초록 ▼

본 연구의 주요 연구 내용은 1차년도는 요소기술 개발, 2차년도는 설계기술 개발, 3차년도는 종합시스템 개발이다. 먼저 1차년도는 다음과 같은 연구를 수행하였다.
1. Steel 교량
● 강합성 교량의 보강이론 정립
● 유한요소 모델을 통한 보강효과의 검증
● 긴장재 및 정착구의 특성 분석
● 원통형 정착브라켓 개발 및 내하력 평가
● 정착브라켓에 설치되는 부재의 국부거동 검토
● 실내 실험을 통한 보강 효과 검증
2. Concrete 교량
● 기존 단부 정착브라켓 비교 평가
●

본 연구의 주요 연구 내용은 1차년도는 요소기술 개발, 2차년도는 설계기술 개발, 3차년도는 종합시스템 개발이다. 먼저 1차년도는 다음과 같은 연구를 수행하였다.
1. Steel 교량
● 강합성 교량의 보강이론 정립
● 유한요소 모델을 통한 보강효과의 검증
● 긴장재 및 정착구의 특성 분석
● 원통형 정착브라켓 개발 및 내하력 평가
● 정착브라켓에 설치되는 부재의 국부거동 검토
● 실내 실험을 통한 보강 효과 검증
2. Concrete 교량
● 기존 단부 정착브라켓 비교 평가
● 신정착브라켓의 설계법 정립
● 신정착브라켓의 개발 및 내하력 검토
● 기존 FRP 정착장치에 대한 자료수집과 검토
● 새로운 FRP 정착 시스템의 제안과 성능평가
● FRP 긴장재 Deviator에 의한 응력 집중 평가
3. 내하력 평가 방법 연구
● 국내 보강공법 자료 분석
● 국내 교량 안전진단 자료 분석
● 기존교량의 내하력 평가방법 검토
● 국내 노후 교량의 내하력 향상을 위한 보강방안 현황 분석
2차년도는 다음과 같은 연구를 수행하였다.
1. Steel 교량
● 강합성형 단순보 및 연속보의 보강이론 정립 및 설계법 개발
● 외부 긴장재로 보강된 강합성보의 실험을 통한 성능평가와 안정성 평가
● 무도상 철도 강판형교 외부 후긴장 보강 이론 정립 및 설계법 개발
● 유도상 철도 강판형교 외부 후긴장 보강 이론 정립 및 설계법 개발
● 실험을 통한 외부 후긴장 보강 성능 평가 및 공용 안전성 평가
2. Concrete 교량
● 외부 후긴장 공법으로 보강된 RC슬래브교, PC 슬래브교의 보강이론 정립
● 슬래브교의 외부 후긴장 보강용 정착장치 개발
● 외부 후긴장 보강된 슬래브교의 보강성능 평가 실험
● FRP 긴장재를 사용하여 외부 보강한 해석 모델을 정립
● CFRP 긴장재를 이용하여 외부 후긴장을 적용한 시험체에 피로시험을 실시하고, 제안한 CFRP 긴장재와 강재의 극한 응력식을 비교하여 사용성 검토
3. 내하력 평가 방법 연구
● 외부 후긴장 공법으로 보강된 기존교량의 현황분석
● 외부 후긴장 공법으로 보강된 기존교량의 내하력 평가 실태조사 및 문제점 도출
3차년도는 다음과 같은 연구를 수행하였다.
1. Steel 교량
● 1, 2차년도에 연구.개발된 외부 보강시스템의 검증
● 지침서(안)를 개발
● 해석 및 실험결과를 종합하여 종합시스템 개발
● 무도상 및 유도상 철도 강판형교 외부 후긴장 보강시 강선 배치 형상에 따른 보강 효과 정립 및 설계법 개발
● 강선 배치 형상에 따른 외부 후긴장 보강 성능 및 안정성 실험적 평가
2. Concrete 교량
● RC, PSC 연속교의 긴장방법에 따른 보강이론정립
● 기존 연속교용 정착 장치의 비교분석
● PSC 연속교의 새로운 정착장치개발
● FRP 긴장재 정착 방법과 정착장치 개발
● 콘크리트 슬래브의 외부 후긴장 효과 검증

Abstract ▼

Following researches are conducted as the development of element technology in the first year.
1. Steel Bridge
● Establishment of the strengthening method for steel composite bridges
● Verification of strengthening effect by FEM modeling
● Study of tendon and anchorage
● Development o

