본 연구에서는 가설 강교에 사용되는 조립식 거더-교각 접합부에 대한 새로운 설계를 제안하였다. 새로운 접합부는 모듈의 각 부분을 공장에서 용접하여 제작한 후 현장에서 용접 대신 볼트 접합부를 사용하도록 구성하여 현장에서 모듈을 신속 하게 조립하도록 구성하였다. 이 새롭게 제안된 거더-교각 접합부의 구조적 성능을 평가하기 위해 정적 거동, 연성 성능 및 회 전 성능을 분석하는 실험을 수행하였다, 실험결과 제안된 볼트 접합부는 기존의 용접 체결부에 비해 정적 지지력, 연성 거동 및 회전 성능에서 우수한 성능을 보여주었다. 비록 볼트 체결부의 강성이 용접 체결부보다 다소 작지만, 체결부의 연성 성능이나 정적 지지력에 큰 영향을 미치지 않았으며, 안전성 향상, 빠른 조립 및 분해, 건설 공기 단축 등의 유리한 특성으로 인해 가설 교량 건설에 적합한 것으로 평가되었다.

This paper dealt with the applicability of GFRP materials as reinforcements for a steel box girder bridge deck. The purpose of this study is to provide detailed design procedures with a code-based text for GFRP composites for civil engineering structures. From the example design, the deck was optimized from a serviceability perspective but was quite overdesigned with regard to flexural strength and creep rupture stress, due to its relatively low longitudinal modulus but high strength. We may conclude from these results that it is advisable to check the serviceability limits before optimizing the design for strength or starting the design from the serviceability calculation.

This paper introduces general concepts of Jointless Bridges and field construction case of Semi-Integral Bridge with PSC girder integrating end-diaphragm. The expansion joints need to satisfy thermal and safety conditions of bridges. General bridges with joints have some problems, which are frequently replacement cycle time from mechanical damage or unstable movement, maintenance cost and more. To solve these problems, Integral Abutment Bridges(IAB) have been applied overseas in the 1930s. In Korea, first IAB was constructed in the early 2000s and precast IAB systems was invented and applied lately. Kyungshin overpass bridge in Incheon is the Semi-IAB constructed, the span length is 2@35=70m and the width is 13.9m. The original plan was to use general joint bridge but design field changed with expectations for advanced economic estimation and maintenance. This changed method of B.I.B bridge construction provided not only workability, construction cost but also safety improvement at the same time.

본 논문에서는 거더교 형식을 갖는 교량구조물의 격자 유한요소모델에 대한 모델개선을 위해 하이브리드 유전자 알고리즘에 기초한 유한요소 모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 유전자 알고리즘은 유전자 알고리즘과 심플렉스 최적화방법에 기초한 직접탐색기법으로 구성하였다. 제안된 기법에 적용할 수 있도록 고유진동수, 모드형상 및 정적 처짐에 대한 계측값과 유한요소해석 결과를 사용한 적합함수를 제시하고, 강성과 질량을 동시에 개선할 수 있도록 이들 세 가지 적합함수의 선형 조합 형태를 갖는 다중목적함수를 제시하였다. 제안된 방법은 2경간 연속 격자 유한요소모델의 수치예제와 단경간 플레이트 거더교에 대하여 검증하였다. 수치예제의 경우, 랜덤 노이즈를 고려한 계측오차의 영향을 수치해석적으로 평가하였다. 수치해석과 실험적 검증을 통해, 제안된 방법이 거더교 형식의 교량에 대한 유한요소 모델개선에 적합하고 효과적임을 검증하였다.

지금까지의 지진 관련 연구는 주로 교량 받침 자체의 성능개선이 주요 관심 과제였으나, 본 논문에서는 받침 종류에 따라 교량에 미치는 전반적인 지진거동 특성을 분석하고 교량 공사비에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 실무에서 많이 적용되는 PSC I형 교량에 대해 교량받침의 종류를 변화시키며 교각 높이를 매개변수로 하여 상시 및 지진해석을 수행하였다. 특히 지진해석을 통해 산출한 단면력을 고려하여 PSC I형 교량받침의 변위, 지진하중에 의한 교각 기둥의 직경, 상부여유 간격 등의 변화를 분석하였다. 고교각인 경우 탄성받침보다는 지진격리장치를 적용하는 것이 지진에 의한 상부구조의 이동량을 줄여 신축이음장치의 규격을 줄일 수 있으므로 차량의 주행성 및 교량의 유지관리 측면에서 바람직 할 것으로 판단되었고, 교량 하부 구조 단면이 축소되어 미관개선 및 경제성 개선의 효과가 있는 것으로 분석되었다. 결국, PSC I형 교량받침 설계시 일률적으로 탄성받침을 적용하는 것보다 정밀한 내진해석을 통해 지진격리장치를 적용하는 것이 구조적정성 측면 및 공사비 측면에서 타당하다는 결론에 도달하였다.

