• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제3권1호
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• pp.91-114
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• 2016

In this paper, recent research trends and activities on structural health monitoring (SHM) of civil infrastructure in Korea are reviewed. Recently, there has been increasing need for adopting smart sensing technologies to SHM, so this review focuses on smart sensing, monitoring, and assessment for civil infrastructure. Firstly, the research activities on smart sensor technology is reviewed including optical fiber sensors, piezoelectric sensors, wireless smart sensors, and vision-based sensing system. Then, a brief overview is given to the recent advances in smart monitoring and assessment techniques such as vibration-based global monitoring techniques, local monitoring with piezoelectric materials, decentralized monitoring techniques for wireless sensors, wireless power supply and energy harvest. Finally, recent joint SHM activities on several test beds in Korea are discussed to share the up-to-date information and to promote the smart sensors and monitoring technologies for applications to civil infrastructure. It includes a Korea-US joint research on test bridges of the Korea Expressway Corporation (KEC), a Korea-US-Japan joint research on Jindo cable-stayed bridge, and a comparative study for cable tension measurement techniques on Hwamyung cable-stayed bridge, and a campaign test for displacement measurement techniques on Sorok suspension bridge.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.209-215
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• 2017

지하투과레이더(GPR)를 이용하여 아스팔트 포장이 있는 교량 바닥판의 상태를 평가할 때, 현재는 포장면에 접한 콘크리트의 상대유전율이 12이상일 때를 손상위험이 높은 곳으로 판단하고 있다. 그러나 콘크리트의 상대유전율은 공극율과 수분율에 따라 변화하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 고속도로 상에 공용 중인 아스팔트 포장 교량 바닥판을 대상으로 다양한 시기에 걸쳐 GPR 조사를 실시하였으며 이로부터 손상평가 기준으로 활용되는 교량 바닥판 콘크리트의 상대유전율 변화에 대해 고찰을 실시하였다. 조사 결과, 손상이 발생되지 않은 경우 포장층 하면에 접한 바닥판 상면 콘크리트의 상대유전율은 보통 콘크리트의 상대유전율 범위로 정규분포에 가깝게 나타났다. 그러나, 열화 손상이 발생된 콘크리트 바닥판의 상대유전율은 조사가 이루어지는 시기와 기상조건의 영향을 받으며, 그 값은 우수의 유입 여부와 콘크리트의 손상 상태에 따라 변화할 가능성이 높은 것으로 나타났다. 콘크리트 교량 바닥판의 상태평가를 위해 GPR을 이용하는 경우, 그 조사는 우기 또는 비가 온 이후에 실시함으로써 손상범위를 폭넓게 확인하는 것이 가능하다고 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권1호
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• pp.87-102
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• 2023

The cover plate and the building loads often make the semi-covered deep excavations with existing buildings bearing asymmetric load, presenting different deformation characteristics with normal excavations, which is not absolutely clear in current studies. Based on a typical engineering, the building storeys, the basement storeys, the pile length, the existence of the cover plate (CP) and the depth of the diaphragm walls (DW) were selected as variables, and 44 groups of simulation were designed to study the influence of existing buildings and the semi-covered supporting system on the deformation of the excavations. The results showed that the maximum lateral displacement of DW, δ_hm, and the depth of δ_hm, H_m, are affected seriously by the building storeys and the basement storeys. Asymmetric structures and loading lead to certain lateral displacement of DW at the beginning of excavation, resulting in different relationships between δ_hm and excavation depth, H. The maximum surface settlement outside the pit, δ_vm, increases significantly and the location, d_m, moves away from the pit with the building storeys increases. δ_vm has a quadratic correlation with H due to the existing buildings. CP and building load will affect the style of the lateral displacement curve of DW seriously in different aspects.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.467-477
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• 2017

현행 국내 교량 설계기준의 활하중 모형인 KL-510의 하중 효과를 실측된 통행자료로부터 통계적으로 추정한 트럭의 연행효과 및 국내외 관련 설계기준이 하중모형과 비교한다. 과적단속 전후에 고속도로에서 측정된 트럭의 중량 자료를 이용하여 설계기준의 활하중 모형 결정과 동일한 과정을 따라서 트럭 중량을 산정하여 그 하중효과를 KL-510과 비교하였다. KL-510은 운행제한중량을 초과하는 트럭을 일부 포함하는 자료로부터 추정한 트럭의 연행에 의한 하중효과와 매우 부합하는 결과를 보였다. KL-510은 미국 AASHTO LRFD의 활하중 모형과 일관성 있는 결과를 주며, 기존 하중 모형인 DB-24보다 하중효과의 비율이 균일하였다. 이 연구의 결과로 가상의 하중 모형인 KL-510에 해당하는 실제 트럭의 조합을 구성하였으며, 향후 공용중인 교량의 평가와 허가차량의 하중계수 보정에 적용할 수 있다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.133-144
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• 2009

