프리스트레스(PS) 긴장재의 긴장력 관리는 거더 성능관리에 있어 매우 중요한 항목이나 현재는 시공시 설계 긴장력의 도입 여부만을 검증한 후 공용시에는 그 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 PSC 거더의 제작단계에서부터 공용시까지 생애주기 동안의 긴장력 관리가 가능한 PSC 거더를 제안하기 위한 기초 연구로서, 현재의 기술수준으로 사용 가능한 센서들을 이용하여 PS 긴장력을 측정하는 실험 연구를 수행하였다. 소규모 거더를 제작하여 4종류의 센서를 설치하였고, 긴장력을 도입하면서 각 센서들의 적용성과 정확성을 평가하였다. 실험결과에 따르면, 중공로드셀은 편심하중이 작용하는 경우 기준값보다 하중을 높게 평가하는 경향이 있었다. EM 센서는 실용이 가능한 정확도를 보여주었으며, 콘크리트 내부의 긴장재를 따라 어느 위치에서도 설치할 수 있다.

콘크리트의 크리프와 건조수축에 의한 시간에 따른 프리스트레스 장기예측의 정확성은 프리스트레스트 큰크리트 교량과 같은 사회 기반 시설의 유지 관리 및 보수 결정 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 교량의 프리스트레스 장기예측의 불확실성 감소, 즉 예측의 정확성 향상을 위하여 현장 계측치를 이용하여 베이시안(Bayesian)통계기법을 도입하는 예측기법을 제안하였다. 베이시안 해석시 사전 확률분포는 콘크리트의 크리프와 건조수축의 확률 특성을 고려하여 나타내며, 우도 함수(likelihood function)는 현장에서의 계측치를 사용하여 나타내었다. 시간에 따른 구조적 거동 시스템으로부터의 지속적인 계측 기록은 베이시안 지식 기반에서의 확률분포를 업데이팅 하기 위하여 사용되며, 사후 확률분포는 사전확률분포와 우도 함수를 조합하여 획득한다. 실제로 가설되고 있는 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더 교량으로부터 계측된 프리스트레스 힘의 수치 예제해석을 통하여 제안 기법의 적용성을 제시하였다.

PSC continuous girders have been used to improve the stability of simply supported girders. The loss of prestress is one of important factors for rational design and construction of the PSC girders. Measurements of prestress loss were conducted with the several test variables that reflect the conditions of continuous joint. Results show that the prestress loss is closely related to a eccentricity.

PSC거더교는 탁월한 안정성, 사용성 등의 특징으로 전세계적으로 가장 많이 사용되는 교량의 한 형식이다. 그러나, 긴장재 (강연선)의 시공오차나 곡률반경 등에 의하여 절곡되는 상황이 발생하는 경우가 생기며, 이는 국부적인 긴장력의 손실울 유발한다. 그러나, 일반적으로 설계와 시공과정에서는 긴장재의 국부적인 절곡으로 발생하는 긴장력의 손실에 대하여는 간과하고 있다. 이 연구에서는 PSC 거더 연속화 지점부에서 시공오차와 선형반경으로 인하여 발생하는 긴장력 손실량을 실험적으로 규명하였다. 또한, 국부적 긴장력 손실을 감소시킬수 있는 공법을 제안하고 이에 대한 효용을 실험으로 검증하였다. 실험결과에 따르면 국부적 절곡에 의해 최대 10%의 긴장손실이 나타났고, 블록아웃 공법을 통해 손실률을 최대 약 5% 감소시킬 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 블록아웃 공법으로 연속화 교량의 긴장효율을 향상시킬 수 있음을 의미한다.

선행연구에서는 강도이론을 바탕으로 영향인자들을 반영한 해석단면에 대해 허용압축응력(Kfci)을 해석하였고, 해석결과를 바탕으로 허용압축응력산정식을 제안하였다. 이전 연구에 대한 일련의 연구로서, 본 연구에서는 서로 다른 편심비(e/h)를 갖는 프리텐션 보 부재에 대한 프리스트레스 도입 실험을 수행하였다. 실험결과를 토대로 제안식을 검증한 결과 낮은 e/h를 갖는 프리텐션 부재의 경우, ACI318-08 및 EC2-02의 설계기준이 Kfci를 비안전측으로 결정하고 있음을 확인하였다. 또한 높은 e/h를 갖는 프리텐션 부재의 경우 현행의 설계기준은 Kfci를 과도하게 안전측으로 제안하고 있다. 이에 비해 제안식은 e/h에 따른 Kfci를 합리적으로 평가하는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 거더의 긴장력 변화에 따른 몇 가지 휨 진동 응답 특성을 실험적으로 분석하였다. 이를 위해, 먼저 구조물의 진동응답특성을 추출하기 위한 기법들을 선정하였다. 진동응답특성은 기존에 많이 이용되는 고유진동수도 포함하였다. 다음으로, 프리스트레스트 콘크리트 거더의 긴장력과 휨 진동 응답 사이의 관계를 살펴보기 위해 모형 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제작하고, 긴장력 변화 시나리오에 따라 진동응답실험을 수행하였다. 마지막으로, 긴장력 변화 시나리오에 따라 취득된 동적응답신호를 이용하여 선정된 진동응답특성 분석기법을 적용하였으며, 긴장력과 휨 진동 응답특성 관계를 분석하였다. 선정된 기법들에 의한 진동응답특성은 전체적으로 긴장력 감소에 따라 감소하는 경향이 있으며, 긴장력 감소가 나타나는 초기에는 비교적 선형적으로 감소하였다.