최근 세장한 구조의 장경간 아치교의 시공 및 설계가 증가하고 있는 추세로서 아치부재에 적용되는 강재를 경량화시킬 수 있는 콘크리트 충전강관 부재에 대한 수요가 증가하고 있다. 이는 장경간 아치교량의 구조적 특성상 압축력 지지에 유리한 콘크리트를 강재와 같이 이용함으로써 구조적 효율성을 증대시킬 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트 충전강관을 사용한 아치교 설계에 적용되는 초기변수를 고려하여 하로아치교를 대상으로 강관 단면 내 콘크리트 충전길이, 트러스타입의 아치리브 높이, 강관 단면의 재료강성 변화 등의 영향을 유한요소해석을 통해 비교분석하였다. 이를 토대로 콘크리트 충전강관의 아치교 최적화 설계 방법을 제안하고 콘크리트 충전강관의 아치교 적용성을 확보할 수 있도록 경제성 분석을 수행하였다. 분석결과 콘크리트 충전강관 아치리브단면 적용 시 기존 아치리브에 비해 하로아치교의 경우 22.0%의 강재절감이 가능하며 콘크리트 충전에 따른 비용증가는 발생하나 전체 공사비의 경우 18% 절감되어 경제적으로 효과를 보였다.

성능보장설계는 교각이 완전한 소성회전성능을 발휘할 때까지 다른 구조요소들과 교각 자체가 취성파괴 되지 않도록 설계하여 교량 전체 시스템의 연성파괴를 보장하기 위한 것으로서, 현행 도로교설계기준에는 명시적으로 규정되어 있지 않으나 대부분의 외국 교량내진설계기준에 채택되어 있다. 성능보장설계에서는 철근콘크리트 교각의 휨 초과강도를 구하고 이를 변환한 전단력을 교각, 기초, 말뚝에 작용하는 횡하중 설계전단력으로 결정하여 교각의 전단설계, 기초설계, 말뚝설계를 수행하도록 규정한다. 이 때 교각의 최대 소성모멘트를 결정하는 방법은 설계기준별로 각기 다른데, 이는 각 국의 재료 시공환경이 다르기 때문이다. 본 연구에서는 국내에서 사용하는 철근의 인장강도 측정치 3,407개와 콘크리트 압축강도 측정치 5,405개의 분석을 통하여 재료 초과강도계수를 제안하였고, 이를 적용하여 휨 초과강도를 결정하는 방법을 제시하였으며, 1,500개의 교각단면에 대한 모멘트-곡률 해석을 수행한 후 통계분석을 통하여 우리나라 실정에 적합한 초과강도계수를 제안하였다.

구조물에 내진설계를 적용하는 목적은 지진에 노출되는 구조물에 안전성과 경제성을 고려한 파괴메카니즘을 부여하는 것이다. 내진설계에 보편적으로 적용하고 있는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형 동적거동에 의한 영향은 특정 계수로 반영한다. 그러나 기존의 내진설계시방서들이 강진지역에 있는 나라들에 의해 제정 및 개정되어 왔기 때문에 응답스펙트럼 해석법 뿐만 아니라 기타의 적용규정이 강진지역에 위치한 구조물의 상황만을 고려하여 제시되었다. 따라서 중약진지역에 위치한 구조물의 내진설계에 대한 별도의 연구가 요구되고 있다. 이 연구에서는 중약진지역에 위치한 콘크리트 교량을 선정하여 비선형 동적거동을 반영하는 계수를 결정하고 응답스펙트럼 해석법을 적용하였다. 연구 결과 바탕으로 중약진지역의 교량에 대해 내진설계의 목적을 만족하는 개선된 내진설계 절차를 제시하였다.

최근 중앙경간 일부를 강박스 거더로 대체하여 자중을 감소시켜 중앙경간의 장경간화를 시도한 교량형식인 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교는 기존 엑스트라도즈드 교량을 개선하기 위한 대안으로 제시되고 있다. 콘크리트- 강 복합 엑스트라도즈드교는 자중 감소를 통해 중앙경간의 장경간화가 가능할 뿐 아니라 기존형식과 동일한 경우 주거더의 높이와 측경간을 감소시킬 수 있어 구조적 효율성이 매우 우수한 형식으로 평가되고 있다. 따라서 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교에 대한 최적의 설계기법을 구축하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교에 대한 주요 설계변수(주탑 높이, 주거더 높이 및 강상판 거더 길이)를 도출하고, 이를 바탕으로 설계변수별 수치해석과 그 결과를 이용한 설계변수별 민감도 분석을 실시하여 설계변수가 교량의 설계에 미치는 영향을 정량적으로 반영할 수 있는 설계가중값을 도출하였다.

본 논문은 콘크리트 슬래브교량의 반복적인 설계과정을 신속히 처리함과 동시에 모든 성과물을 작성함에 있어 웹을 기반으로 한 설계자동화 시스템 개발을 위한 것이다. 웹 기반 구조도면 처리기법은 웹기반 설계자 동화시스템 핵심 기술 중 하나이다. Active Server pages(ASP)는 설계 요소를 유용하게 활용하며 이를 데이터베이스에 저장하게 된다. eXtensible Markup Language(XML)과 XML기반 벡터그래픽은 구조 도면을 웹 화면으로 효과적으로 신속히 구현할 수 있다. 본 논문에서는 XML과 Scalable Vector Graphics(SVG)를 활용하여 웹 화면에 구조도면 및 설계 성과품을 작성하였다. 구조도면 작성 시 핵심 도면작성 요소기술로서 개발된 XML Data Island는 웹 기반 구조도면 작성 시 매우 효과적임을 증명하였다.