초록 ▼

1세부과제
제 1핵심 1세부과제의 연구결과는 연구 종료시점에 맞춰 도로교설계기준(한계상태설계법)-케이블교량편 및 기반핵심기술을 개발함.
개발된 설계기준은 2015년 2월에 국토교통부를 통해 공인화 되었으며, 현재 부분개정안이 최종 심의를 통과할 예정임.
2.8km 현수교, 1.2km 사장교의 prototype design 성과품을 개발함.
기타 개정된 주요 기준의 적용성 검토 및 각 단위과제별 개별 성과물을 개발함.

2세부과제
컨버전스형 장경간 케이블 교량 모델 개발은 크게 첨단IT기술을 활용

1세부과제
제 1핵심 1세부과제의 연구결과는 연구 종료시점에 맞춰 도로교설계기준(한계상태설계법)-케이블교량편 및 기반핵심기술을 개발함.
개발된 설계기준은 2015년 2월에 국토교통부를 통해 공인화 되었으며, 현재 부분개정안이 최종 심의를 통과할 예정임.
2.8km 현수교, 1.2km 사장교의 prototype design 성과품을 개발함.
기타 개정된 주요 기준의 적용성 검토 및 각 단위과제별 개별 성과물을 개발함.

2세부과제
컨버전스형 장경간 케이블 교량 모델 개발은 크게 첨단IT기술을 활용한 지능형 안전교량(Intelligent Safety Bridge)모델 개발과 교량 주변의 신재생에너지원을 활용한 신재생에너지 교량(New Renewable Energy Bridge)모델 개발 두 가지 연구 주제로 구성되어 있다. 첫 번째 연구 주제인 지능형 안전교량 모델 개발은 교량의 이용주체인 사람과 자동차의 안전 상황을 실시간으로 모니터링하고, 이에 신속하게 대처하기 위한 기술, 지능형 안전교량 모델 기반의 응용시스템, 안개인식 및 저감 시스템을 개발한다. 두 번째 연구 주제인 신재생에너지 교량 모델 개발은 교량의 비상 상황에서도 조명, 지능형 안전교량 시스템, SHM 시스템 등 운영에 필요한 전력을 자체적으로 공급하기위해 소규모 풍력, 태양광 발전과 함께 에너지 밀도가 높고 발전량 예측이 가능한 조류 에너지를 적극 활용하며, 신재생 에너지 중심의 발전전력시스템 및 발전시스템 설치를 위한 엔지니어링 기술을 개발한다.

3세부과제
첫째로, 내풍안정성이 우수한 사장교, 현수교 내풍단면을 개발했으며, 보다 정밀하고 합리적인 평가와 검증을 위해 요소기술을 개발하고 고등실험기법을 적용했다.
둘째로, 사장교 가설시 내풍안정화 기술을 개발하고 기술 적용 예제집을 작성했으며, 플럴계수 산출을 위한 능동형 강제가진장치, 진동제어를 위한 제진장치, 케이블실험장치 등을 개발했다.
셋째로, 현수교 가설 중 내풍안정화 방안으로 켓워크 가설시 내풍안정화 공법과 보강형 가설시 내풍안정화 공법을 개발했고, 완성계 내풍안정화 방안으로는 주탑, 보강형, 케이블 제진기법과 windscreen 설계기법을 개발했다.
넷째로, 3D 교량단면의 전산 모델링을 위하여 CAD 기술을 이용한 전후처리 프로그램을 개발했고, 가상경계법 기반의 3D 난류 전산 유동장 해석 모듈과 공탄성 해석을 위한 FSI 프로그램 개발했다.
다섯째로, CFD에 대한 전문지식이 부족한 사용자들도 쉽게 접근 가능하도록 주요 모듈 e-WINDS를 개발했고, 풍동실험을 보완하고 해외 상용툴을 대체할 수 있는 고정밀 수치해석 프로그램 FLUSS2D를 개발했다.
(출처 : 보고서 요약서 5p)

Abstract ▼

IV. Research Result
Project 1: Development of planning and designing core technology for long-span cable bridges
A new reliability-based design interim guideline intergrating the research results of the Core Assignment 1 was registered in the name of Korean Bridge Design Codedimit state design

IV. Research Result
Project 1: Development of planning and designing core technology for long-span cable bridges
A new reliability-based design interim guideline intergrating the research results of the Core Assignment 1 was registered in the name of Korean Bridge Design Codedimit state design) - Cable Bridge by Ministry of Land, Infrastructure and Transport. And revision of the guideline will pass deliberation. Korean Bridge Design Code (limit state design) 一 Cable Bridge is composed of 10 chapters； general provisions, load and load factors, concrete structure, steel structure, cable sturcture, and foundation structure, etc. For verification of the guideline, the first prototype design is carried out and design results which has technology convergence property are produced. Sophistication and globalization are planned by making English version of the guideline. In addition, results of future long-span cable bridge plan are documented and most of the other outcomes of each project is also being produced as planned in KPI. Twelve books of Technical series which contains all theoretical background and research results will be published