Following researches are conducted as the development of element technology in the first year.
1. Steel Bridge
● Establishment of the strengthening method for steel composite bridges
● Verification of strengthening effect by FEM modeling
● Study of tendon and anchorage
● Development of cylindrical anchorage bracket and evaluation of load-carrying capacity
● Verification of local behavior of additional materials installed in anchorage bracket
● Verification of strengthening effect by experiment
2. Concrete Bridge
● Comparison and evaluation of existing anchorage bracket
● Establishment of design method for new anchorage bracket
● Development of new anchorage bracket and evaluation of load-carrying capacity
● Review and research on existing FRP anchorages
● Suggestion of new FRP anchorage system and evaluation of its performance
● Evaluation of internal stress concentration for the deviator of FRP tendon
3. Study of evaluation methods of load-carrying capacity
● Analysis of research on existing strengthening methods
● Analysis of research on safety inspection on bridges
● Examination of evaluation methods on load-carrying capacity of existing bridges
● Analysis of strengthening methods for the improvement of load-carrying capacity in damaged bridges in Korea
Following researches are conducted as the development of design technology in the second year.
1. Steel Bridge
● Development of design method and establishment of a theory for external post-tensioning of simple and continuous composite girders
● Evaluation of stability and strengthening capacity by post tensioning test in composite girders
● Development of design method and establishment of a theory for external post-tensioning of the non-ballasted steel plate railway bridges
● Development of design method and establishment of a theory for external post-tensioning of the ballasted steel plate railway bridges
● Evaluation of service stability and strengthening capacity by post-tensioning test and loading test
2. Concrete Bridge
● Verification of strengthening theory on slave bridge reinforced by external tendon
● Development of new anchorage bracket
● Verification of strengthened effect by experiment
● Development of a model for external post-tensioning using FRP
● Proposed equation to predict the ultimate stress of prestressing steel and resisting moment capacity of concrete beam using CFRP
3. Study of evaluation methods for load-carrying capacity
● Analysis of existing bridges reinforced by external post-tensioning method
● Investigation of load-carrying capacity in existing bridges reinforced by external post-tensioning method
Following researches are conducted as the development of design technology in the third year.
1. Steel Bridge
● Verification of the strengthening system with external tendons in the first and second year
● Development of guidelines for strengthening methods of existing bridges
● Development of strengthening system by analysis and experiment
● Development of design method and establishment of a theory for external post-tensioning of the ballasted and non-ballasted steel plate railway bridges according to the cable arrangement type
● Evaluation of strengthening effect and the stability from experiment according to the cable arrangement type
2. Concrete Bridge
● Establishment of a theory for the RC, PSC continuous bridges according to jacking method
● Comparison of anchorages on existing continuous bridges
● Development of anchorage for PSC continuous bridges
● Development of anchorage and method of attaching FRP
● Verification of strengthening effect on concrete slab with external tendons

