부분구조계 규명기법을 이용한 보 구조물의 구조건정성 평가

Abstract

This study proposed a method to estimate the bending stiffness of a bridge superstructure, which is one of the major indices of structural integrity of a bridge. During the estimation of structural condition using several identification methods, it is required to consider the condition of boundary conditions such as bearing devices and abutments very precisely since the boundary conditions can be changed significantly by aging and temperature effects. To overcome this shortcoming, a new substructural identification method is proposed to evaluate the bending stiffness of a bridge superstructure without considering the boundary conditions by isolating the estimation domain into the internal substructure. Since the propose method doesn't require any complex and complicate experimental modal analysis to obtain modal properties, this technique can give an important role to enhance the current automated instrumentation facilities. Proposed method is verified by an experimental study using a simple beam model with several different boundary conditions, a numerical simulation study using a steel box girder bridge model and an experimental study using a steel box girder bridge with different structural damage conditions.

교량의 구조적 건전성과 관련된 여러 지수들 가운데 가장 중요한 지수 중 하나인 상부구조계의 휨강성을 쉽고 정확하게 추정하기 위한 기법을 제안하였다. 교량 상부구조계의 휨강성을 추정하는 경우, 교좌장치, 교대부 등의 경계조건의 영향을 고려하여야 하나, 이들은 노후화 및 온도, 습도 등 환경에 띠라 복잡한 거동을 하기 때문에 정확하게 반영하기 매우 어렵다. 따라서 이 연구에서는 이러한 경계조건에 대한 고려가 필요하지 않도록 부분구조계 규명기법을 도입하였으며, 이로부터 노후화 되거나 혹은 여러 환경조건에 노출된 경계조건의 영향을 배제할 수 있도록 하였다. 또한 제안기법은 복잡한 실험모드해석을 필요로 하지 않기 때문에 자동화 계측의 효율성을 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다. 제안기법을 가변경계조건을 갖는 보 구조물에 적용하여 경계조건에 무관하게 상부구조계의 휨강성을 매우 정확하게 추정할 수 있음을 검증하였고, 또한 강상자형 모형교량에 대한 수치시뮬레이션을 통하여 부분구조계의 설정에 관계없이 상부구조계의 휨강성을 추정할 수 있음을 검증하였다. 마지막으로 강상자형 모형교량에 대한 실험을 통하여 강상자형 교량에 구조적 손상이 있는 경우 이러한 손상에 의하여 감소된 휨강성을 합리적으로 추정할 수 있음을 검증하였다.