설계활하중을 고려한 사장교 거동에 관한 연구

Abstract

본 연구는 케이블 교량인 사장교에 대한 거동을 파악하고자 국내 장대교량에 적용하고 있는 설계활하중에 대해서, 이동하중해석과 동적거동인 시간이력해석을 수행하였다. 국내 케이블 교량에 대해서는 활하중에 대한 규정은 ‘케이블강교량설계지침(2006)’ 을 따르고 있다.

현재 국내 ‘도로교설계기준(2005)’ 의 활하중 영향을 알아보았고, 각국의 설계활하중 규정들과 비교 분석하였으며, 사장교에서 발생되는 모멘트를 확인하여 보고자 하였다. 또한 신도로교설계기준에서 소개된 새로운 하중모형으로 설계활하중에 대한 거동을 비교하여 보았다.

사장교는 케이블에 의해서 하중이 지지되는 구조형식으로 활하중 영향으로 야기된 케이블의 피로 검토를 위하여, 각각 케이블에 작용하는 장력이 피로 규정을 확인하고자 하였다. 또한 변동응력을 산출하여 가장 큰 변동응력의 범위가 허용응력범위 안에 들어오는지 파악하였다. 피로 규정은 본주사국연락교공단(1989) 규정과 PTI 규정으로 피로 검토를 실시하였다.

동적 거동을 파악하기 위해서 ‘AASHTO LRFD 설계규정(2007)’에서 ‘HL-93 트럭하중’ 을 기본으로 하여 사장교 동적 거동을 파악하고자 하였다. 또한 교량의 거동을 선형으로 간주하여 모드중첩법으로 시간이력해석을 수행하여 각 지점의 거동을 분석하였다.

시간이력해석을 수행하여 얻어진 결과로 진동에 대한 효과를 알아보았다. 특히, Dieckmann의 ‘K-value’ 를 이용하여 고유진동수의 범위에 따라서 교량이 진동에 민감함 정도를 확인하였다. 추가적으로 고유진동수와 지간장에 대한 관련성을 알아보았으며, 실제 연구 수행했었던 케이블 교량과 적합성을 확인하여 보았다.