交通패턴을 考慮한 長大橋梁의 擧動分析 및 維持管理模型 硏究
A Study on Structural Behavior Analysis and Maintenance Models of Long-span Bridges Considering Traffic Patterns
- 주제(키워드) 장대교량 , 교통패턴 , 유지관리모형
- 발행기관 亞州大學敎 大學院
- 지도교수 崔岐柱
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 건설교통공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000011225
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구는 장대교량(서해대교)에서 측정된 교통량과 변형률 데이터를 활용하여 장대교량의 교통패턴, 활하중(변형률)간의 상관성 분석 및 이를 이용한 장대교량 관리방안을 제안함이 목적이다. 통계분석 및 SSA (Singular Spectrum Analysis)기법을 이용 서해대교 교통패턴을 시간대별 (연도별, 월별, 요일별, 시간대별)로 분석하였고 서해대교 교통패턴에 영향을 주는 주기성분 (요일별, 계절별, 주중/주말별)을 순차적으로 추출하였다. 교통패턴과 변형률 상관성 분석을 통해 주중 2+4+5종 차량조합이 서해대교의 활하중 구조거동에 직접적으로 영향을 주는 요소임을 밝혔다. 한편, 실교통량을 반영해 장대교량 유지관리를 위한 차량하중모델을 제안하고 이를 기반으로한 구조해석결과, 제안된 차량하중모델이 유지관리측면에서 현행설계기준의 활하중 모델보다 더 합리적임을 밝혔다. 서해대교의 변형률 데이터의 분포에 대해 7개의 잠정 확률분포모델을 제시하고 로그우도를 통한 모델검정을 통해 Inverse Gaussian 모델이 최종 확률분포모델임을 입증하였다. 유지관리의 효율성을 위해 현행 설계기준의 사용한계상태(service limit state)와는 차별화된 유지관리한계상태(maintenance limit state)를 새롭게 제안하였다. 확률분포모델과 MLS를 이용하여 국가재난대응체계와 동일한 4단계(관심, 주의, 경계 및 심각)로 구분하여 장대교량 유지관리체계 및 단계별 대응전략을 제시하였다.
more초록/요약
This paper aims to analyze traffic patterns and live loads of long-span bridges and to identify the correlation between the two variables to propose the maintenance strategy of long-span bridges. To achieve this, traffic volume and strain data measured from the Seohae grand bridge were used. Using conventional statistics and singular spectrum analysis (SSA), the daily, weekly, monthly and yearly traffic patterns of the bridge are analyzed. Then, periodic components to influence on the traffic patterns of the bridge are successfully extracted by SSA. From correlation analysis between traffic patterns and strain data, it can be seen that a combination of 2, 4, and 5 vehicle classes during weekdays is a dominant traffic pattern which governs the live load-induced structural behavior. Live load models for the maintenance of long-span bridges are newly proposed using real traffic volumes passing the bridge. Computational structural analysis using these models shows that the proposed models are more suitable than those of design specifications from the viewpoint of the practical maintenance of long-span bridges. Seven probability distribution models are fitted to the strain data and their log-likelihood. Finally, the Inverse Gaussian model was identified as the best fit model for the bridge's live loads. The maintenance limit state (MLS) distinguished from the service limit states (SLS) of design specifications is newly proposed. The maintenance strategy, based on the four steps which is congruent to those steps used in national emergency response system, was proposed with using the Inverse Gaussian model and MLS concept.
more목차
제1장 서론 1
제1절 연구배경 및 목적 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구목적 3
제2절 연구범위 및 방법 4
2.1 연구범위 4
2.2 연구방법 5
제2장 이론적 고찰 8
제1절 장대교량 현황 및 관련연구 8
제2절 교통패턴 분석방법 11
2.1 시계열분석 11
2.2 특이스펙트럼분석(SSA) 15
제3절 차량하중 모델 20
3.1 하중모델 개발현황 20
3.2 국외 하중모델 21
3.3 국내 하중모델 25
제4절 피로안전성 평가방법 28
4.1 개요 28
4.2 국내 피로설계 기준 29
4.3 피로안전성 평가 32
제3장 데이터 구조 및 수집 34
제1절 데이터 구조 34
제2절 데이터 수집 35
2.1 대상교량 35
2.2 변형률 계측데이터 수집 41
제4장 교통패턴에 따른 장대교량 거동분석 43
제1절 장대교량 교통패턴 특성 43
1.1 장대교량 교통패턴 분석 43
1.2 교통패턴 분석결과 51
제2절 특이스펙트럼분석(SSA)을 이용한 교통패턴 분석 52
제3절 변형률 계측결과 분석 61
3.1 분석 개요 61
3.2 활하중에 의한 응력 범위 64
제4절 교통패턴과 계측변형률의 연관성 분석 72
4.1 차종조합-계측변형률 연관성 분석 72
4.2 요일-계측변형률 연관성 분석 75
4.3 한계사건-계측변형률 연관성 분석 77
4.4 연관성 분석결과 79
제5절 실교통량을 반영한 구조해석 및 거동분석 80
5.1 개요 80
5.2 통행차량 데이터 분석 및 대표하중 산정 82
5.3 구조해석 및 대표 차량모델의 필요성 85
5.4 설계 활하중 및 대표 차량모델 해석 90
5.5 피로응력 산정을 위한 설계 활하중 및 제안 차량모델 해석 99
제5장 유지관리를 위한 모형 110
제1절 기존 유지관리모형 110
제2절 유지관리모형 개발 112
2.1 개요 112
2.2 확률분포모델 선정 113
2.3 한계상태와 단계별 대응전략 127
2.4 유지관리모형 적용 130
제6장 결론 및 향후 연구과제 132
제1절 결론 132
제2절 향후 연구과제 135
참고문헌 136
부록 140
ABSTRACT 175
