조망에 따른 경관미보다 형태미에 치우친 교량경관계획이 이루어지고 있는 실정이다. 따라서 본연구의 수행을 통하여 교량경관계획 시 조망의 중요성을 재평가하고, 조망조건에 따른 교량평가의 기준을 제시함으로써 향후 체계적인 교량경관계획의 기초자료를 제시할 수 있을 것으로 판단된다.