초록 ▼

본 연구에서는 동적특성기반의 교량 세굴 건전성 평가 및 상시모니터링 시스템을 개발하고자 하였다. 공용중인 교량에 대한 주기적인 진동실험, 교각 시험체와 철도 교각에 대한 동적특성 변화를 검토하여 동적특성을 이용한 교량 세굴 건전성 평가기준을 마련하였다. 또한 평가기준을 지원하기 위해 기초 근입깊이에 따른 교각 고유치해석 산출과 역해석을 통한 교각 근입깊이 추정이 가능한 교각 고유치 해석 프로그램을 개발하였다.
제2정선교와 안성천교에 대하여 상시진동계측 모니터링 시스템을 시험 운영하여 시스템의 현장 적용성을 검토하였다. 상시진동

본 연구에서는 동적특성기반의 교량 세굴 건전성 평가 및 상시모니터링 시스템을 개발하고자 하였다. 공용중인 교량에 대한 주기적인 진동실험, 교각 시험체와 철도 교각에 대한 동적특성 변화를 검토하여 동적특성을 이용한 교량 세굴 건전성 평가기준을 마련하였다. 또한 평가기준을 지원하기 위해 기초 근입깊이에 따른 교각 고유치해석 산출과 역해석을 통한 교각 근입깊이 추정이 가능한 교각 고유치 해석 프로그램을 개발하였다.
제2정선교와 안성천교에 대하여 상시진동계측 모니터링 시스템을 시험 운영하여 시스템의 현장 적용성을 검토하였다. 상시진동계측 모니터링 시스템 운영을 위한 적절한 상시미동계측 및 분석방법을 검토하여, 상시미동계측 자료의 표준화된 분석 프로그램을 개발하였다.
이상의 연구결과를 바탕으로 동적특성을 이용한 교량 세굴 건전성 평가방법을 마련하였으며, 홍수시 교량 안전관리의 문제점을 분석하여 기초세굴 피해 예방을 위한 교량안전관리대책을 제안하였다.

Abstract ▼

The purpose of this study is to develop bridge scour integrity assessment based on dynamic characteristics and bridge safety management systems. Assessment standards are developed through periodical vibration experiments aimed at bridges in service and variation review of dynamic properties. For the

