• Computational Structural Engineering
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• v.6 no.3
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• pp.5-11
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• 1993

본문에서는 서해대교 사장교 설계의 경험을 기초로 사장교의 거동원리와 구조해석시 유의해야 할 몇가지 사항들에 대해서 기술하였다. 특히 강합성사장교의 주형해석시 바닥판과 강형의 모델링, 가설방법과 순서에 따른 명확한 이해와 이에 따른 구조계의 이상화, 시간경과에 따른 재료성질의 보다 엄밀한 구현 등이 설계에 미치는 영향과 중요성을 강조하였다. 사장교는 기존의 현수교에 비해 주형의 강성을 효율적으로 사용할 수 있고 미관이 탁월할 뿐 더러 주위환경에 따라 가설방법과 구조계를 변화시킬 수 있는 적응성이 뛰어나다. 이와 같은 측면 때문에 사장교는 현대 중.장대교량을 대표하는 형식으로 점차 그 영역을 넓혀가고 있다. 국내에서도 올림픽대교를 비롯한 몇개의 사장교가 건설되었으며 이와 같은 경험을 바탕으로 순수 국내기술에 의해 세계에서 10위권에 드는 장대사장교인 서해대교가 설계되기에 이르렀다. 이와 같은 경험의 조각들이 모여 국내 토목설계의 비약을 이룰 수 있는 전환점이 될 것임을 믿어 의심치 않는다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.48-51
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• 2011

사장교에서 케이블은 하중을 지지하는 주요 부재로, 케이블 장력은 사장교의 건전성과 안전도 평가에 있어서 매우 중요한 변수이다. 케이블 장력을 추정하기 위한 대표적인 방법으로는 로드셀을 이용한 직접법과 진동 계측 자료를 이용한 간접법 등이 있으며, 최근에는 자기장-응력 관계를 이용한 EM(Elasto-Magnetic) 센서 측정법이 개발되어 케이블 장력 추정에 적용되었다. 본 논문에서는 세 가지 장력 추정 기법을 실제 시공중인 사장교에 적용하여, 그 성능을 상호 비교하였다. 본 연구는 한국의 KAIST와 미국 Northeastern 대학교의 공동연구로 수행되었다. 대상 교량은 부산 화명동과 김해 초정리를 연결하기 위해 현재 건설중인 화명대교이다. 화명대교의 교량 형식은 2주탑 콘크리트 사장교 (주탑 경간장 270m, 총 사장교 구간장 500m)이며, 사장재로는 MS (Multi-Strand) 형 케이블이 사용되었다. 실험 당시 화명대교는 중앙경간의 폐합 후 선형관리를 위한 장력조정작업을 수행하였으며, 케이블 재긴장시의 정확한 장력관리를 위하여 로드셀을 이용한 Lift-off test방법으로 케이블의 장력을 측정하였다. 이와 동시에 두 개의 케이블을 대상으로 진동 가속도 센서와 EM 센서를 설치하고 장력 계측을 수행하였으며, 재긴장 단계별 장력 변화치를 지속적으로 계측하였다. 계측된 결과를 바탕으로 케이블 장력 추정 기법의 정확성 및 실교량에서의 활용성을 비교하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.6 no.3
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• pp.24-37
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• 1993

본 고에서는 강구조물의 유지관리 중에서도 사장교와 현수교의 유지관리에 관한 기술의 현황과 내구성 향상을 목표로 한 향후의 과제를 중심으로 기술하고자 한다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.20 no.1
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• pp.121-129
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• 2008

study proposes a new key-segment closing method using thermal effect as a substitute to the process of set-back and reset-back for the FCM construction of a partially earth-anchored cable-stayed bridge. The proposed method is to artificially heat up the inside of girders located in the main span before closing the key-segment in a cantilever state. Then, the heat is removed after finishing the closure in a continuous bridge state. Using the changes in boundary conditions and structural systems, the proposed method can generate new member forces that reflect the advantage of the partially earth-anchored cable system. From the construction sequence analysis, it is found that the proposed method increases the efficiency of a partially earth-anchored cable-stayed bridge by reducing the compressive axial forces on the girders.

