Abstract
Bridge Weigh-in-Motion(BWIM) system calculates a travelling vehicle's weight without interruption of traffic flow by analyzing the signals that are acquired from various sensors installed in the bridge. BWIM system or data accumulated from the BWIM system can be utilized to development of updated live load model for highway bridge design, fatigue load model for estimation of remaining life of bridges, etc. Field test with moving trucks including various load cases should be performed to guarantee successful development of precise BWIM system. In this paper, a numerical simulation technique is adopted as an alternative or supplement to the vehicle traveling test that is indispensible but expensive in time and budget. The constructed numerical model is validated by comparison experimentally measured signal with numerically generated signal. Also vehicles with various dynamic characteristics and travelling conditions are considered in numerical simulation to investigate the variation of bridge responses. Considered parameters in the numerical study are vehicle velocity, natural frequency of the vehicle, height of entry bump, and lateral position of the vehicle. By analyzing the results, it is revealed that the lateral position and natural frequency of the vehicle should be considered to increase precision of developing BWIM system. Since generation of vehicle travelling signal by the numerical simulation technique costs much less than field test, a large number of test parameters can effectively be considered to validate the developed BWIM algorithm. Also, when artificial neural network technique is applied, voluminous data set required for training and testing of the neural network can be prepared by numerical generation. Consequently, proposed numerical simulation technique may contribute to improve precision and performance of BWIM systems.
Bridge Weigh-in-Motion(BWIM) 시스템은 중량의 차량이 정상적으로 교량을 주행하는 상태에서 측정된 교량의 응답을 분석하여 교량을 통과한 차량의 중량을 산출하는 시스템으로, 현재 관심지역을 통행하는 차량의 하중분포를 파악하고 이로 부터 도로교의 설계 및 해석을 위한 설계 활하중 모델의 개발이나 교량의 잔존 수명의 예측을 위한 피로하중모델 등의 개발에 활용될 수 있다. 이러한 BWIM 시스템의 개발을 위해 필수적으로 수행되어야 하는 것이 다양한 하중조건에 대한 실물차량 주행시험이다. 이 논문에서는 BWIM 시스템의 개발을 위해 필수적이지만 비용 및 시간이 많이 소요되는 실차량 주행시험을 보완할 수 있는 수치해석 기법을 사용하여 차량동특성 및 주행조건의 변화에 대한 교량응답의 변화를 관찰하고자 하였다. 수치해석의 적절성을 검증하기 위하여 실물차량 주행시험이 수행된 동일한 경우에 대하여 차량주행 시뮬레이션을 수행하였으며, 실측결과와 유사한 해석결과를 얻을 수 있었다. 수치해석에서 고려한 변수는 차량의 주행속도, 차량의 고유진동수, 진입부의 단차크기, 횡방향 주행위치 등이며, 이들 변수의 변화에 대한 교량의 응답의 변화를 분석한 결과, 정확한 BWIM 시스템의 개발을 위해 횡방향 주행위치와 차량 고유진동수의 영향이 고려되어야 함을 확인하였다. 수치시뮬레이션 기법을 사용하여 다양한 조건에 대한 주행데이터를 적은 비용으로 생성할 수 있으므로, 최소한의 실차량 주행시험과 병행하여 다양한 하중조건에 대한 BWIM 알고리즘의 검증이 가능할 것으로 생각된다. 또한 신경망기법을 사용하는 BWIM 시스템의 경우에는 학습자료의 생성에 활용하여 신경망기법을 활용할 때 어려운 점 중 하나인 충분한 양의 신뢰성있는 학습자료 확보에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.
