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광섬유센서가 내장된 강연선을 이용한 교량의 장력 모니터링 방법
A Methodology for Monitoring Prestressed Force of Bridges Using OFS-embedded Stand 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.21 no.3, 2008년, pp.287 - 294  

김재민 (전남대학교 건설.환경공학부) ,  김현우 (전남대학교 건설.환경공학과) ,  김영상 (전남대학교 건설.환경공학부) ,  김진원 (전남대학교 건설.환경공학과) ,  윤정방 (KAIST 건설 및 환경공학과)

초록
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이 연구에서는 교량 상부구조물의 보수 보강에 많이 사용되는 7연 강연선의 공용중 긴장력 관리를 위한 새로운 방법은 제안하였다. 제안된 스마트 강연선은 기존 강연선의 중앙 킹와이어를 강제튜브로 대체하고, 강제튜브의 내부에 FBG 광섬유센서를 설치하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있도록 하였다. 내장된 센서를 통하여 이 스마트 강연선의 변형률을 쉽게 측정할 수 있으므로, 공용중 강연선의 긴장력을 모니터링할 수 있다. 본 연구에서 제안된 장력 모니터링 방법의 효용성을 증명하기 위하여 FBG센서 2개가 내장된 길이 7.0m인 스마트 강연선을 제작하고, 이를 길이 6.4m, 높이 0.6m인 RC T형 모형거더에 외장형 텐던으로 적용하였다. 그리고 이 시험거더에 대한 재하-제하시험을 실시하고 로드셀에서 계측된 긴장력과 스마트 강연선을 이용하여 예측한 긴장력을 비교하였다. 비교 결과, 제안된 스마트 강연선은 긴장력이 작용된 강연선의 장력을 정확하게 모니터링 하는데 유용함을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study proposes a novel method for in service evaluation of tension force of a prestressed 7-wire strand which is frequently employed for retrofitting bridge superstructure. The smart strand is made by replacing the straight king wire of the strand with an instrumented steel tube in which the FB...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그리고 이의 실용화를 위한 기초적인 연구로서 스마트강연 선을 RC T-형 모형거더의 보강을 위한 수단으로 적용하고 강연선의 공용중 긴장력을 예즉하는 방법에 대해 연구하였다. 이를 위하여 먼저 7연선으로 이루어진 PS강연선(0 15.
  • 스마트 강연선의 성능은 로드셀 계측값과 FBG 센서의 계측값에 기초한 예측긴장력을 비교하여 검토되었다. 마지막으로 FBG센서의 온도 민감도에 대해 간단히 고찰하였다.
  • 이 연구에서는 FBG센서가 내장된 스마트 강연선을 제시하고 이를 이용한 새로운 교량의 장력 모니터링 방법을 제안하였다. 또한 이를 RC T-형 모형거더에 보강을 위한 보수 재로 시공하고 공용중인 장력계측성능을 실험적으로 검증하였다.
  • 이 연구에서는 광섬유센서를 이용하여 교량구조물에 사용되는 강연선의 변형률 계측을 위한 하나의 방법을 제안하였다. 그리고 이의 실용화를 위한 기초적인 연구로서 스마트강연 선을 RC T-형 모형거더의 보강을 위한 수단으로 적용하고 강연선의 공용중 긴장력을 예즉하는 방법에 대해 연구하였다.
  • 이 연구에서는 스마트 강연선의 제작 전 킹와이어 중앙 단면감소에 따른 응력변화를 검토하기 위하여 유한요소프로그램인 ANSYS 이용하여 수치해석을 수행하였다. 그림 4(a) 는 응력해석을 위한 해석모델로서 PC강연선은 7연선이며, 직경 15.
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참고문헌 (14)

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  3. 김정태, 홍동수, 박재형, 조현만 (2008) PSC 거더의 진동기 반 긴장력 손실 모니터링, 한국전산구조공학회 논문집, 21(1), pp.83-90 

  4. 김재민, 김영상, 김현우, 서동남, 윤정방 (2007) FBG 센서 를 내장한 스마트 강연선 개발, 한국전산구조공학회 논문집, 20(2), pp.33-38 

  5. 김현우, 김재민, 김진원, 김영상, 윤정방 (2008) 광섬유센서가 내장된 강연선을 이용한 교량의 장력 모니터링 방법, 한국전산구조공학회 논문집, Session6 Smart Structures, pp.133-138 

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  7. Li, E., Xi, J., Chicharo, J., Liu, T., Li, X., Jiang, J., Li, L., Wang, Y., Zhang, Y. (2005) The experimental evaluation of FBG sensor for strain measurement of prestressed steel strand, SPIE Proceedings, 5649, pp.463-469 

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  12. Zhou, Z., Zhang, Z., Deng, N., Zhao, X., Li, D., Wang, C., Ou, J. (2005) Applications of FRP-OFBG sensors on bridge cables, SPIE Proceedings, 5765, pp.668-677 

  13. Zhou, Z., Zhao, X., Wang, C., Zhang, Z., Hu, Q., Ou, J. (2004) A new kind of smart bridge cable based on FBG sensors, SPIE Proceedings, 5502, pp.196-199 

  14. Zhou. Z., Thomas W.G., Luke Hsu, Ou J.P. (2003) Techniques of advanced FBG sensors : fabrication, demodulation, encapsulation and their application in the structural health monitoring of bridges, Pacific Science Review, 5, pp.116-121 

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