실측 부안지진파를 활용한 강합성 사장교의 동적 응답 및 지진 취약 케이블 도출
Seismic Response and Vulnerable Cable Identification of Steel-composite Cable-Stayed Bridges Based on Measured Buan Earthquake Ground Motions
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초록
본 연구에서는 2024년 6월 12일 전북 부안군에서 발생한 지진(규모 4.8)을 설계기준 레벨로 스케일링하여 내진해석을 위한 인공지진파(Artificial Ground Motion)를 생성하였다. 부안지진의 주파수 특성이 고려된 이 인공지진파로부터 실제 공용 중인 해상 강합성 사장교를대상으로 응답스펙트럼해석(RSA) 및 시간이력해석(THA)을 수행하였다. 그리고, 사장교 주요 부재인 주탑, 보강거더, 사장 케이블에 대한 지진응답 특성을 분석하였다. 동적 내진해석용 수치해석 모델의 검증을 위해 대상 교량의 실측 고유진동수를 분석하였고, 연직 제6차 모드까지평균 오차는 3.72 %로 수치해석모델의 적정성을 확인하였다. 비선형 시간이력해석을 통해 개별 케이블에 대한 장력 변동량, 응력 변동량, 안전율을 각각 도출하였고, 적정한 케이블 장력계 설치 위치에 대하여 고찰하였다.
Abstract
In this study, an artificial ground motion was generated by scaling the magnitude 4.8 earthquake that occurred on June 12, 2024, in Buan-gun, Jeollabuk-do, to the design-level spectrum. Using the artificial ground motion reflecting the frequency characteristics of the Buan earthquake, response spectrum analysis (RSA) and time history analysis (THA) were conducted on an in-service offshore steel-concrete composite cable-stayed bridge. Seismic responses of the pylon, stiffening girder, and stay cables were investigated. For validation of the numerical model used in dynamic seismic analysis, measured natural frequencies of the bridge were compared, and the average error up to the sixth vertical mode was 3.72 %, confirming the adequacy of the model. Nonlinear time history analysis was performed to evaluate the variation in cable tension and stress, as well as safety factors for individual cables, and the optimal locations for installing cable force sensors were discussed.