초록 ▼

본 연구를 위해서 1차년도에 는 경제성과 효율성을 고려한 강교량의 결함탐상기술올정립하기 위한 기초연구가 선행되었다. 먼저 피로파괴에 관한 이론을 고찰하고， 피로균 열에 영향을 미치는 요소를 크게 균열선단에서의 웅력범위, 웅력의 반복횟수, 상세부형 상의 세 가지로 요약하여 이에 따른 세부연구가 이루어졌다. 또한 강교량의 피로파괴 에 대한 사례분석을 통해 각 상세부 형상별로 피로균열의 발생빈도를 분석하고 이를 바탕으로 피로균열에 취약한 상세부위를 결정하였다.
해석적 방법을 통해 피로균열 취약부위를 판정하는 연구에서는 두 가지 방법

본 연구를 위해서 1차년도에 는 경제성과 효율성을 고려한 강교량의 결함탐상기술올정립하기 위한 기초연구가 선행되었다. 먼저 피로파괴에 관한 이론을 고찰하고， 피로균 열에 영향을 미치는 요소를 크게 균열선단에서의 웅력범위, 웅력의 반복횟수, 상세부형 상의 세 가지로 요약하여 이에 따른 세부연구가 이루어졌다. 또한 강교량의 피로파괴 에 대한 사례분석을 통해 각 상세부 형상별로 피로균열의 발생빈도를 분석하고 이를 바탕으로 피로균열에 취약한 상세부위를 결정하였다.
해석적 방법을 통해 피로균열 취약부위를 판정하는 연구에서는 두 가지 방법이 시도 되었다. 첫번째는 통행특성을 고려한 잔폰피로수명 산정올 통해 취약부위를 판정하는 방법이며, 두번째는 정밀웅력해석올 통해 구조상세부 형상에 따른 취약부위를 판정하는 방법으로, 그 해석결과들을 실제 사례조사를 통해 얻은 결론들과 벼교하여 일치성 여부 를 검토하여 신뢰할 수 있는 결합취약부위 판정방법올 확인하였다. 이상의 기초연구성과들올 바탕으로 비파괴검사기술의 개발에 사용할 다양한 피로균열취약부위를 지닌실내실험용 강교량 모형을 제작하였다. 비파괴검사 기술개발 분야에서는 제작된 실물크기의 강교량 모형을 사용하여 AE 를 이용한 결함검출기법 연구를 실시하였다. 즉, 실제 강부재에서의 신호전파특성 및 결함검출을 위한 위치표정기술을 일차적으로 정립하였으며, 주위잡음원에 대한 정보를 얻기 위해 실교량(성산대교)을 대상으로 한 선호취득 및 분석이 이루어졌다. 이들 결과로부터 향후 AE 기 술의 강교량 적용시 사용될 센서 및 주파수의 특성에
대한 정보를 얻었으며, 위치표정시 결함진전에 따른 AE발 생 거 동 특성도 분석되었다. 또한, UT를 이용한 결함검출기법 연구를 위하여 강교량 부재에 인공균열올 가공한 시편올 제작하여 결함검출능력올 검증한 결과, 길이 1 mm, 깊이 1 mm 정도 크기의 결함검출능력을 확인할 수 있었으며, 균열발생빈도가 높은 강교량의 부위와 유사한 형상의 탐상시편을 제작하여 탐상방법을 연구한 결과, 접근 가능한 면에 따르는 최적의 탐촉자 및 방법선정을 통해 용접부 영향을 제거할 수 았는 결함검출기법을 개발하였다. 2차년도에 서 는 결함검출기술의 강교량에의 적용을 위해 필요한 세부항목을 중심으로
한 기초문헌조사를 수행하고, 교량의 부위별 중요도와 점검빈도 및 검출대상균열규격，그리고 AE신호발생 을 가능케 하는 작용하중의 크기결정에 관한 연구를 이론적, 실험적 으로 수행하였다. 또한 1차년도에 서 시도된 세 가지 피로균열 취약부위판정법을 특수항목을 포함한 외관조사 결과와 조합하여 경제성을 고려한 대상교량의 검사부위 우선순 위를 결정하는 방법을 개발하였고, 이의 적용성 검증을 위해 설교량에 적용하고 그 결과를 현장시험시 활용하였다.
비파괴검사 기술개발 분야중 AE기 법 분야에서는 균열탐상기술 정립올 위해 균열올 지닌 시편을 이용한 다양한 설내피로실험을 실시하여 피로균열진전에 대한 균열성장 및 균열신호분석, 잡음제거기술확립, 그리고 AE균 열 신 호의 검출능력에 관련된연구를 진행하였으며,이때 다양한 계측기기를 병행하여 사용함으로써 모니터링의 효과를 검증하였다. 또한 정립된 AE진 단기 술의 현장적용성 시험을 위해 공용중의 교량(당산철교, 장천교, 사주교)을 대상으로 4차 례 의 현장시험을 실시하여 위치표정 기술의 검증 및 모의 균열발생장치를 사용한 검증, 그리고 실제균열이 있는 교량에 대한 균열의 활동성 여부 진단 둥을 수행함으로써 AE진 단에 대한 전반적인 현장적용성의 검증을 완료하고 관련된 기법을 제시하였다.
UT기 법 분 야에 서 는 강교량부재에서 발생하는 대표적인 피로균열 결함이 내재된시편에 대해 여러 기법을 이용하여 결함의 위치를 확인하였으며, 탐상방법에 따른 기법을 도입하여 균열의 모재관통의 정도, 균열개구부의 형상, 진행방향， 길이 둥에 대한 개략적인 크기와 형상을 추정할 수 있는 기술을 정립하였다. 또한 UT기 법 분야에서는 기폰의 피로균열크기 및 형상추정 방법을 고찰하여 적용해봄으로써 현장적용시의 문제점을 파악하였으며, 이들 문제점들을 보완한 보다 실제적이며 현장적용 가능한 균열크기 빛 형상추정 방법을 제시하였다. 지금까지의 연구성과들을 종합하여 결론을 맺는 강교량의 안전성 향상을 위한 응용연구 부문에서는 지금까지의 정적.동적재하시험을 통하여 교량의 내하성능평가에 초점올 맞추었던 강교량 진단방식에 AE와 UT를 이용한 비파괴검사법을 보완적용하여 구조적 성능평가는 물론 균열의 위치와 크기 활동성까지 파악함으로써 국부적인 결함과 손상에 관한 평가를 추가한 보다 종합적인 교량의 안전성평가 방법 을 제안하고 그 시험절차를 체계화하여 제시하였다. 아울러 개발된 ‘시험방법의 보급화를 위하고 사용상의 편의를 도모하기 위하여 대상교량의 형식과 차량통행방식및 통행특성에 따라 본 연구에서 개발한 균열검출기법 적용시 AE신 호 검출을 의한 적정재하하중 결정방법을 연구하였다. 또한 본 연구를 수행하면서 실시했던 다양한 실내외 실험을 통하여 AE 기 술 의 상시계측시스템에의 적용 가능성을 확인하였으며， 이를 바탕으로 균열의 활동성 여부에 따른 AE둥급 화 결과를 관리기준치로 사용하여 필요에 따라 AE 계 측시 스 템 을 가동하는 상시계측관리방안의 방법론을 연구하였다.