• Computational Structural Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.23-27
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• 1992

형교와 현수의 장점을 결합시켜 개발된 교량형식인 사장교는 시공성과 경제성이 뛰어난 것으로 알려져, 국내에서도 1985년에 완공된 진도대교와 돌산대교를 비롯하여 1989년에 완공된 올림픽대교, 현재공사중인 팔당대교 및 설계중에 있는 서해대교 등 5개의 교량이 있다. 외국의 경우를 보면 독일이 2차대전 후 라인강변에 다수의 사장교를 가설하면서 기술이 개발.확립되었고 최근에는 일본.중국 등에 다수의 장대교량이 설치될 것으로 예상되는 바 계획.설계 및 시공기술의 자립화가 시급하다고 하겠다. 본 고에서는 사장교의 설계시에 필요한 주의사항 및 특성을 소개하고자 한다.

• Computational Structural Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.34-37
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• 1992

본 고에서는 풍하중을 받는 사장교의 진동을 제어할 목적으로 사용하는 TLD의 효과와 원리를 소개하였다. 사장교의 경우 완공 후 보다 시공중에 더 위험한 구조물이므로, 비록 완공후에 진동을 별도로 제어할 필요가 없는 경우라도 시공중에 일시적으로 진동제어를 할 경우에 편리하게 이용될 수 있다. TLD는 물의 수위를 변화시킴으로, 시공단계에 따라 변하는 사장교의 진동특성에 간편하고 효과적으로 대응할 수 있다. 아울러 교량의 노후나 설계오차 발생시에도 이에 따라 TLD의 특성의 수정이 용이하며, 구조적으로도 단순하기 때문에 유지관리가 간편한 장점이 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.24 no.1
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• pp.87-95
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• 2011

A rational method for determination of initial cable forces in cable-stayed bridges without complicated nonlinear analysis is presented. Initial shape analysis for cable-stayed bridges should be able to find optimizated initial cable forces and unstrained length that minimize deflection and vending moments of the deck and pylon. A presented method utilizing the idea of force equilibrium organizes initial shape analysis for each types of cable-stayed bridges. The results of that analysis were compared to several existing methods for 2D numerical examples. And for 3D actual bridges, the improved TCUD method was performed to demonstrate the accuracy of this study.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.70-70
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• 2011

사장교의 적용지간이 증가하여 초장대화하면서 구조안전성을 확보하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 본 연구에서는 현재까지 시도된 적이 없는 주경간 1,200m 사장교의 내풍안정성을 검토하기위하여 3차원공탄성 모형을 제작하고 풍동실험을 수행하였다.(그림1 참조) 실험대상 구조물은 내풍안정성 증대를 위해 유선형 박스거더를 채용하고 케이블이 거더와 함께 비틀림에 저항하도록 2면 케이블을 적용하였다. 구조적인 측면에서는 보강형 자중감소를 위해 전경간을 강박스로 계획하였으며 측경간에 부반력제어를 위한 Counter Weight을 적용하였다. 실험대상 구조물은 완성계, 가설계95%, 가설계50%, 가설계45%로 모형을 해체하면서 진행하였고 가설단계 별로 내풍케이블의 수량과 형상을 달리하여 내풍안정성 개선효과를 확인하고자 하였다. 3차원 풍동실험 결과 완성계에서 교량의 안전성에 심각한 문제를 발생시킬 수 있는 와류진동, 플러터, 버페팅과 같은 유해한 진동현상이 발견되지 않았으며, 시공중 내풍안정성 확보를 위하여 대상교량에 내풍케이블을 설치하고 내풍케이블의 수량 및 배치형상에 따른 진동제어 효과를 검토하였다. 본 실험은 현재 풍동실험 요소기술을 이용하여 1,200m급 사장교 풍동실험을 수행하였고 이에 따라 교량이 초장대화 되면서 스케일다운에 따른 보강형질량, 케이블 간격 등 실험모형 제작상 문제점을 확인 할 수 있었으며 이러한 경험을 토대로 향후 1,000m 이상급 초장대 사장교 내풍설계를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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• 2002.03a
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• pp.435-442
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• 2002