목차 Contents

• 제출문...1
• 요약문...3
• SUMMARY...10
• 목차...18
• 제 1 장 서 론...33
• 제 1 절 연구 목적 및 필요성...33
• 1. 연구배경 및 필요성...33
• 2. 연구 목적...37
• 제 2 절 연구 내용 및 범위...39
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...40
• 제 1 절 국외 기술개발 현황...40
• 제 2 절 국내 기술개발 현황...42
• 제 3 절 기술동향 분석 결론...43
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...45
• 제 1 절 강합성 교량의 보강시스템 개발...45
• 1. 서론...45
• 2. 외부긴장재로 보강된 단순 강합성보의 거동과 증가 프리스트레스력 산정...46
• 가. 사활하중 강합성보의 응력분포...46
• 나. 프리텐션 강합성보의 응력분포...47
• 다. 포스트텐션 강합성보의 응력분포...49
• 라. 증가 프리스트레스력의 산정...51
• 마. 보강효과 분석...59
• 3. 연속 강합성보의 긴장재 직선 배치에 따른 증가 프리스트레스력 산정과 거동 분석...63
• 가. 외부 긴장재로 직선보강된 연속 강합성보의 기본개념...63
• 나. 연속 강합성보의 응력분포...64
• 다. 증가 프리스트레스력의 산정...68
• 라. 연속 강합성보의 배치 형상별 거동 분석...74
• 마. 긴장재 직선배치에 따른 거동분석과 유한요소해석 결과 비교...87
• 4. 연속 강합성보의 긴장재 절곡배치에 따른 증가 프리스트레스력 산정과 거동 및 보강효과 분석...101
• 가. 외부 긴장재로 절곡 보강된 연속 강합성보의 기본 개념...101
• 나. 연속 강합성보의 응력분포...103
• 다. 증가 프리스트레스력의 산정...104
• 라. 긴장재 절곡배치에 따른 거동 및 분석...108
• 마. 긴장재 절곡배치에 따른 거동분석과 유한요소해석 결과 비교...128
• 5. 제안된 내하율에 기초한 초기 긴장력 결정과 보강설계...150
• 가. 보강설계순서...150
• 나. 내하율 산정방법...152
• 다. 단순 강합성보 초기 긴장력 결정과 보강설계...153
• 라. 탄성에너지법에 의한 좌굴방정식...157
• 마. 단순 강합성보의 보강 설계 예시...177
• 바. 2경간 연속 강합성보의 초기 긴장력 결정과 보강설계 방법...188
• 사. 2경간 연속 강합성보의 보강설계 예시...201
• 6. 정착브라켓의 개발 및 내하력 평가...205
• 가. 긴장재 및 정착브라켓...205
• 나. 원통형 정착브라켓의 개발...208
• 다. 원통형 정착브라켓의 실교량의 적용...210
• 7. 보강 성능 검증을 위한 실험...221
• 가. 원통형 정착장치를 이용한 보강 성능 검증 실험...221
• 나. 강합성보에 작용한 외부 긴장재 보강효과 검증 실험...237
• 8. 결론...261
• 제 2 절 강철도교의 보강시스템 개발...264
• 1. 서론...264
• 2. 도상설치에 따른 강철도교 보강시스템 개발...265
• 가. 시험체 제원 결정 및 실험 내용...265
• 나. 유한요소해석...269
• 다. 실험 및 해석결과 분석...271
• 라. 소결론...276
• 3. 긴장재 배치 형태를 고려한 강철도교 보강시스템 개발...277
• 가. 시험체 제원 결정 및 실험 내용...277
• 나. 유한요소해석...285
• 다. 실험 및 해석결과 분석...289
• 라. 외부 후긴장 보강 설계 검토...347
• 마. 소결론...350
• 4. 종합 결론...352
• 가. 무도상 판형교...352
• 나. 유도상 판형교...352
• 제 3 절 슬래브교의 보강 이론과 정착 장치 개발...353
• 1. 서론...353
• 2. 콘크리트 교량 정착장치 및 설계기술 개발...355
• 가. 외부강선 보강설계 이론...355
• 나. 외부강선 보강공법의 정착장치...360
• 다. 조립식 정착장치의 설계 예...383
• 라. 실험...388
• 마. 실험결과 및 분석...393
• 바. 실교량 적용 사례...400
• 3. 종.횡강선을 이용한 슬래브교의 보강 시스템 개발...409
• 가. 슬래브교의 보강 공법...409
• 나. 종.횡방향 슬래브교 외부강선 보강 공법...425
• 다. 슬래브교의 외부강선 보강 설계...429
• 라. 슬래브교의 외부강선 보강 실험...438
• 마. 실험결과...448
• 4. 외부강선을 이용한 연속교 보강시스템 개발...462
• 가. 연속 강선 보강 공법...462
• 나. 연속교 외부강선 보강 공법의 특징...480
• 다. 연속교 외부강선 보강 실험...487
• 라. 실험결과 및 분석...498
• 5. 결론...521
• 가. 콘크리트교량 정착장치 및 설계기술 개발...521
• 나. 종.횡방향 강선을 이용한 슬래브교의 보강 시스템 개발...522
• 다. 외부강선을 이용한 연속교 보강 시스템 개발...523