Abstract ▼

For this study, in the first stage fundamental studies were done to develop an economic and efficient σack detection technique applicable to steel bridges. By the theoretical review， it was concluded that the most important factors in factorswere the stress range at σack tip, the numger of stress cy

For this study, in the first stage fundamental studies were done to develop an economic and efficient σack detection technique applicable to steel bridges. By the theoretical review， it was concluded that the most important factors in factorswere the stress range at σack tip, the numger of stress cycles, and the details structural eometry Detaoled studies were done performed to each factor. In
addition， the occurance frequency of fatigue cracks and the vulnerable areas to fatigue failure were analyzed through case studies. To determine the vulnerable areas to fatigue σack , two analytical methods were used in this study. One is to determine the failure zones by the evaluation of the
remaining fatigue life according to traffic characteristics， and the other is by the stress analysis of details. The results of these two methods showed a good agreement to those of the case studies. Specimen and a laboratory test model for AE and UT were designed based on the results of these fundamental researches. As a study of nondestructive testing, in the first stage, acoustic emission
technique is used to investigate the characteristics of wave propagation in the steel girder bridge section. From this results we could obtain the information for attenuation and wave velocity. And also several kinds of background noise signals and its activity was analyzed through the experiments in the actual bridge(Sung-san bridge). Based on these results, the range of desirable frequency band and the center frequency of resonant type AE sensor are suggested. Through the laboratory experiment using real size bridge member which is I-plate steel girder bridge, the method of source location was
established. In order to study the ultrasonic method of flaw detection, some Specimens of the same material of bridge were worked up and tested. One specimen contains artificial cracks of different sizes , and it was tested to find out the detectable smallest crack size and as the result it was ‘ verified to be
able to detect the crack as small as 1 mm length by 1 mm depth. Other specimens follow after the parts of bridge where fatigue cracks frequently happen. By testing the specimens the proper methods of flaw detection by UT were studied and the methods which can remove the interferences of welding
area were suggested. It was possible by selecting proper UT transducers and methods at the accessible surface. In the second stage, a basic literature review was done for the application of
NDT 않chnology to steel bridges. Special emphasis was on the study of importance rate of structural members, inspection period ， detectable minimum crack size, and applied loading for AE test. In addition, a reasonable methodology to determine the order of vulnerable areas to fatigue cracks was
studied based on the three methods studied in the first stage and the result of visual inspection. The methodology was applied to real bridge to varify the applicability, and the result was effectively used in NDT field test. In the second stage, the experiment for the AE technique which was
