최근에 널리 사용되고 있는 PSC 교량은 콘크리트의 처짐과 균열 등의 취약점을 긴장재와 강봉을 사용하여 보완하고 성능을 향상시킨 구조물이다. 따라서 PSC 교량에서 긴장재에 작용하는 하중을 적절하게 산정하는 것은 구조물의 안전하고 효율적인 유지, 보수를 위하여 중요하다. 이 논문은 텐던에 작용하는 하중과 앵커헤드 변형과의 관계를 확인하기 위하여 멀티 텐던 앵커헤드의 변형률에 대한 수치해석을 수행하고 분석한 것이다. 정확한 해석을 위하여 재료의 물성, 접촉 문제의 비선형성 등을 모두 고려하였으며 해석은 범용 유한요소 프로그램인 Abaqus를 사용하여 수행되었다. 수치해석 결과로부터 텐던에 작용하는 하중을 추정하는 데에는 hoop 방향 변형률이 가장 유용하며, 마찰 계수, 경계조건, 그리고 배치 등에 따라 영향을 받는 것을 확인하였다.

구조물의 지진취약도 곡선은 지진의 다양한 강도를 최대지반가속도 등의 함수로 하여 몇 가지로 구분된 손상상태를 초과할 확률을 나타내는 것으로 구조물의 내진성능과 지진위험도를 평가하는데 유용하게 활용된다. 기존의 많은 연구자들이 수행한 지진취약도 곡선에 대한 연구에서 근거리 및 원거리 지진하중의 특성에 대하여 고려하지 못하였다. 본 연구에서는 근거리 및 원거리 지진으로 구분되는 지진가속도 기록을 사용하여 국내 교량의 대표적인 형식의 하나인 PSC상자형교에 대한 지진취약도 곡선을 평가하였으며 근거리와 원거리로 구분된 지진 특성이 지진취약도 곡선에 미치는 영향을 분석하였다. 예제교량의 지진취약도 곡선에 대한 근거리 및 원거리 지진의 영향이 현저한 차이를 나타내므로 지진취약도 해석시 근거리와 원거리로 구분되는 지진의 특성을 반영하여야 할 것이다.

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.

프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량은 강연선 통해 도입되는 압축력을 이용하는 구조로서 강연선의 긴장력을 당초 의도대로 확보하는 것이 PSC 교량의 안전에 중요한 요소이다. PSC 교량의 긴장력은 시공 당시부터 사용 중에 이르기까지 여러 가지 요인들로 인해 감소하므로 현재 상태에서 긴장력의 크기를 정확히 파악하는 것은 대단히 중요한 일이다. 한국건설기술연구원은 강연선의 강 심선을 FBG 광섬유 센서가 내장된 카본섬유 심선으로 대체시킨 스마트 강연선을 개발하고 검증했으며, 이를 실제의 외부 텐던 교량에 적용하여 약 500일 동안 안정적으로 계측을 실시하고 있다.

Post-tension system was applied most PSC bridges in Korea. Also Grouting was applied to prevent corrosion of the strand. For this reason, it is difficult to inspection the condition of the strand after completion. Therefore, in this paper, the Nondestructive testings(NDTs) developed at domestic and foreign was investigated. In addition, the current level and limit of the NDTs were analyzed considering the existing bridge environment. As a result of the study, Strand condition inspection using NDTs have been analyzed to have technical and environmental limitations.

본 연구에서는 PSC I거더교에 대한 외부강선을 이용한 보강 방법 중 V자형 보강방식의 효용성을 검증하기 위하여 공용중인 교량 을 대상으로 보강장치를 시공하여 보강효과를 분석하였다. 따라서 PSC I거더교의 보강 전과 후 각각의 경우에 대하여 정적 및 동적 재하실험 을 실시하였다. 그리고 재하실험에서 측정된 결과를 면밀히 분석하고, 구조해석을 통해 얻은 결과와도 비교분석하여 외부 프리스트레스 도입 을 통한 보강효과를 검증하였다. 본 연구에서 외부강선을 이용한 보강방법을 적용하여 보강효과를 검토한 결과, 본 연구에서의 V자형 외부강선 보강방법을 적용할 때 횡방향 하중분배계수 곡선이 완만해져 상부구조의 건전성이 증진됨을 알 수 있었으며, PSC I거더교의 휨 성능 및 전단 성능개선뿐만 아니라 동적구 조거동에도 크게 도움을 줄 수 있는 것으로 판단되고, 본 연구에서의 탄성패드를 적용할 때 동적보강효과가 극대화 된다는 것을 확인하였다.