본 연구에서는 사장교의 제어기법 개발을 위한 구조물로 제공되는 벤치마크(benchmark) 사장교에 대해 복합제어 기법을 적용하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제에 대하여 자세하게 고려되었다. 상세 설계도면을 기반으로 하여 교량의 전체적인 거동 특성을 정확하게 나타낼 수 있는 3차원 모델이 만들어졌고, 사장교의 제어 성능에 관련된 평가 기준이 수립되었다. 본 연구에서 사용한 복합제어 기법이란 지진하중으로 인해 구조물에 발생되는 하중을 줄이기 위한 수동제어 기법과 상판변위와 같은 구조물의 응답을 추가적으로 제어하기 위한 능동제어 기법이 결합된 제어방법이다. 수동제어 장치로는 현재 일반적으로 많이 사용되고 있는 납고무받침(lead rubber bearing)을 사용하였다. 능동제어 방법에는 $H_2$/LQG 제어 알고리듬(algorithm)을 사용하였다. 수치해석 결과 제안방법의 성능은 수동제어 방법에 비해 매우 효과적이며, 능동제어 방법에 비해서는 좀더 좋은 제어성능을 나타내었다. 또한, 복합제어 방법은 수동제어 부분 때문에 능동제어 방법에 비해 좀더 신뢰할 수 있는 제어 방법이다. 따라서 제안된 제어방법은 지진하중을 받는 사장교의 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.76-76
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• 2011

현재까지 시공된 사장교 중, 주경간이 가장 긴 교량은 중국의 수통대교(1088m)이다. 이에 버금가는 사장교로 홍콩의 스톤커터교(1018m) 역시 주경간장이 1000m가 넘는다. 바야흐로 사장교 역시 주경간 1000m의 시대가 열린 것이다. 우리나라 역시 세계적 흐름에 맞추어 주경간 800m의 인천대교(세계 5위)를 시공한바 있다. 이와 같이 교량의 초장대화는, 교량 건설 분야에서 기술경쟁력의 지표가 될 뿐만 아니라 세계 건설 시장의 큰 흐름이라고 할 수 있다. 이에 본 연구는 세계적 추세에 발맞추어, 국내 각계의 건설 전문가들이 모여 만든 초장대 교량 사업단의 기술 혁신 사업의 일환으로 이루어졌다. 교량이 장대화 되면서 바람의 의한 영향이 중요해진다는 것은 주지의 사실이다. 특히 사장교와 현수교 같은 특수 교량의 경우, 정적 및 동적 내풍 성능이 반드시 고려되어야만 한다. 본 연구에서는 주경간 1200m의 사장교를 가정하고, 이 사장교의 내풍 단면을 개발, 그 단면에 대한 정적 및 동적 내풍 성능을 평가하고자 하였다. 정적 내풍 성능으로는 단면의 형상에 따른 풍하중을 파악하고자 했으며, 동적 내풍 성능으로는 풍속에 따른 교량의 연직방향 변위 및 플러터 속도를 파악하고자 하였다. 이 실험은 추후에 3차원 전교모형실험의 기본 데이터로 활용하였다. 본 실험을 통해 개발된 단면의 등류 및 난류 상태에서의 영각별 정적 공기력계수를 계산해내었고, 설계풍속이 54.7m/s일때 한계풍속 65.64m/s(거마대교 기준)하에서의 중앙 경간의 풍속별 평균 변위를 측정하였으며, 이를 토대로 이 교량의 영각별 플러터 속도를 계산해 내었다.