developed in the first stage was focused into the application for diagnosis. Firstly, we could obtain a valuable information for bridge inspection using acoustic emission technique by conducting the fatigue test for bridge specimen in the laboratory. That is, the relationship between crack growth rate or crack
length and AE event generation was investigated. Secondly, AE technique was applied to actual bridges and its applicability was confinned through testing for the actual bridge member with crack. Consequently, we could observe the activity of existed crack in the bridge member. Finally we certified the overall applicability for bridge monitoring , and also suggested the technique which is
related to AE monitoring. In the study on UT, the well-known methods of the sizing and figuring of cracks were followed up and trials were run to find the problems of the methods in practice. By modifying the methods to solve the problems, more practical methods of the sizing and figuring of cracks were suggested.
As a conclusive part of t his study, an improved bridge safety evaluation 않chnique was studied, in which the conventional load carrying capacity evaluation method and a newly develoPed NDT technology were combined. The systemization of the procedure of the NDT technology was also studied. In addition, a method for the determination of applied loading for AE test was
studied. On the other hand, to suggest an improved bridge safety maintenance system a combination method of NDT technique and monitoring system was stu버ed.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...4
• EXECUTIVE SUMMARY...9
• 목차...15
• 1. 서론 ...32
• 1.1 연구목표 및 내용 ...32
• 1.2 연구수행 방법 ...34
• 2. 국부적 결함검출법의 강교량에의 적용기술 연구...38
• 2.1 교량부위별중요도...38
• 2.1.1 교량의부위별 구조적 특성...38
• 2.1.2 피로균열 취약부위 ...40
• 2.1.3 붕괴유발부재 ...40
• 2.2 검사방법 빛 검사부위 의 결정 ...43
• 2.2.1 목적 에 따른 검 사방법 ...43
• 2.2.2 검사부위 의 결정 ...43
• 2.3 검출대상손상규격 및 점검빈도의 결정 ...47
• 2.3.1 피로균열의 성장특성 ...47
• 2.3.2 통행특성을 반영한 용력범위의 산정방법 ...51
• 2.3.3 검출대상 균열크기와 검사주기 및 재하하중의 결정방법...55
• 3. 제작시편에 의한 결함검출기법 연구 ...66
• 3.1 피로상세범주가 낮은 시편의 실내실험 ...66
• 3.1.1 실험개요...66
• 3.1.2 실험결과 및 분석...70
• 3.2 노치를 지닌 시편의 실내실험 ...75
• 3.2.1 실험개요 ...75
• 3.2.2 결과 및 분석...77
• 3.3 실내모형실험을 통한 AE 균열신호 분석...80
• 3.3.1 실험개요 ...80
• 3.3.2 실험방법...80
• 3.3.3 결과 및 고찰 ...83
• 4. UT를 이용한 결함크기 및 형상추정기술 연구...92
• 4.1 결함크기 및 형상추정기술 ...92
• 4.1.1 에코 높이를 이용한 방법...92
• 4.1.2 탐촉자의 이동거리를 이용한 방법 ...93
• 4.1.3 전파시간을 이용한 방법 ...94
• 4.2 초음파 탐상용 시 편 확보 ...99
• 4.3 결함크기 및 형상추정기술 적용 ...103
• 4.3.1 결함탑상 ...103
• 4.3.2 결함크기 및 형 상추정 ...107
• 5. 실교량에 대한 적용 및 실용성 연구 ...117
• 5.1 강교량 균열부를 대상으로 한 현장시험...117
• 5.1.1 시험개요 ...117
• 5.1.2 현장계측...118
• 5.1.3 결과 및 분석 ...120
• 5.2 개 발기술의 강판형 교 현장적용시 험...122
• 5.2.1 시 험 개요 ...122
• 5.2.2 결함취약부위 판정기술의 검정 ...124
• 5.2.3 시 험 방법 ...125
• 5.2.4 결과 및 분석 ...127
• 5.3 균열발생원을 이용한 현장적용성 검증 ...136
• 5.3.1 시 험 개 요 ...136
• 5.3.2 시 험 방법 ...137
• 5.3.3 결과 및 분석 ...138
• 5.4 실교량에서 하중재하를 통한 균열신호 취득 ...142
• 5.4.1 시 험 개 요...142
• 5.4.2 시 험 방법...144
• 5.4.3 결과 및 분석 ...147
• 6. 강교량의 안전성 향상올 위한 웅용연구 ...149
• 6.1 개 발된 결함검 출기법의 체계화...149
• 6.1.1 현행 안전진단기법과 그 문제점 ...149
• 6.1.2 AE 기술을 이용한 결함검출기술의 운용방법 ...154
• 6.1.3 AE 기술을 이용한 결함검출기법의 절차 ...158
• 6.2 비파괴 검사기술올 혼용한 개선된 강교량 안전진단기법 ...164
• 6.3 재하차량하중 및 재 하형 식 결 정...168
• 6.3.1 주최대하중효과 분석...170
• 6.3.2 재하차량하중 및 재하형식결정...173
• 6.4 AE탐상기술의 상시계측관리시스댐에의 적용 ...178
• 6.4.1 상시계측기술의 개요 ...178
• 6.4.2 교량의상시계측기술 ...180
• 6.4.3 AE기술의 상시계측시스템에의적용 ...183
• 7. 결론 ...189
• 참고문헌...191
• 부록 ...196
• 서지자료...206
• BIBLOGRAPHIC DATA SHEET...207