Incheon Bridge, 18.4 km long sea-crossing bridge, will be opened to the traffic in October 2009 and this will be the new landmark of the gearing up north-east Asia as well as the largest & longest bridge of Korea. Incheon Bridge is the integrated set of several special featured bridges including a magnificent cable-stayed girder bridge which has a main span of 800 m width to cross the navigation channel in and out of the Port of Incheon. Incheon Bridge is making an epoch of long-span bridge designs thanks to the fully application of the AASHTO LRFD (load & resistance factor design) to both the superstructures and the substructures. A state-of-the-art of the geotechnologies which were applied to the Incheon Bridge construction project is introduced. The most Large-diameter drilled shafts were penetrated into the bedrock to support the colossal superstructures. The bearing capacity and deformational characteristics of the foundations were verified through the world's largest static pile load test. 8 full-scale pilot piles were tested in both offshore site and onshore area prior to the commencement of constructions. Compressible load beyond 30,000 tonf pressed a single 3 m diameter foundation pile by means of bi-directional loading method including the Osterberg cell techniques. Detailed site investigation to characterize the subsurface properties had been carried out. Geotextile tubes, tied sheet pile walls, and trestles were utilized to overcome the very large tidal difference between ebb and flow at the foreshore site. 44 circular-cell type dolphins surround the piers near the navigation channel to protect the bridge against the collision with aberrant vessels. Each dolphin structure consists of the flat sheet piled wall and infilled aggregates to absorb the collision impact. Geo-centrifugal tests were performed to evaluate the behavior of the dolphin in the seabed and to verify the numerical model for the design. Rip-rap embankments on the seabed are expected to prevent the scouring of the foundation. Prefabricated vertical drains, sand compaction piles, deep cement mixings, horizontal natural-fiber drains, and other subsidiary methods were used to improve the soft ground for the site of abutments, toll plazas, and access roads. Light-weight backfill using EPS blocks helps to reduce the earth pressure behind the abutment on the soft ground. Some kinds of reinforced earth like as MSE using geosynthetics were utilized for the ring wall of the abutment. Soil steel bridges made of corrugated steel plates and engineered backfills were constructed for the open-cut tunnel and the culvert. Diverse experiences of advanced designs and constructions from the Incheon Bridge project have been propagated by relevant engineers and it is strongly expected that significant achievements in geotechnical engineering through this project will contribute to the national development of the longspan bridge technologies remarkably.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.534-544
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• 2019

IPM Bridge는 파일벤트가 지표면으로부터 돌출되어, 교대의 과도한 변위가 유발될 수 있다. 본 연구에 사용된 교량의 형상은 IPM Bridge의 설계지침에 제시된 최대 적용 조건인 경간 120.0m, 사각 30도, 파일벤트의 돌출높이 최대 10.0m를 적용하였다. 이 교량모델을 이용하여, IPM Bridge의 최대 경간 적용조건에 따른 최대 변위를 산정하였으며, Bozozuk가 제시한 허용 변위에 근거하여 IPM Bridge의 수평변위의 안정성을 검토하였다. IPM Bridge의 최대 수평변위는 여름철의 팽창 조건보다는 겨울철의 수축 조건에서 더 크게 산정되었으며, 수평변위는 사각보다는 교량의 길이에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 그리고 수직 변위는 사각과 연장에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 경간의 증가에 따라 수평변위가 크게 증가되었으며, 연장 120.0m에서의 수평변위는 Bozozuk가 제시한 허용 변위를 초과하는 것으로 나타났다. 하지만, 파일벤트에 발생되는 모멘트가 소성모멘트를 초과하지는 않았다. IPM Bridge는 설계지침에 제시된 최대 적용조건인 파일벤트의 돌출높이 10.0m, 연장 120.0m에서는 수평변위가 과도하게 발생될 수 있으므로, 설계단계에서 면밀한 검토가 필요하다.

• Smart Structures and Systems
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• 제3권3호
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• pp.281-298
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• 2007

The load carrying capacity of a bridge needs to be properly assessed to operate the bridge safely and maintain it efficiently. For the evaluation of load carrying capacity considering the current state of a bridge, static and quasi-static loading tests with weight-controlled heavy trucks have been conventionally utilized. In these tests, the deflection (or strain) of the structural members loaded by the controlled vehicles are measured and analyzed. Using the measured data, deflection (or strain) correction factor and impact correction factor are calculated. These correction factors are used in the enhancement of the load carrying capacity of a bridge, reflecting the real state of a bridge. However, full or partial control of the traffic during the tests and difficulties during the installment of displacement transducers or strain gauges may cause not only inconvenience to the traffic but also the increase of the logistics cost and time. To overcome these difficulties, an alternative method is proposed using an excited response part of full measured ambient acceleration data by ordinary traffic on a bridge without traffic control. Based on the modal properties extracted from the ambient vibration data, the initial finite element (FE) model of a bridge can be updated to represent the current real state of a bridge. Using the updated FE model, the deflection of a bridge akin to the real value can be easily obtained without measuring the real deflection. Impact factors are obtained from pseudo-deflection, which is obtained by double-integration of the acceleration data with removal of the linear components on the acceleration data. For validation, a series of tests were carried out on a steel plategirder bridge of an expressway in Korea in four different seasons, and the evaluated load carrying capacities of the bridge by the proposed method are compared with the result obtained by the conventional load test method.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권1호
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• pp.117-126
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• 2022