• 제 4 절 FRP 긴장재로 보강된 부재의 설계기술 개발...525
• 1. 서론...525
• 가. 연구개발의 배경 및 필요성...525
• 나. 연구개발의 목적...528
• 다. 연구개발의 내용 및 범위...529
• 2. 기존문헌 연구 및 극한 응력 예측식 제안...530
• 가. 국내외 기술개발 현황...530
• 나. 기존 설계식에 대한 분석...532
• 3. FRP 재료에 관한 기존 연구 고찰...542
• 가. FRP의 개요...542
• 나. FRP 종류와 특징...543
• 다. FRP의 재료적 특성과 역학적 특성...546
• 라. CFRP (CFCC; Carbon Fiber Composite Cable)의 개요와 역학적 특징...548
• 4. 정착장치 개발...550
• 가. FRP 정착장치...550
• 나. 새로운 정착장치의 제안과 실험...559
• 다. FRP Deviator...575
• 5. RC 콘크리트 T-형보 실험...582
• 가. 실험체 제원 및 제작...582
• 나. 실험결과 및 분석...590
• 다. 소결론...613
• 6. PC 콘크리트 T-형 보 실험...614
• 가. 실험체 제원 및 제작...614
• 나. 실험결과 및 분석...622
• 다. 소결론...642
• 7. Slab 콘크리트 실험체 실험...644
• 가. 실험체 제원 및 제작...644
• 나. 실험결과 및 분석...650
• 다. 소결론...656
• 8. 결론...657
• 제 5 절 강합성 교량의 구조해석 및 해석모델 개발...660
• 1. 서론...660
• 2. 구조거동 분석...660
• 3. 외부긴장력 크기 및 적용위치에 따른 거동분석...662
• 4. 국부응력 검토를 위한 유한요소해석 모델...665
• 가. 하부 인장플랜지 해석모델...665
• 나. 유한요소해석 모델 상세...665
• 5. 유한요소해석...666
• 6. 국부응력해석 결과 분석...669
• 7. 결론...671
• 제 6 절 교량 성능향상공법 현황분석 및 내하력 평가방법 연구...672
• 1. 서론...672
• 2. 외부긴장재를 이용한 구조물 보강 연구...672
• 가. 용어정의...672
• 나. 외부긴장재 구성요소...673
• 다. 보강설계 순서...679
• 라. 시공순서 및 방법...680
• 3. 보강공법 및 내하력 평가...687
• 가. 보강공법 비교...687
• 나. 보강사례...692
• 4. 기존 내하력 평가방법...697
• 가. 허용응력법에 의한 공용내하력 평가...698
• 나. 강도설계법에 의한 공용내하력 평가...699
• 5. 내하력 평가 예...701
• 가. 도산교의 제원...701
• 나. 현장재하시험 및 구조해석...703
• 다. 주형의 내하력 평가 (보강 후)...711
• 6. 보강 후 내하력 증가 사례...715
• 가. 개봉고가차도...715
• 나. 양구대교...716
• 다. 노들(북측) 고가차도...718
• 라. (구)명천교...720
• 마. 창원육교...721
• 7. 기존 공법 문제점 및 내하력 평가 문제점...722
• 가. 기존 공법의 문제점...722
• 나. 현행 내하력 평가의 문제점...724
• 8. 기존 내하력 평가의 문제점 및 평가 기법 제안...726
• 가. 기존 내하력 평가 방법의 문제점...726
• 나. 새로운 평가법 제안...727
• 9. 수치해석적 검증...728
• 10. 실교량에의 적용...730
• 11. 결론...733
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...734
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도...734
• 제 2 절 연구개발 성과의 대외 기여도...738
• 1. 1차년도 연구개발 성과의 대외 기여도...738
• 2. 2차년도 연구개발 성과의 대외 기여도...738
• 3. 3차년도 연구개발 성과의 대외 기여도...739
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...740
• 1. 강교량에서의 활용계획...740
• 2. 철도 교량에서의 활용계획...740
• 3. 콘크리트 교량에서의 활용계획...740
• 4. FRP 긴장재의 활용계획...741
• 5. 행정기관 및 보강시공회사에서의 활용계획...741
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...742
• 제 7 장 참고문헌...745
• 제 1 절 Steel 교량...745
• 제 2 절 Concrete 교량...752
• 부록1 : 외부 긴장재를 이용한 강합성 교량의 보강 지침서(안) -도로교편-...760
• 부록2 : 외부 긴장재를 이용한 철도 판형교의 보강 지침서(안) -철도교편(무도상 철도 판형교)-...809
• 부록3 : 외부 긴장재를 이용한 콘크리트 교량의 보강 지침서(안) -FRP긴장재를 이용하는 방법-...848
• 부록4 : 외부 긴장 보강공법의 기술 및 경제적 타당성 분석...865