Railway bridges through the downtown region is an excellent bridge type noise reduction performance is required. According to this request, the bridge of the noise barrier installation is not required and low vibration is under development. This railway bridge is PSC U-Type lower route railway bridge with sound absorbing system. Because the bridge cross-section wraps a train and web contains the sound-absorbing system, noise is reduced. In this study, we analyzed the noise reduction performance of PSC U-Type lower route railway bridge with sound absorbing system using general noise analysis program.

This paper carried out a study on design for the deviation block of PSC box girder bridges with external tendons. As a result, the actual load distribution on deviation block must be considered for design because of a discordance with the design concept.

In prestressed concrete (PSC) which is adopted in a wide variety of civil engineering structures, including bridges and nuclear power plants bridges, structural damage such as concrete cracks is related to the shift of the neutral axis due to the loss of 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. The direct measurement using load cells is often impractical for in-service PSC bridges; indirect estimation approaches using vibration responses are developed as alternatives to the direct measurement. The vibration-based approaches typically use modal properties such as natural frequencies; however, the fact that the frequency change due to the prestress force is generally insignificant compared to temperature effects has degraded the applicability of the vibration-based methods to the real world problems. This study proposes a multimetric data fusion algorithm using acceleration and strain measurements to monitor the prestress force change. Laboratory-scale testing using a 6 meter simply supported prestressed concrete beam is conducted to verify the efficacy of the proposed approach using the data fusion.

The needs for consistent maintenance for highway bridge has been increased in nowadays. This study is to investigate fundamental database about in-depth inspection for publishing the repair and strengthening methodology. It is because the maintenance budget should be used effectively for optimal maintenance of infrastructures. In order to investigate the maintenance history of highway bridges, the database of in-depth inspection from 1996 to 2012 was analyzed. For the superstructure type, PSC box girder bridge which was the most common among the concrete bridges in the inspection database was investigated.

To monitor dynamic responses of bridges, the vision-based system using commercial video-related equipment is developed. The research and development has been performed for dynamic characteristics extraction of external tendons in PSC box girder bridges. The vision-based dynamic measurement system consists of an industrial camera and notebook computer that can measure tendon's vibrations with 100 fps. The vision-based system was successfully tested and verified in the testbed bridge.

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.

경부고속철 PSC 박스 교량의 주행안정성 평가방법을 개발하기 위하여 동적 수치해석을 수행하였다. 교량과 차량의 상호작용력을 고려한 수치 모형을 적용하였다. 3차원 유한요소 뼈대요소를 적용한 교량과 38자유도로 상세하게 모형화된 차량은 공용 중인 KTX의 물성 사양을 적용하였다. 주행속도 500 km/h까지 10 km/h 일정 증가분으로 수치해석하여 차량의 각 방향의 회전각을 교량/일반 도상에서 해석하고 비교하였다. 비교된 회전각비는 기존의 주행안정성 설계기준에 보완될 수 있는 평가방법으로 판단된다.

In this paper, studied on the continuous Up and Down Prestressed Concrete (UD PSC) girder bridge in which the reinforced concrete pier cap is integral with the part of girders in superstructure were performed. In previous studies, it is known that the structural behavior of continuous UD PSC girder bridge is quite different compared to the one of the bridges with conventional bearings or shoes to support the loading from girders. Nevertheless, it has hardly been studied about the structural behavior of bridge with UD PSC girder. Therefore, in this study, various static behaviors of continuous UD PSC girder bridge with integral pier cap have been analyzed using numerical method.

To evaluate the traffic safety of PSC box bridge for high running speed up to 500km/h of KTX, a dynamic analysis of displacement spectrum on the bearings of bridge is needed concurrently with existing design specifications. Longitude/transverse directions of displacement spectrum are considered to analyze the dynamic structural behaviors of PSC bridges as well as harmonic running movements of KTX due to three mass; a cargo body, front/rear bogies and four wheel axises connected with two suspensions. KTX power train is modeled by 38 degree-of -freedom ; 6 degree-of-freedom for body and bogies, and 5 degree-of-freedom for wheel axises. The rotation spectrum of KTX resulted in the analysis will be focused on the design specification of KTX running on the bridge, for increasing its speed as a new evaluation standards of traffic safety.

To evaluate the traffic safety of PSC box bridge for high running speed up to 450km/h of KTX, a dynamic analysis of rotation spectrum on the centre of vehicle is needed concurrently with existing design specifications. All directions of rotation spectrum are considered to analyze the dynamic structural behaviors of PSC bridges as well as harmonic running movements of KTX due to three mass; a cargo body, front/rear bogies and four wheel axises connected with two suspensions. KTX power train is modeled by 38 degree-of -freedom ; 6 degree-of-freedom for body and bogies, and 5 degree-of-freedom for wheel axises. The rotation spectrum of KTX resulted in the analysis will be focused on the design specification of KTX running on the bridge, for increasing its speed as a new evaluation standards of traffic safety