현재 국내 교량 구조물은 지속적으로 증가 및 대형화되고 있으며 그에 따라 공용된 지 30년 이상 된 노후 교량도 꾸준히 늘어나고 있다. 교량 노후화 문제는 국내뿐 아니라 전 세계적으로도 심각한 사회 문제로 다루어지고 있으며, 기존 인력 위주의 점검 방식은 그 한계점을 드러내고 있다. 최근 들어 딥러닝 기반의 영상처리 알고리즘을 활용한 각종 교량 손상탐지 연구가 이루어지고 있지만 교량 손상 데이터 세트의 한계로 인하여 주로 균열 1종에 국한된 교량 손상탐지 연구가 대부분이고, 이 또한 Close set 분류모델 기반 탐지방식으로서 실제 교량 촬영 영상에 적용했을 시 배경이나 기타 객체 등 학습되지 않은 클래스의 입력 이미지들로 인하여 심각한 오인식 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 균열 포함 5종의 교량 손상을 정의 및 데이터 세트를 구축해서 딥러닝 모델로 학습시키고, OpenMax 알고리즘을 적용한 Open set 인식 기반 교량 다중손상 인식 모델을 개발했다. 그리고 학습되지 않은 이미지들을 포함하고 있는 Open set에 대한 분류 및 인식 성능평가를 수행한 후 그 결과를 분석했다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.57-65
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• 2016

본 연구에서는 신뢰성 개념을 도입하여 최근 10년간의 한국도로공사 관할의 교량부재별의 유지보수 이력 데이터를 기반으로 적합한 모수적 수명 분포를 찾고 최대우도법으로 구해진 모수를 이용하여 교량 부재별 평균수명 및 신뢰도를 산정하는 방안을 제안하였다. 교량 부재별의 수명 데이터를 가장 잘 설명하는 모수적 수명 분포형태를 찾기 위해 많이 활용되는 지수분포, 와이블분포, 대수정규분포를 대상으로 분석한 결과 대수정규분포와 와이블분포가 해당 수명 데이터의 특성을 가장 잘 설명하는 것으로 나타났다. 이 때 모수 추정을 위해서 최대우도법을 사용하였으며, 적합성 검정을 위해서는 AD통계량을 이용하였다. 추정된 모수를 기반으로 교량 부재별 평균수명을 산정한 결과, 강교도장이 18.51년으로 가장 길었으며, 바닥판이 17.56년으로 그 다음 순이었다. 배수시설과 교량받침의 경우 평균수명이 각각 12.27년, 12.57년으로 가장 짧았다. 또한 교량의 평균수명일 때 추정된 신뢰도 지표는 현재 교량 부재별 유지보수 시점이라고 할 수 있다. 교량받침, 바닥판, 하부구조, 배수시설의 경우 다른 부재보다 빠른 시기에 유지보수를 하는 것으로 분석되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.255-262
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• 2021

본 연구의 대상은 신축이음장치를 설치하지 않고 상부구조와 교대를 일체화하는 무조인트 교량이다. 무조인트 교량은 국내에 2009년 이후 본격적으로 도입되었다. 공용기간이 짧고 설계, 시공 및 유지관리 경험이 부족하여 장기거동에 대한 신뢰도가 아직은 부족하다. 수치해석을 통해 다수의 교량을 분석하는 경우 수치해석 모델은 안정적인 정확성 유지와 모델 구축의 편의성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 다양한 형식을 가진 무조인트 교량의 수치해석 모델을 선정하기 위해 민감도 해석을 수행하였다. 민감도 해석은 상용유한요소 프로그램인 MIDAS Civil과 ABAQUS를 사용하여 수행하였다. solid 요소 기반인 모델을 기준으로 하여 구조모델간 평균 및 최대 상대오차를 분석하였다. 해석결과 beam 요소 기반인 모델은 상대오차가 크게 발생하였고 shell 요소 기반인 모델은 상대오차가 아주 미소하였다. 따라서 무조인트 교량의 최적 수치해석 모델은 상대오차에 의한 변위 형상의 유사성과 정밀도를 유지하면서 실용적인 모델인 shell 요소 기반 모델이 가장 적합한 것으로 판단하였다.