Structural identification techniques have been frequently applied for the structural integrity assessment of civil infrastructures. In the case of bridges, deflection or strain measurement data by static and dynamic tests with controlled vehicles have been widely used for the evaluation of the load carrying capacity of bridges, which is commonly used as a structural integrity index of bridges. However, the traffic should be controlled during the load test, which may cause lots of inconvenience to traffic and increase of logistic cost. Therefore, an alternative method using measured acceleration data by ambient vibration tests without traffic control is proposed in this study. Even though the structural integrity assessment using structural identification technique can be applied to bridges, there are several issues to be resolved including environmental effects such as temperature, vehicle-bridge interaction effects and supporting conditions. This study aims to develop an alternative method considering the above-mentioned problems. The present approach consists of ambient acceleration measurement on a bridge, experimental modal analysis, enhancement of the initial finite element (FE) model of the bridge structure based on the identified modal properties, and estimation of the load carrying capacity using the updated FE model. For this purpose, extensive tests were carried out on a PSC-box girder bridge and a steel plate-girder bridge on an expressway in Korea, and the load carrying capacities of the bridges were evaluated using their updated FE models. The results by the proposed method were compared with those by the conventional method using quasi-static and dynamic tests using loaded trucks.
구조계 규명기법은 사회기반시설물의 구조적 안전성 확보에 자주 이용된다. 교량의 경우, 그 구조적 안전성을 나타내는 지표등 중 하나인 내하력의 산정을 위하여, 통제하의 차량을 이용한 정적.동적 재하시험에서 얻은 변위 또는 변형율 데이터가 주로 이용된다. 그러나 재하시험을 위해서는 교통이 통제되어야만 하며, 이는 대중들의 불편을 유발하고, 많은 작업비용이 들게 한다. 따라서 이 연구에서는 교통의 통제가 필요 없는 상시진동시험을 통하여 계측한 가속도로부터 내하력을 산정하는 기법을 제안하였다. 구조계 규명기법을 이용한 구조적 안전성의 평가를 위해서는 온도, 차량-교량간의 상호작용 및 지점부 조건 등 여러가지 환경적인 효과를 고려해야 하며, 제안된 기법에서는 이러한 문제들을 고려하였다. 새로운 내하력의 산정 기법은 교량에서의 상시진동계측, 계측된 가속도 데이터의 해석을 통한 모드계수 추출, 모드계수를 기반으로 한 초기 유한요소 모델의 개선, 그리고 개선된 모델을 이용한 내하력의 산정으로 구성된다. 이러한 제안 기법을 검증하기 위하여 중부내륙고속도로의 시험도로상에 위치한 콘크리트 상자형 거더 교량과 강거더 교량을 대상으로 기존 재하시험과 제안된 상시진동시험을 실시하였으며, 각각의 방법에 의해 산정한 내하력을 비교하였다.