Project 2: Converged long-span bridge model
Up to now, several useful ideas were drawn for developing the Convergent Long Span Bridge Model u仕lizing advanced IT/Energy technologies into the bridges.
At first, in the 1st stage for establishing Intelligent Safety Bridge Model, we developed (1) framework of ISB service model utilizing USN solutions (2) ISB sensor and gateway system designed under environmental and structural conditions of the bridges, (3) ISB safety management system to monitor risk factors on the bridge and to take a prompt action for accidents, (4) IFDS solutions using USN and GIS technology. Also, for the performance evaluation of ISB components, a field test in Yeo-ju and qualification tests were conducted. In the 2st stage, we developed a (1) monitoring service application based on the u-Safety Sensors, (2) ISB sensor platform and gateway proto-type based on the 1st stage results, and constructed (3) Test-bed environments and took a evaluation for ITS certification.
At second, for developing energy bridge model and its practical utilization technologies, in the 1st stage, the energy bridge model utilizing renewable energy sources near bridges suggested useful results as follows. (1) basic concept of energy bridge model utilizing bridge-affiliated facilities, (2) small-scale tidal energy based bridge model by use of temporary copper dam, (3) tandem array of vertical-axis tidal current turbines using counter-rotating generator. And the detailed field observation and numerical simulation studies were performed for Yeosu Dolsan Bridge, Incheon Grand Bridge, Yeongjong Grand Bridge and Seohae Grand Bridge for resource characterization.
Also, to develop core engineering technology supporting the energy bridge model, in the 1st stage, we developed (1) test apparatus for evaluating the hydraulic resistance of the seabed under the increase of current velocity and change of the direction and (2) bi-directional hydraulic resistance test for the design of the tidal current power system of the long span bridge (3) 3D coupled wave-current-ground interaction analysis program. (4) investigation of CFD numerical model, NACA0018 shape appropriate for the tidal current power turbine.

