공간정보 자료를 이용한 현수교 기하형상 결정

Abstract

본 연구에서는 현재 공용 중에 있는 현수교를 대상으로 기하형상을 결정하고, 결정된 시기별 기하형상과 설계형상간 비교·분석을 통하여 공용 이후의 케이블 교량의 안정성을 평가해봄으로써 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 공용된 이후 시기별 대상 현수교의 기하형상을 결정하기 위하여 1, 2차 형상측량을 실시하였고, 이를 다시 시간대별 그룹으로 구분하여 각 그룹별 정확도를 분석하였다. 그 결과, 1, 2차 형상측량 시 각각 9 그룹과 11 그룹의 표준편차가 가장 양호하게 나타났다. 또한 형상측량 시 각 그룹별 교통량을 조사하고 그룹별 표준편차와의 상관성을 분석한 결과, 통행 교통량이 증가할수록 형상측량의 정확도가 낮아짐을 알 수 있었다. 둘째, 각 시기별로 가장 양호한 결과를 보인 9 그룹 및 11 그룹의 형상측량자료를 토대로 프리즘 설치 지점과 구조물의 도심간 이격거리를 보정하고, 이에 교축직각방향 및 연직방향으로의 회전변환을 수행함으로써, 구조물의 도심을 정확히 모사한 현수교의 최종 형상을 결정할 수 있었다. 셋째, 1, 2차 형상측량에 의한 대상 현수교의 최종 기하형상을 결정하기 위해 각 시기별 형상측량에 따른 주경간의 길이, Sag 그리고 Sag 비를 산정하였다. 그 결과, 주경간의 길이는 각각 499.939m와 499.973m로 결정되었고, 이는 설계 및 공용전 주경간 길이에 비해 약 0.037~0.090m의 차이를 나타내었다. 이는 관측 당시의 교통량 및 풍속 등과 같은 여러 가지 요인에 의해 발생되는 대상 현수교 자체의 변위를 포함한 결과로 판단된다. 또한 1, 2차 형상측량 결과에 있어서 주경간의 길이가 2차 형상측량 결과에서 0.034m 더 증가한 것으로 나타났다. 1차 형상측량 당시의 평균기온(32℃)이 2차 형상측량 당시의 평균기온(12℃)에 비해 약 20℃ 높은 것을 고려해 볼 때, 이로 인한 길이의 증가를 포함한 결과로 판단된다. 넷째, 각 시기별로 결정된 주경간의 길이를 이용하여 주탑의 변위를 산정한 결과, 설계 당시 최대 허용 한계치인 외측방향으로 0.267m, 내측방향으로 0.329m 내에 충분히 포함되고 있음을 알 수 있었다. 또한 대상 현수교 주탑의 거동에 따른 단계별 관리기준과 비교해 볼 때, 대상 현수교가 유지관리기준 범위 내에서 안정적으로 거동하고 있음을 알 수 있었다. 이상과 같이 현수교의 거동을 정확히 파악하기 위해서는 그 기하형상의 결정이 우선시된다. 따라서 공용기간 및 교통량의 증가에 따른 주기적인 실측형상모델의 결정이 필요하며, 이는 현수교 유지관리에 있어서 그 안정성 확보에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

In this study we carried out shape surveying twice to decide geometrical form after public use of the suspension bridge. Each shape surveying also was divided into and carried out in 12 groups for each time zone. As a result, the 9th group in case of the first shape surveying and the 11th group in case of the second shape surveying showed the most satisfactory results and were decided to represent the shapes of the related suspension bridge. Based on the data of the 9th and the 11th shape surveying which are decided to be the representative shape in each time, the prism installation spot and distance between the center of the structures were corrected and rotational transition toward longitudinally fixed side and vertical side was undertaken, which led to decide the final shape of the suspension bridge which planned the center of the structure clearly. The length of the main span between the suspension bridges, sag and sag ratio were calculated and compared with the length of the main span before designing and public use using the final data of the shape acquired by the result of the shape surveying, and they were also compared with the management standard in each stage according to the tower behavior of the suspension bridge and stability of the suspension bridge was confirmed. To identify accurate behavior of the suspension bridge decision on the geometrical shape should be a high priority and decision on the regular shape model of actual survey in accordance with the period of the public use and traffic increase using space information may contribute largely to secure stability of the structure. Therefore, this study may be the great outcome to provide scientific and practical method to decide the geometrical shape for maintenance and management of the long-span bridge.