실교 가진시험을 통한 현수교의 고유진동 특성에 관한 연구 = (A) Study on Vibrational Characteristics of Suspension Bridge by Full-Scale Test

국문 초록 (Abstract)

현수교는 장경간의 교량에 적합한 형식이나 진동에 취약한 특성을 가지고 있으며 교량의 진동 응답은 교량 전체계의 고유 진동 특성에 좌우되기 때문에 이의 파악은 설계에 있어 매우 중요한 사항이다. 설계시에는 복잡한 실제교량을 수학적으로 간략화한 해석 모델이 사용되며, 고유 진동 특성 중 감쇠비는 해석적인 추정이 불가능하기 때문에 기존의 실적 등을 참고로 하여 설계를 하는 것이 일반적이다.
연구대상 교량은 국내에서 건설된 자정식 현수교이며 이의 유지관리 및 안전성검증을 위해 가진기를 이용한 진동시험이 실시되었다.
이 연구에서는 3차원 케이블 자정식 현수교의 준공시 실시된 전체교량의 진동시험의 결과로부터 구한 실교의 고유진동수, 고유모드 및 감쇠율을, 해석전산모델의 고유치와 비교하여 평가하고, 실교와 해석모델간의 오차 발생 원인을 규명한 후, 수정된 해석모델을 통해 추론의 타당성을 검증하였다. 연구결과 휨 고유진동은 바닥틀 받침의 마찰을 고려하여야 하는 것으로 사료되고, 비틀림 진동의 경우, 해석 모델링시 극관성모멘트의 평가가 중요한 요소인 것으로 나타났다.
휨 역대칭 1차 모드의 공진점 부근에서는 주케이블의 진동과 연성되는 진동현상이 나타났으며, 시험결과로부터 구한 감쇠비는 설계시 가정한 통상의 감쇠비를 상회하는 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

It is so important in design, to understand natural vibration properties, because a suspension bridge is weak in vibration although it is usually built for long-spanned bridge, and the vibration response of bridge depends on natural vibration properties of the whole bridge system. However, a real bridge, which is so complex, must be simplified for analysis model used to design. Also, damping ratio among natural vibrational properties are generally designed referring to the existing result because the analytical deduction of damping ratio is impossible.
The bridge to be analyzed, is a self-anchored suspension bridge which is constructed within the country. Forced vibration test was performed with oscillator for verification of safety, maintenance and management.
In this study, the feasibility of deduction was verificated with the modified analysis model, by comparing natural frequency, natural mode and damping ratio of the real bridge, which are obtained from the vibration test of the whole bridge after construction of 3-dimensional self-anchored cable suspension bridge, with the eigenvalue of analytic computation model and evaluating them.
As a result of study, the friction of bridge bearing must be considered to get the natural frequencies of flexural vibration, and evaluating the polar moment of inertia is critical factor in analysis modeling in case of torsional vibration.
The logarithmic damping ratio of the test appeared to exceed the ordinary one assumed at the design phase.

목차 (Table of Contents)

• 요약 = ⅰ
• 목차 = ⅱ
• 표목차 = ⅳ
• 그림목차 = ⅴ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구배경 = 1
• 2. 연구목적 = 2
• 3. 연구내용 및 방법 = 3
• Ⅱ. 교량의 특징 및 제원 = 4
• 1. 교량의 특징 = 4
• 2. 교량의 제원 = 4
• Ⅲ. 사전해석 = 7
• 1. 해석모델 = 7
• 2. 고유진동해석 = 11
• Ⅳ. 실험방법 및 순서 = 18
• 1. 실험방법 = 18
• 2. 실험순서 및 데이터 처리 시스템 = 21
• Ⅴ. 실험결과분석 = 23
• 1. 정현파 응답실험 = 23
• 2. 자유감쇠 실험 = 28
• 3. 주케이블 및 받침 응답 결과 = 30
• 4. 감쇠결과 분석 = 33
• Ⅵ. 실험 후 해석 = 51
• 1. 해석 모델 수정 = 51
• 2. 고유진동해석 = 52
• Ⅶ. 결론 = 56
• 참고문헌 = 58
• Abstract = 59
• 감사의 글 = 61