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모형 현수선을 이용한 현수교 PPWS 형상관리를 위한 새그민감도의 실험적 검증
정운,서주원,이성형,Jeong, Woon,Seo, Ju Won,Lee, Sung Hyung 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3
PPWS, a large number of which a main cable of a suspension bridge consists of, must be precisely erected at a target location under construction considering the differences among design conditions. The absolute sag is measured for several PPWSs, which are reference strands and the relative sag is surveyed from them to other PPWSs, which are divided into several groups. And the adjustment of PPWS length is performed to erect it at target configuration. When PPWS is being under erection in a real bridge site, the procedures are as follows; evaluate sag sensitivities according to sag variation factors, calculate an adjustment length of PPWS corresponding to them and adjust a sag of PPWS by controlling the calculated amount of PPWS length. In this study, the differential-related equations of sag sensitivity were proposed for support movement of PPWS. Before site demonstration study of a series of them, we established a catenary model system and accomplished verification tests of them. From test results, the validation of them was done. 현수교 주케이블은 다수의 PPWS로 구성되며 설계조건과의 차이를 고려하여 이들의 시공위치에 정확히 가설하는 작업이 필요하다. 이를 위하여 다수의 PPWS 중 수개의 PPWS는 절대 새그측량을 수행하며 이를 기준으로 나머지 PPWS를 몇 개의 그룹으로 나누어 상대 새그를 측량하여 목표로 하는 시공위치에 가설하기 위한 PPWS 길이 조정작업을 수행한다. 현장여건을 반영한 시공은 새그변화요인에 대하여 새그민감도를 산정하고 이에 해당하는 PPWS 길이 조정량을 계산하여 새그를 조정하는 순서로 진행된다. 본 연구에서는 PPWS 양단 지지점의 변위에 따른 새그민감도의 미분관계식을 도출하였다. 그리고, 일련의 연구수행으로 제안된 새그민감도 산정식의 현장 실증에 선행하여 모형 현수선 시스템을 구축하고 이에 대한 검증실험을 수행하였으며 실험결과로부터 도출된 새그민감도 산정식의 타당성을 확인하였다.
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현수교 PPWS 가설중 형상관리를 위한 PPWS 새그 및 장력민감도 산정법 개발
정운,서주원,이원표 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 A Vol.32 No.5A
현수교 주케이블은 완성시 교량의 구조적 건전성을 나타내는 중요한 지표이다. 주케이블은 가설완료시 자유 매달림(free hanging) 상태의 형상이 되며 교량완성시 해어, 보강형 등의 고정하중을 지지하여 가설완료시 형상과는 차이가 발생한다. 따라서, 주케이블의 가설완료시 형상이 교량완성시 형상에 직접적인 영향을 미치므로 가설중 형상관리가 매우 중요하다. 주케이블의 가설중 형상관리는 중앙 및 측경간은 새그조정으로, 정착경간은 장력조정으로 수행된다. 새그조정은 새그조절량에 대한 스트랜드 길이 조절량을 나타내는 산정값인 새그민감도가 필요하며 장력조정은 온도변화에 대한 장력변화량을 나타내는 장력민감도가 필요하다. 이에 본 연구에서는 케이블 형상가정에 따라 유도된 기본식과 이로부터 도출된 미분 관계식으로부터 새그 및 장력민감도를 산정하는 바업을 제안하였다. 그리고, 다양한 새그변화 요인에 대해 현수선 기본식을 사용한 비선형 수치해석 새그민감도 계산 흐름도를 제안하여 미분관계식을 적용한 새그민감도 결과와 비교하였다. 또한, 각 새그변화 요인이 복합적으로 발생함으로 이를 고려하여 케이블의 최종 새그변화량을 산정하는 방법을 제안하였다. PPWS 공법으로 시공중인 실교량을 대상으로 PPWS의 길이변화 및 온도변화, 경간장변화 등의 다양한 시공여건의 변화에 따른 새그 및 장력민감도를 산정하였다. 본 연구내용이 주케이블 가설중 형상관리 방법에 대한 체계적인 지침이 되기를 바라며, 향후 실교 현장적용 및 실증에 의해 완성도를 높일 것이다. Main cable of a suspension bridge is the important member which shows the overall structure integrity at bridge completion. Configuration of main cable is a free hanging state at cable erection completion and is different from that at bridge completion supporting the dead loads such as hanger, girder, and so on. Accordingly, the configuration control under cable erection is considerably significant because the configuration at cable erection completion has direct influence on that at bridge completion. That is performed by sag adjustments at center, side span and tension adjustments at anchor span. The former needs the sag sensitivity which represents the control quantity of strand length corresponding to that of sag. The latter requires the tension sensitivity which shows the change of strand tension according to that of strand temperature. In this study, the fundamental equations of cable were derived with the assumption of either catenary or parabola shape, the differential-related equations using chain rule on horizontal tension were drawn from those and finally the estimation methods of the sag / tension sensitivity were proposed from both those. The nonlinear numerical analysis flow charts of sag sensitivity based on the catenary equations were proposed and the sag sensitivities grounded on the differential-related equations were compared with the results using them for various parameters of sag change. Also, considering the combinations of sag change parameters, the calculation method of the final variation for the cable sag was suggested. For the real suspension bridge under construction with PPWS method, the sag / tension sensitivity were estimated considering the construction conditions like the change of PPWS length, PPWS temperature, bridge span, etc.. We hope that this study will be a systematic guideline for the configuration control under main cable erection and improved highly by field verification in the real bridge site.
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