Project 3: Wind resistance structural system for long-span cable bridges
■ Research Team 1
Wind-environmental impact analysis technic is improved to adjust strength of turbulence in wind tunnel. Technic analysing sensitivity of reynolds number is also developed by performing large-scaled 2D section model experiment. Also, Method of measuring damping ratio of time interval free vibrations is developed to figure out effect of damping. We developed the technic that reduces physical tolerance by introducing CCD camera in wind-dynamic experiment and flutter analysing technic with excellent convergence. DB of CFD analysis is also written. Prototype section of 1200m main span bridge is developed from 2D section model experiment and 3D full model experiment.
■ Research Team 2
Aerodynamically feasible cross section for a suspension bridge of main span length of 2km have been developed from wind tunnel tests based on the state-of-the-art and sensitivity analysis. Active gust generation system has been developed to simulate natural turbulent flow at wind tunnel, and has been applied to detail design of a cable-supported bridge as an independent test bed for present technique. Aerodynamically stable and economic cross sectional girder for suspension bridge with main span of 2,800m is under developing in collaboration with Yooshin. Draft for design guideline for aerodynamics is presented.
■ Research Team 3
Setting up wind tunnel test DB，which includes construction step, for application of wind stability design.
Making up guide for wind tunnel test of a long-span cable bridge.
When long-span cable-stayed girder bridge is construction, Make up development of wind stabilization method and application examples.
■ Research Team 4
- Development of active forced oscillator
- Development of passive/active vibration control devices for long-span bridge
- Prototype of active vertical vibration control devices for girder
- Development of inclined-cable experiment devices
- Criteria of wind-induced vibration of cable and aerodynamic countermeasure
■ Research Team 5
- Detailed design of aerodynamic stabilization system for stiffening girder
- Detailed review of stability during the construction state
- The complements of detailed design by model test for the catwalk of main cables and s仕ffening girder.
- Guideline for wind screen
- Analysis and check for completion state
- Model tests and complements for stabilizing aerodynamic measures
- Development of guidebook for aerodynamic design in suspension bridge
- Development of practical tips for aerodynamic stabilization system in suspension bridge.
■ Research Team 6
Pre and post-processor using CAD technology for computational modeling of 3D bridge and CFD code for 3D turbulent flow simulation
■ Research Team 7
- Development of e-WINDS
• Main modules such as pre-processor, solver, and post-processor are developed for the design of wind resistant bridge deck. The general users who do not have an adequate knowledge on CFD can readily access to the system and conduct the parametric study for various types of bridge decks through an intuitive user interface.
- Development of FLUSS2D
• A two-dimensional high-fidelity flow analysis program is developed for the efficient wind resistant design without heavily resorting to the wind tunnel test. Validation is carried out by comparing the computed results with experimental data and other computations.
(출처 : SUMMARY 29p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 7
• SUMMARY ... 21
• Contents ... 37
• 목차 ... 39
• 1. 세부과제 ... 43
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 44
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 64
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 69
• 3.1. 연구개발 총괄 기획 및 관리 (총괄) ... 73
• 3.2. 신뢰도기반 하중조합법 개발 및 검증 (서울대) ... 76
• 3.3. 계측자료 기반 동적 내풍설계지침 개발 및 검증 (서울대) ... 79
• 3.4. 선박충돌대응 설계기술 개발 및 검증 (서울대) ... 85
• 3.5. 장경간 교량용 활하중 모델 개발 (경희대) ... 89
• 3.6. 장대교량의 처짐 및 진동 사용성 분석 (경희대) ... 94
• 3.7. 고성능강 활용 상부구조 설계기술 개발 (국민대) ... 98
• 3.8. 콘크리트 고주탑 및 전체시스템의 강진대응 기술개발 (성균관대) ... 100
• 3.9. 강진·해양환경 대응 신뢰도기반 설계기술 개발 (울산대) ... 104
• 3.10. 기초구조물 설계 지침 및 성능개선 기술 개발 (연세대) ... 111
• 3.11 공인 지침화 방안 수립 및 국제화 추진 (한국도로협회) ... 113
• 3.12. 정동적하중 설계지침안 적용성 검증 및 평가 (비엔에스, 제일엔지니어링) ... 118
• 3.13. 메시나교의 주요 설계기술 분석 (비엔에스) ... 119
• 3.14. 장경간 케이블교량 신뢰도 해석 (가천대) ... 121
• 3.15. 현수교 주케이블의 안전율에 대한 검토 및 케이블구조 시스템 설계기술 개발 (케이블 브릿지) ... 125
• 3.16. Prototype 현수교 설계 및 적용성 비교 검증 (유신) ... 127
• 3.17. 현수교 경제적 구조세목 및 부재 연결 부속품 설계법 개발 (청석엔지니어링) ... 131
• 3.18. Prototype 사장교 설계 및 적용성 비교 검증 (서영엔지니어링) ... 133
• 3.19. 부재관련 설계지침안 적용성 검증 및 평가 (삼보) ... 137
• 3.20. Prototype 교량 기초구조물 및 설계지침 적용성 평가(삼보기술단) ... 139
• 3.21. 자기압출식 차세 대 현수교 시공법 개발 ... 140
• 3.22. 케이블 교량의 컨셉 디자인 및 미학적 계획기술 개발 및 Prototype design 미 학적 설계 평가 (서울대) ... 141
• 3.23. 국제현상공모 출품 설계품 도출 및 미학적 설계기반 Prototype design 개발 (디엠엔지니어링) ... 149
• 3.24. 기존 사장교 적용성 비교 검증 (디엠엔지니어링) ... 152
• 3.25. 신형식/신소재 적용 미래형 케이블교량 설계기술 및 좌굴 설계기술 개발 (한양대) ... 156
• 3.26. 신형식/신소재 적용 미래형 케이블 교량 설계기술 및 Prototype design 성과품 개발 (엔비코 컨설턴트) ... 161
• 3.27. 기존 현수교 적용성 비교 검증 (엔비코 컨설턴트) ... 164
• 3.28. 장경간 교량 강박스거더 단면의 극한강도 산정 및 평가 (청주대) ... 167
• 3.29. 교량설계용 파랑하중 산정기법 개발 (서울대) ... 172
• 3.30. Prototype design의 공탄성 전산해석 (서울대) ... 173
• 3.31. 부재설계법 검증 (서울대) ... 177
• 3.32. 내진설계법 검증 (서울대) ... 183
• 3.33. 확률기반 선박충돌설계기법 적용 매뉴얼 개발 (목포대) ... 189
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 193
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 232
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 240
• 제7장 참고문헌 ... 250
• 2. 세부과제 ... 287
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 288
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 290
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 294
• I. (1-2-1-1) 지능형 안전 교량 모델 개발 ... 294
• II. (1-2-1-2) 유비쿼터스기반의 지능형 안개저감시스템 개발 ... 374
• III. (1-2-2-1) 신재생 에너지 교량 모델 및 실용화 기술 개발 ... 442
• IV. (1-2-2-2) 2차원 대형 파랑-흐름 복합 수조를 이용한 터빈의 성능 평가 및 기초 지반 수리안정성 확보 기술 개발 ... 509
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 548
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 550
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 552
• 제7장 참고문헌 ... 556
• 3. 세부과제 ... 559
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 560
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 565
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 572
• 3.1 장경간 사장교 내풍단면 개발 ... 573
• 3.2 장경간 현수교 내풍단면 개발 ... 913
• 3.3. 장경간 사장교 가설시 내풍안정화 시스템 개발 ... 996
• 끝페이지 ... 1135