이 연구에서는 FBG센서가 내장된 강연선을 포스트텐션 UHPC 교량(길이 11.0m, 폭 5.0m, 높이 0.6m)에 적용하고 약 1년간의 긴장력 장기모니터링 결과를 정리하였다. 그리고 초기 도입 긴장력과 차량재하시험을 통하여 콘크리트 내부 강연선의 긴장력 변화를 계측하고 계측결과에 대한 분석을 수행하였다. 연구결과, 이 연구에서 제안하는 콘크리트 내부 긴장력 측정방법이 공영 중인 교량에서 외력으로 인한 콘크리트 내부의 작은 프리스트레스 변화를 효과적으로 측정할 수 있음을 알 수 있었다. 아울러 장기 계측결과를 이용하여 응력변화에 의한 유효변형률을 정확하게 얻기 위해서는 온도보정에 사용되는 열팽창계수의 선택이 매우 중요함을 알 수 있었다.

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.

본 연구에서는 프리스트레스 긴장력의 위치와 크기에 따른 거더의 횡비틀림 안정성 실험을 수행하였다. 거더를 이용한 횡방향 거동 및 안정성 실험은 재료의 비선형성, 초기 기하학적 불완전성, 긴장력의 변화, 하중조건과 지지조건 등 다양한 변수에 의해 예상치 못한 결과를 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 프리스트레스 거더 축소 모형 실험안을 제안하여 긴장력에 의한 횡비틀림 안정성을 실험을 수행 하였다. 하중 가력조건과 면내 및 면외 지지조건을 만족하며 긴장력을 조절할 수 있는 실험장치를 제안하고 제작하였다. 실험결과 하부 플랜지에 긴장력이 작용하는 경우 횡비틀림 안정성을 증가시켰으며, 최종적으로 긴장력의 위치와 크기에 따라 횡비틀림 안정성을 평가할 수 있는 해석식을 제안하였다.

PSC girder bridges, widely applied to bridge and railroad bridge (25 ~ 50 m), are a type of bridge that introduces compressive force in advance to the part where tensile force of concrete is generated. The tension force for introducing the compressive force by inserting the tendon into the concrete is a key element of the structural performance in the PSC. At present, however, measurement and verification of this is indirectly managed through deflection and cracking. However, it has become more necessary to develop practical evaluation methods of prestress force of PSC bridges. In this experiment, a small scale PSC beam with various curvature radii was made. Tension force monitoring with FBG sensor and EM sensor was performed on test members using 3 point flexural loading test. The measured values of the FBG sensors and the EM sensors used in the experiment were analyzed and compared with the measured values of the load cell.

PSC girder bridges, widely applied to bridge and railroad bridge (25 ~ 50 m), are a type of bridge that introduces compressive force in advance to the part where tensile force of concrete is generated. The tension force for introducing the compressive force by inserting the tendon into the concrete is a key element of the structural performance in the PSC. At present, however, measurement and verification of this is indirectly managed through deflection and cracking. However, it has become more necessary to develop practical evaluation methods of prestress force of PSC bridges. In this experiment, a small scale PSC beam with various curvature radii was made. Tension force monitoring with FBG sensor and EM sensor was performed on test members using 3 point flexural loading test. The measured values of the FBG sensors and the EM sensors used in the experiment were analyzed and compared with the measured values of the load cell.

A PSC girder with I-typed section is one of the most common types applied to road and rail bridges in South Korea. As public service life of PSC bridges is on increase, lots of effort has been devoted to verify safety of PSC bridges. On the safety of PSC bridges, effective prestress force is one of the most important factor. At the current time, however, indirect measurements are mostly employed to measure the effective prestress force during construction. In this study, performances of FBG and EM sensors, which can directly measure the effective prestress force, are tested and investigated. The test result can be useful to develop block-out PSC girders with FBG and EM sensors monitoring effective prestress force during service life.

In this study, long term monitoring of tensile force of pre-tensioned prestressing strand embedded in UHPC ribbed deck by means of FBG sensor encapsulated into 7-wire prestressing strand. Based on the monitoring result for two years, it was confirmed that the technique proposed in this study offers efficient and robust way of monitoring the internal prestress of pre-tensioned PSC structures.

When prestressing tendons are placed with non-equal prestressing forces, restoring forces(torsional moment and bimoment) are occurred. Restoring forces was derived based on the theorem of virtual work for the purpose of controlling the torsional rotation. Numerical analysis was carried out on the existing double-T beam to clarify that the torsional rotation could be controlled by restoring forces.

현재 국내에 건설되고 있는 도심지내 고가도로 및 중소형 교량의 경우 일반적으로 교각 기둥 상부에 코핑부가 설치되며, 그 위에 거더가 놓이는 형식을 대부분 사용하고 있다. 하지만 이와 같은 형식에서의 코핑부는 큰 부피와 투박한 형상으로 인해 시각적 개방감을 저하시키는 비 친화적인 구조물로 인식되고 있다. 코핑-거더 일체형 강교량은 이와 같은 단점을 개선하고자, 코핑부를 거더의 높이 내에 위치시켜 상호 일체화함으로써 형하공간의 확보를 통한 하부차로의 공간 확대 및 미관향상의 장점을 지닌다. 본 연구에서는 코핑-거더일체형 강교량의 연결부 실물실험 결과를 토대로 유한요소 해석을 실시하여 수치해석적으로 획득한 변위 및 변형률 값을 비교, 분석하였다. 또한 코핑-거더 일체형 강교량의 구성요소 중 PC강봉에 가해지는 긴장력을 매개변수로 비선형 유한요소해석을 진행하여 코핑-거더 일체형 강교량 연결부의 구조적 성능을 분석한다.

To evaluate the efficiency of the FBG sensors encapsulated into 7-wire strand, a field test for the UHPC girder bridge was performed using both FBG sensors and the conventional strain gages. Variations of prestressing forces from FBG sensors are compared to the values from the strain gages after this test.

본 논문은 이론으로 개발된 FEM과 HGA의 조합을 이용한 외부 긴장재의 손실 긴장력 평가에 대한 실험적 검증과 현장 적용에 대하여 소개한다. 외부 긴장된 텐던에 대한 모형실험과 현장실험을 통하여 진동실험이 수행되었고, 진동실험으로부터 고유진동수를 획득하였다. 추출된 고유진동수를 기반으로 제안된 기법이 적용되었고, 모형실험으로부터 추정장력과 추정 긴장 손실량은 4%이내의 오차를 보여주었다. 또한 현장실험에서는 Rayleigh 댐핑이 고려된 현장 시스템에 대한 정확한 모델이 모사되었다. 제안된 기법을 적용하여 1%이내의 장력이 추정되었고, 추정된 긴장 손실량은 실제값보다 작은 값으로 수렴되었다.

본 논문은 외부 긴장된 긴장재의 손실 긴장력 추정에 대한 새로운 방법을 소개한다. 제안된 방법은 HGA과 FEM이 조합된 시스템 인식 기법으로 외부긴장된 긴장재의 손실된 긴장력이 추정된다. 제안된 기법의 인식변수로는 외부긴장 긴장재의 긴장력, 유효공칭직경, 단위길이당 질량과 레일리 감쇠 계수가 사용되었다. 첫째로 감쇠의 효과가 적용된 유한요소 모델 시스템을 모형화되고, 시스템 인식변수를 반복적으로 추정하는 역해석 기법을 이용하여 인식하게 된다. 마지막으로 3번의 수치실험을 통하여, 제안기법의 수치적 타당성 여부가 확인된다. 이때, 레일리 감쇠 계수를 제외한 인식변수들의 오차는 1%미만으로 인식된다.