교량 시설물은 사회적으로 중요한 기반 시설물로서 공용기간 동안 안전한 관리가 중요하다. 도로교량의 많은 비율을 차지하고 있는 강박스거더교량의 경우 허용응력설계법으로 설계되고 내하력이 평가되어 왔으나, 최근 한계상태설계법으로 설계기준이 변경되었음에도 불구하고 내하력 평가에서는 아직까지 허용응력법을 대부분 사용하고 있는 실정이다. 이에 이 연구에서는 2 가지 설계 방법을 이용하여 다수의 교량에 대한 내하율 평가 결과를 비교하고, 기존의 허용응력법에 의한 내하력을 한계상태법에 의한 내하력으로 환산하는 방법을 모색하고자 하였다. 이 결과는 추후 교량을 관리함에 있어 보강 필요성 판단 및 한계상태법에 의한 내하력 평가에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

The safety issue of PSC box Girder Bridge is being brought up to the surface. For countermeasures, we developed an extensive material testing procedures and applied it into our existing bridges. We believe that these set of newly constructed procedures are well within the reasonable mark. With that, we now foresee the necessity in systematic improvement and ample supply of its technology in order to secure the future safety of PSC box girder bridges.

The safety issue of PSC box Girder Bridge is being brought up to the surface. For countermeasures, we developed an extensive material testing procedures and applied it into our existing bridges. We believe that these set of newly constructed procedures are well within the reasonable mark. With that, we now foresee the necessity in systematic improvement and ample supply of its technology in order to secure the future safety of PSC box girder bridges.

In this study, the mock-up test of a girder-type precast module was conducted for evaluated construction applicability. Results of mock-up test, girder type precast module`s process of manufacturing and transport, fabrication, installation was satisfied the construction application.

FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더 교량 구조는 기존의 PSC 박스거더를 효율적으로 변형시켜 넓어진 상부 슬래브의 캔틸레버 부분을 스트럿으로 지지하는 구조형식으로, 상부구조의 자중을 줄여 하부구조의 크기를 경감시키므로 경제적이고 미관이 뛰어난 교량 건설을 가능하게 한다. 본 연구에서는 국내에서 처음 시도되는 FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더의 실물모형 재하실험과 유한요소해석을 수행하여 상호 결과를 비교함으로써 FRP 스트럿을 가진 PSC 박스거더 교량 구조에서 FRP 스트럿과 스트럿 적용에 따른 상부 슬래브의 구조적 안전성에 대하여 평가하였다.

기존 USD 평가법은 단순지지 PSC I형 거더교량의 프리스트레싱 상향력을 간과함에 따라 내하력을 보수적으로 평가할 수 밖에 없는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 프리스트레싱 상향력 효과가 적용된 수정 강도설계법(MUSD)이 제안되었으며, 동일 대상교량에 대해 적용하여 기존 내하력 평가법과 비교분석하였다. 또한 활하중 계수를 이용한 비선형 FRM 해석에 의한 내하율 평가방법이 새로 제안되어 기존 실험 및 해석적인 연구와의 비교를 통해 단순지지 PSC I형 거더교량에 적용가능한 합리적인 내하력 평가방법을 제시하였다. 평가결과, 본 연구에서 제안한 MUSD 내하력 평가법은 기존 USD 평가법에 비해 단순지지 PCS I형 거더교량의 내하율을 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 분석되었으며, 특히 비선형 유한요소 해석법에 의한 내하력 평가법은 PSC 교량구조물의 전반적인 구조거동 분석과 함께 해당 교량구조물의 내하력을 다각도로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.

처짐, 응력 및 휨강도 한계상태에 대한 PSSC(prestressed steel and concrete)거더의 신뢰도해석을 수행한다. PSSC 거더는 시공비용과 형하공간의 확보 면에서 지간 40m이상인 교량에 적용하는데 커다란 장점을 가지고 있는 형식이다. 이 논문에서는 다양한 지간, 단면 및 설계 응력수준을 가지는 PSSC 거더를 설계하여 중앙점 처짐, 응력 및 단면 휨모멘트 해석을 수행하고, 각각에 대한 한계상태를 가정한 후, Monte-Carlo 시뮬레이션과 Rackwitz-Fiessler 방법을 이용하여 신뢰도지수를 구한다. 결과를 분석하면 PSSC 거더에 대한 처짐한계상태는 응력한계상태보다 적절하게 큰 신뢰도지수 값을 보이며, 휨강도에 대한 신뢰도지수가 매우 큼을 알 수 있다.

모델링을 통한 교량구조물의 동적인 특성은 주로 구조물의 기학학적 형상에서 계산된 강성과 질량에 의해서 결정된다 따라서 본 연구는 합성단면을 갖는 강판형거더교량의 FE 모델링 기법을 제시하고 제시된 모델링 기법은 실계측된 동특성과 비교 분석하여 유용성을 제시했다. 제시된 FE 모델링 기법은 단순화된 1-2차원 모델과 3차원 상세모델로 구분하여 각각의 기법을 제안하고 유용성을 보여 주었다. 구조물의 동적 응답은 상부 슬래브를 지지하는 거더에 가속도계를 부착하여 일반 차량하중 상태에서 발생하는 상시 진동에 의해 측정되었다. 이렇게 측정된 교차파워스펙트럼을 역퓨리에 변환에 의해 교차상관함수로 변환하여 구조물의 특성을 분석하였다. 이들 결과는 FE모델링의 결과와 비교하여 제안된 모델링 기법의 유용성을 제시하였다.