건설환경의 지속적인 변화로 인하여 교량 건설비용의 최소화뿐만 아니라 공용기간중의 유지관리를 포함한 전체 비용의 최소화 및 최적화의 요구가 증가하고 있다. 이러한 이유로 교량의 상부구조에서 하부구조로 힘을 전달하기 위해 사용되는 교량받침 대신에 스터드나 연결철근 등과 같은 연결재를 사용하여 교량의 상부구조와 하부구조를 라멘식으로 일체화 시킨 교량형식이 제시되고 있다. 이 논문은 교량의 상부구조 형식을 연속 UD PSC 거더로 하여 철근콘크리트 교각과 일체화 시킨 교각일체형 연속 UD PSC 거더교를 대상으로 한다. 교각일체형 연속 UD PSC 거더교는 라멘교 형식과 거더교 형식을 결합한 교량으로 일반 받침형식의 교량과 상이한 거동특성을 나타낸다. 하지만 거동 특성에 대해 명확히 규명되어 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 해석적 방법을 이용하여 교각일체형 연속 UD PSC 거더교의 동적거동 특성을 분석하고 2, 3경간 교각일체형 연속 UD PSC 거더교에 적용할 수 있는 충격계수 산정식을 제시하였다.

교량구조물의 지진재해평가기술을 개발하기 위해서는 전체 교량에 대한 분류체계별 표준교량을 선정한 후, 간편한 정식화 방법을 통해 지진취약도를 분석하고, 이로부터 교량의 근사적인 지진위험도를 평가하는 것이 현실적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 HAZUS에서 사용 중인 간편하면서도 실용적인 방법을 미국과 국내의 내진설계수준 등을 고려하여 국내 PSC-I 거더교에 적용 가능하도록 ‘수정된 HAZUS 방법에 의한 한국형 지진취약도함수’를 개발하였다. 이를 위해 국내 표준교량 형식 중 하나인 PSC-I 거더교에 대해 수치해석적 방법을 적용하여 해석적 지진취약도함수를 구하고, 수정된 HAZUS 방법을 적용하여 지진취약도함수를 구한 후 그 결과를 비교‧분석하였다. 수정된 HAZUS 방법에서의 주요 계수는 수치해석적 방법에 의한 지진취약도함수와 가장 유사한 경향을 보이도록 하는 계수를 선택하는 방법으로 결정하였으며, 강도감소계수의 경우 HAZUS에서 제시한 값의 70% 수준을 사용할 때 해석적 결과와 유사한 지진취약도 함수를 구할 수 있음을 알 수 있었다.

교량의 거동은 교량의 지간 및 노면조도, 주행차량의 중량, 주행속도등 여러 요인들에 의해 달라지므로 교량의 동적거동을 정확히 예측하여 반영하기는 매우 어렵다. 우리나라 표준 시방 기준은 이러한 동적효과를 충격계수로 정의하고, 활하중에 충격계수를 곱하여 설계하중을 증가시키는 방법으로 동적효과를 고려하고 있다. 그러나 각 나라별로 충격계수를 적용하는 방법이 다르고, 아직까지도 명확하게 규명하지 못하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 현재 사용 중인 PSC-I 거더교에 대하여 주행차량에 의한 동적 특성을 규명하기 위하여 동적재하, 정적재하, 의사정적재하시험을 이용하였다. 현장 재하시험에서 얻어진 결과를 통해 재하 속도에 따른 변위와 Strain관계를 찾을 수 있었으며, 이를 바탕으로 현재 논란이 있는 국내의 충격계수에 관한 경험식에 대하여 보다 합리적이고 실제적인 거동이 포함되도록 일조하는데 본 연구의 목적이 있다.

노후화된 PSC Beam 교량은 개선된 보강방안이 필요하다. 본 연구에서는 성능저하가 발생된 노후 PSC Beam 교량을 대상으로 PSC Beam 교량의 보강형을 폐단면 박스형태로 변환하여 이차합성 구조화함으로써, PSC Beam 교량의 강성을 안정적으로 증가시킬 수 있는 박스형 보강방안을 제안하였다. 제안된 보강방안과 기존의 외부프리스트레스 도입공법을 결합하여 보강할 경우, 보강효과를 정량적으로 규명하기 위해 시공단계해석에 따른 시간 의존적 정밀해석을 수행하였다. 성능개선을 위해 제안된 박스형 보강방안 적용 시 보강방법에 따라 전단면 및 휨 보강과 같은 다양한 형태의 보강방안을 제시한 후, 각각의 보강방안에 대해 이차합성 효과에 따른 상향캠버 및 부재응력 특성을 평가하였다. 또한 내하력 평가를 수행하여 내하율을 검토함으로서, 개선된 PSC Beam 교량의 구조 안전성을 정량적으로 평가하였다.