초록 ▼

본 연구의 목적은 사장교와 현수교 등 대형교량의 전산화 유지관리를 위한 계측/모니터링/통제시스템 모형과 시범S/W를 개발하는데 있다.본 연구에서는 우선 최적 계측/모니터링시스템의 개발을 위해 기존 국내외 모니터링시스템 구축사례를 광범위하게 조사하였다. 이러한 사례연구를 토대로 사장교, 현수교 등 대형교량의 전산화 유지관리를 위한 계측/모니터링/통제시스템 개발을 위하여 최적 시스템 개발 모형을 제시하였다. 이러한 제안된 모형에 기초하여 실제 교량을 대상으로 시범적 유지관리계측시스템 S/W를 GUI(Graphic User In

본 연구의 목적은 사장교와 현수교 등 대형교량의 전산화 유지관리를 위한 계측/모니터링/통제시스템 모형과 시범S/W를 개발하는데 있다.본 연구에서는 우선 최적 계측/모니터링시스템의 개발을 위해 기존 국내외 모니터링시스템 구축사례를 광범위하게 조사하였다. 이러한 사례연구를 토대로 사장교, 현수교 등 대형교량의 전산화 유지관리를 위한 계측/모니터링/통제시스템 개발을 위하여 최적 시스템 개발 모형을 제시하였다. 이러한 제안된 모형에 기초하여 실제 교량을 대상으로 시범적 유지관리계측시스템 S/W를 GUI(Graphic User Interface) 환경하에서 개발하였다. 또한 대형교량의 전산화 유지관리를 위한 센서시스템, 데이터 획득시스템, 실시간 신호 처리기법에대한 최적 구축방안을 제안하였다. 그리고 교량의 관리를 위한 초기 응답과 관리한계치의설정을 위하여 검증재하시험의 필요성과 활용방안에 대해 고찰하였다.본 연구에서의 대형교량의 계측, 모니터링, 통제시스템은 교량의 적절한 관리를 위하여두가지의 관리시스템을 채택하였다. "일상관리시스템"이라 명명한 첫번째 관리시스템은주요 단면의 실응답치를 가지고 통계적분석을 토대로 이상거동을 감지하기 위한 시스템이다. 이러한 일상관리시스템의 통계분석은 두가지의 감지시스템으로 구성되어 있다. 그중 하나는 주형의 변형률이나 케이블의 진동 등 주요위치의 실응답 최대치 통계분석으로부터 구조물의 이상거동을 예측하는 단기간의 이상거동감지시스템과 향후 장기적인 교량의 거동을 미리 파악하여 구조물에 이상이 없도록 미리 절절한 조치를 수행할 수 있도록 하는 극치확률통계기법을 적용한 장기거동예측시스템이다. 한편, "특별관리시스템"이라 명명한 두번째 시스템은 일상관리시스템으로부터 이상거동이 감지된 경우에 현장관리자에 의해 실행될 수 있는 프로그램으로서 정·동적구조해석모듈, 응답특성분석모듈, 그리고 신뢰성 및 건전성평가모듈로서 구성되어 있다.기설구조물 특히 사장교나 현수교와 같은 대형교량의 경우, 고차의 부정정성, 손상도추정기법의 적용상의 한계 등으로 인하여 현재의 기술수준으로 구조물의 안전도 및 건전성을 계측데이터로 정확히 분석하기란 매우 어려운 부분이다. 따라서 본 연구의 특별관리시스템에서 사전에 계획된 일련의 교량현장의 정동적 시험을 통해 측정된 실응답특성을 분석하고 이로부터 교량의 안전성 및 건전성과 신뢰성에 기초한 내하력평가 모형을 개발하여제안하였다. 이러한 제안 모델에 기초하여 향후 대형교량의 전산화 유지관리시스템 개발을 위한 모형으로서 GUI환경하의 시범 S/W를 개발하였고 이를 기설 사장교인 진도대교에적용하여 보았다. 실제 계측치는 현재 진도대교상에 구축되어 있는 데이터획득시스템으로부터 자동계측결과를 이용하였다. 개발된 시범 S/W는 기설사장교에 성공적으로 적용되었다. S/W의 분석고찰을 통하여 향후 전산화 유지관리 개발 전략을 제시하였고, 성공적인모니터링 및 분석시스템의 활용을 위하여 향후 연구방향을 수립하였다.본 연구에서 개발된 계측, 모니터링, 통제시스템 모형 및 시범 S/W는 향후 사장교와현수교와 같은 장대교량의 전산화 유지관리시스템의 개발에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼

This study mainly focuses on the development of measurement,monitoring and control system model, and prototype software for computer-aidedmaintenance of long-span bridges such as cable-stayed and suspension bridges.In this study, various monitoring systems installed or planned for major

This study mainly focuses on the development of measurement,monitoring and control system model, and prototype software for computer-aidedmaintenance of long-span bridges such as cable-stayed and suspension bridges.In this study, various monitoring systems installed or planned for major grandbridges around the world have been investigated for the development of the optimalmonitoring and control system models for the type of bridges. Based on the casestudies of the real monitoring systems applied to the some existing bridges, optimalmonitoring and assessment model for computer-aided maintenance system of long-spanbridges such as cable-stayed and suspension bridges are suggested. Then, based onthe proposed models, monitoring and assessment softwares are developed as prototypesoftwares for computer-aided maintenance of long-span bridges under the environmentof the graphic user interface. Moreover, an optimal measuring system model forsensory devices, data acquisition system, and real time signal processing forcomputer-aided maintenance of those bridges is proposed. In addition, the importancesof proof load tests for the acquisition of the initial responses and trigger levels forbridge maintenance are emphsized in this study.For the proper monitoring and control of the bridges, two distinct strategies areadopted in the development of the system. The first part of the system, named"General Management System", for ordinary control purpose is the system for detectingabnormal behavior of bridges based on the statistical analyses with peak values of realresponses at critical locations of bridge such as deck strain and cable vibration etc..The statistical analyses are made up of two distinct types of detecting systems. Theone is a control system for short-term behavior with the occurrence frequency of anupper peak value measured in the field. The other is a prediction system for thelong-term behavior using the concept of extreme value statistics. And the second partof the system, named "Special Management System", for the special control purpose isthe system that can be executed by a bridge manager under the condition that abnormalbehaviors are detected based on the General Management System. This systemconsists of static and dynamic analysis modules, analysis module of the responsecharacteristics of bridges, and sfety and integrity assessment modules.Especially in the case of existing bridges such as cable-stayed and suspensionbridges, safety and integrity assessment of the bridges are extremely difficult sincethose bridge systems are highly redundant, and thus precise damage assessment of thecomplex bridge systems is not possible with the current state-of-the-art of thetechnology. In the study, a system reliability model as well as the element reliabilityhas been developed and reliability-based capacity rating method has also beenestablished for the evaluation of the bridge safety and reliability based on the realresponse measured from a series of various field tests, which constitute a part of theSpecial Management System. Based on the suggested assessment models, a basicprototype software has been developed under the environment of graphic user interfaceand successfully applied to the assessment of Jindo Grand Bridge which is one of themajor cable-stayed bridges. And thus, it may be effectively used for development ofthe software for computer-aided maintenance of the long-span bridges in the future.In the application of the software measuring data were obtained from the dataacquisition system installed in the Jindo Grand Bridge. Based on the observations,future development strategies as well as further research directions for computer-aidedmanagement system are suggested for the implementation of a successful monitoringand assessment system.It may be stated that the measurement, monitoring and control system model andprototype software system developed in this study can be utilized to the development ofthe computer-aided system for cable-stayed and suspension bridges under constructionand those to be built in near future in Korea.

목차 Contents

• I. 본문...8
• 1. 서론...8
• 2. 대형교량의 유지관리시스템 모형...10
• 3. 계측/모니터링/통제시스템...17
• 4. 분석/건전성평가시스템...21
• 5. 대형교량의 전산화 유지관리시스템 시범 S/W 개발 및 응용...26
• 6. 결론...34
• 7. 인용문헌...35
• II. 기타...38
• 1. 연구수행관련 논문발표목록서...38
• 2. 자체평가서...39