진동 측정법을 이용한 PC교량 외부텐던의 장력 추정
Tension Estimation of External Tendons in PC Bridges Using Vibration Measurement Method
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초록
본 연구에서는 PC교량의 외부텐던의 장력을 평가하기 위하여 신속하고 경제적으로 적용할 수 있는 텐던의 진동을 이용한 고유진동수측정 방법의 적용성을 검토하였다. 길이별로 다양한 여러 종류의 외부텐던 덕트 표면에 가속도 센서를 부착하고 고유진동수를 측정하였다. 센서의 방향과 위치변경 등 여러 종류의 다양한 진동시험을 실시한 결과 고유진동수의 차이는 1% 이내로서 충분한 정확성을 확보하고 있음을 보였다. 측정된 고유진동수로부터 장력을 추정하기 위해서는 현의공식, 다중모드법, 저차 모드의 실용적 공식을 활용한 방법 (Zui etal., 1996), 양단고정 경계조건에 의한 휨강성을 고려한 현의공식 (Sagűѐs et al., 2006) 등의 장력 추정법을 적용하였고 그 결과값을 비교하였다. 휨강성을 반영하지 못한 현의 공식이나, 다중모드법은 길이가 짧은 텐던에 대해 장력을 과대평가하는 결과가 도출되어 텐던의 장력평가에 적절하지 않음을 알 수 있었다. 텐던의 장력 추정에 적절한 방법은 양단고정 경계조건과 휨강성을 고려한 단단한 현의 공식에 의한방법임을 알 수 있었으며, 이 방법을 실제 공용중인 PC 교량의 외부텐던에 적용한 결과 방향전환블록에 의한 마찰력으로 긴장단과 고정단에 텐던의 장력 차이가 발생한다는 것을 알 수 있었다.
Abstract
In this study, vibrational tendon tension measurement methods are applied to estimate tension of external tendons used insegmental post-tensioned bridges. The acceleration of various length type of tendons is measured and natural frequencies areobtained using FFT (Fast Fourier Transform). The obtained natural frequencies are within 1% error regardless of sensor directionand location. On the basis of natural frequency of tendon, estimation of the tendon tension is performed by using many types ofsolutions such as string theory equation, multi mode estimation, practical formula estimation and stiff string with clamped-clampedboundary conditions. The results are compared with each other and have shown that the flexural stiffness is not negligible intendons of this type causing the vibration mode to be inharmonically related. The results have shown that the method using stiffstring equation with clamped-clamped boundary conditions is more accurate than the other methods. Application example ofin-service bridges has shown that force distribution effects from friction at deviation blocks can be effectively detected.
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