The purpose of this study is to develop bridge scour integrity assessment based on dynamic characteristics and bridge safety management systems. Assessment standards are developed through periodical vibration experiments aimed at bridges in service and variation review of dynamic properties. For the purpose of supporting the establishment of assessment standards, a program is developed that is able to outcome natural frequencies of bridge piers according to foundation embedded depths, and estimate embedded depths through back analysis. Field adaptability are reviewed by operating ambient vibration monitoring systems at #2 JungSun bridge and Ansengcheon bridge. A standardized analysis program is developed for processing ambient microtremor measurement data by reviewing analysis methods and data from the systems. Based on research results, Bridge scour integrity assessment methods are prepared, and bridge safety management plans are proposed for scour prevention by analyzing problems of bridge safety management in floods.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 5
• 차례 ... 7
• 그림차례 ... 11
• 표차례 ... 12
• 제1장 서론 ... 13
• 1.1 연구배경 및 필요성 ... 13
• 1.2 연구목적 및 범위 ... 15
• 1.3 연구방법 및 절차 ... 19
• 1.3.1 연구방법 ... 19
• 1.3.2 연구절차 ... 20
• 제2장 동적특성기반 교량 기초세굴 건전성 평가기준 ... 23
• 2.1 개요 ... 23
• 2.1.1 연구방법 ... 23
• 2.1.2 진동실험 방법 및 장비 ... 23
• 2.1.3 진동 측정 및 신호처리방법 ... 27
• 2.2 역밭교 고유진동수 변화 ... 29
• 2.2.1 진동실험 방법 ... 29
• 2.2.2 진동실험 결과 ... 32
• 2.3 기존 연구결과 ... 38
• 2.3.1 교각 시험체 진동실험 ... 38
• 2.3.2 철도 교각 진동실험 ... 44
• 2.3.3 일본 철도교 평가기준 ... 48
• 2.4 동적특성기반 교량 기초세굴 건전성 평가기준 ... 51
• 제3장 교각 상시진동계측 모니터링 시스템 ... 53
• 3.1 개요 ... 53
• 3.2 상시진동계측 모니터링 시스템 시험 운영 ... 53
• 3.2.1 안성천교 ... 53
• 3.2.2 제2정선교 ... 61
• 3.3 상시진동계측 모니터링 시스템 구축 및 운영 방안 ... 69
• 3.3.1 개요 ... 69
• 3.3.2 시스템 구성 ... 72
• 3.3.3 시스템 설계 고려사항 ... 73
• 3.3.4 계측 장비 설치 ... 73
• 3.3.5 시스템 운영프로그램 사양 ... 76
• 3.3.6 설치공사 ... 79
• 3.3.7 모니터링 시스템의 활용방안 ... 79
• 제4장 상시미동 계측자료 신호처리 분석 프로그램 개발 ... 81
• 4.1 개요 ... 81
• 4.1.1 연구배경 및 필요성 ... 81
• 4.1.2 연구목적 및 범위 ... 81
• 4.1.3 연구방법 ... 82
• 4.2 이론적 배경 ... 83
• 4.2.1 주파수분석 ... 83
• 2.2.1 주파수분석 함수 및 응용 ... 104
• 4.3 상시미동 신호처리기법 개발 ... 119
• 4.3.1 상시미동데이터의 탁월진동수 검출 ... 119
• 4.3.2 상시진동계측 모니터링 데이터의 탁월진동수 검출 ... 129
• 4.4 상시미동 분석 프로그램 개발 ... 145
• 4.4.1 전문분석용 프로그램 ... 145
• 4.4.2 상시모니터링 시스템용 프로그램 ... 148
• 제5장 기초세굴을 고려한 교각 고유치 해석 프로그램 개발 ... 151
• 5.1 개요 ... 151
• 5.1.1 개발배경과 목적 ... 151
• 5.1.2 개발내용 ... 151
• 5.2 교각 고유치해석 이론 ... 152
• 5.2.1 고유치 문제 ... 152
• 5.2.2 유한요소해석에 의한 고유치문제해석 ... 156
• 5.2.3 근입깊이를 고려한 교각시스템의 고유치해석 ... 168
• 5.2.4 역해석을 이용한 근입깊이 추정 ... 182
• 5.3 교각 고유치해석 프로그램 개발 ... 198
• 5.3.1 프로그램의 흐름 ... 198
• 5.3.2 프로그램의 구성 ... 199
• 5.3.3 전처리기의 개발 ... 202
• 5.3.4 해석 및 역해석 모듈의 개발 ... 212
• 5.3.5 후처리기의 개발 ... 215
• 5.4 해석 결과 비교검토 ... 222
• 5.4.1 고유치해석 및 역해석 예시 ... 222
• 5.4.2 상용 프로그램과의 비교 ... 239
• 5.4.3 실험값과의 비교 ... 278
• 5.5 소 결 ... 289
• 제6장 동적특성을 이용한 교량 세굴 건전성 평가기법 ... 291
• 6.1 실험개요 ... 295
• 6.1.1 실험의 목적 ... 295
• 6.1.2 실험방법과 순서 ... 296
• 6.2 측정요령 ... 298
• 6.2.1 측정계획 ... 298
• 6.2.2 측정준비 ... 299
• 6.2.3 측정순서 ... 299
• 6.2.4 측정시스템 ... 301
• 6.2.5 교각측정 ... 302
• 6.2.6 측정자료의 보존 ... 306
• 6.3 고유진동수의 결정방법 ... 307
• 6.3.1 응답파형의 중첩 ... 307
• 6.3.2 응답파형의 해석 ... 309
• 6.3.3 고유진동수의 결정 ... 310
• 6.4 실험의 평가 ... 311
• 6.4.1 기초의 세굴 건전성 평가 ... 311
• 6.4.2 세굴 위험성이 높다고 판단되는 경우의 대책 ... 317
• 6.5 동적특성을 이용한 기초세굴 건전성 평가방법의 적용방안 ... 318
• 6.6 기초세굴 피해 예방을 위한 교량 안전관리대책 ... 321
• 6.6.1 홍수시 교량 안전관리의 문제점 분석 ... 321
• 6.6.2 기초세굴 피해 예방을 위한 교량 안전관리 개선방안 ... 321
• 제7장 결론 ... 323
• 참고문헌 ... 325