우리 나라의 고속도로 교량 검사 개요는 무엇입니까?

1. 서문

우리나라의 고속도로 및 교량 산업이 발전함에 따라 점점 더 많은 새로운 고속도로와 교량이 건설되고 있으며 동시에 많은 기존 교량도 점차 진입하고 있습니다. 관련 전문가들은 25년 이상 사용된 교량은 노후화 단계에 진입할 것으로 보고 있습니다. 통계에 따르면 우리나라 전체 교량의 40%가 이미 이 범주에 속하며, 모든 "노화" 교량. 그리고 시간이 지남에 따라 그 수는 계속해서 증가하고 있으며 교량 관리자는 교량 유지 관리에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. 고속도로 운송 부하 용량의 지속적인 개발 요구 사항에 적응하고 기존 고속도로 교량을 최대한 활용하여 계속해서 고속도로 운송을 안전하게 수행할 수 있도록 교량은 "기술 사양"의 요구 사항에 따라 식별되어야 합니다. 고속도로 유지관리'를 교통부에서 공포했습니다.

동시에 새로운 재료, 새로운 프로세스, 새로운 구조 형태가 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이 분야에 대한 엔지니어링 경험을 축적하려면 몇 가지 테스트 작업이 필요합니다. 또한 기한이 촉박한 교량, 열악한 자재 사용, 부적절한 시공 방법 등으로 인해 손상된 교량을 식별하여 안전한 운영을 보장해야 합니다.

교량 구조물의 식별에는 주로 기존 교량의 계산 및 외관 검사뿐만 아니라 계산 및 외관 검사를 통해 교량 구조의 사용 상태를 기본적으로 결정할 수 있습니다. 실제 구조물의 특성에는 종종 특정 차이가 있으며, 특히 지지력 식별은 여전히 ​​하중 테스트와 불가분의 관계입니다.

2. 점검이 필요한 교량

점검이 필요한 교량에는 다양한 이유가 있습니다. 대부분 노후교량에 대한 정보가 부족하고, 관리가 상대적으로 어렵습니다. 특수한 상황에서는 일부 신규 교량에도 검사 작업이 필요합니다. 종합해 보면 주로 다음과 같은 요소가 있습니다.

(1) 설계 및 건설 데이터가 부족한 교량.

(2) 설계 요구 사항을 충족하지 못하는 시공 품질이 낮은 교량.

(3) 교량이 완공되고 일정 기간 운영된 후 심각한 질병이 발견되어 교량의 수용 능력에 영향을 미쳤습니다.

(4) 교량의 시공 품질이 좋고 운영 상태도 양호하지만 허용 운반 능력을 높일 것으로 기대된다.

(5) 설계 표준을 초과하는 특수 하중을 지닌 차량이 필요한 교량.

특정 과학 연구 데이터를 얻는 등 특별한 이유로 테스트가 필요한 교량도 있습니다. 요즘 일부 대형 교량에는 단기 테스트뿐만 아니라 장기 상태 모니터링도 필요하므로 여기서는 설명하지 않습니다.

3. 교량 조사 및 검사

검사는 실제 상황에 따라 교량을 평가하는 것이므로 초기 단계의 주요 작업은 기존 상태 및 특성부터 시작하는 것입니다. 점검할 교량을 평가하고, 실체를 전반적으로 파악하고 후속 작업 방향을 명확히 하는 것이 조사 및 점검이다.

3.1 데이터 수집

여기서 언급하는 데이터 수집 범위는 설계 데이터뿐만 아니라 시공 데이터 및 관련 유지, 수리, 보강 등을 포함하여 일반적인 데이터 범위보다 넓습니다. 정보.

데이터 수집에는 계산 시트, 설계 도면, 수정된 도면, 지질 데이터 등을 포함한 설계 데이터와 같은 많은 세부 사항이 포함됩니다. 건설 데이터에는 완성 도면, 완성 지침, 자재 테스트 데이터 및 건설 기록, 완성이 포함됩니다. 승인 데이터 등 기타 유지 관리 및 수리 데이터에는 과거 차량 모델, 부하, 교통량 상태, 유지 관리 데이터 등이 포함됩니다.

필요한 경우 관련 부서에서 수집해야 하는 자연환경이나 자연재해(홍수, 지진, 동토, 산사태 등)에 대한 관련 정보도 있습니다.

3.2 외관검사 및 질병분석

교량검사에 있어서 외관검사는 매우 중요한 작업으로, 일반적으로 질병이 있으면 몇 가지 증상을 통해 분석하게 됩니다. 외관 검사 이러한 질병의 원인을 파악하고 치료 방법을 제안하며 다음 작업의 초점을 명확히 하는 데 도움을 줍니다.

외관검사는 핵심에 집중하고 종합적으로 노력하는 것이 필요합니다.

3.2.1 힘의 특성을 고려하여 조사의 초점을 결정

보통 교량의 종류에 따라 조사의 핵심 포인트를 결정할 수 있다. 예를 들어 보의 검사 지점을 들 수 있다. 교량에는 경간 중간 부분의 균열 및 휘어짐, 끝 부분의 전단 접합부 상태, 구성 요소의 외관 품질 등이 포함됩니다. 또 다른 예는 아치 검사 지점입니다. 아치 링 볼트의 하단 가장자리와 아치 축의 변위 등의 균열; 케이블 구조에는 케이블 및 앵커 등의 품질도 포함됩니다.

3.2.2 부품별로 하나씩 검사

교량은 크게 상부구조, 하부구조, 부속구조로 나누어진다. 상부 구조는 주로 빔 교량의 메인 빔을 말하며 아치에는 구조 형태에 따라 메인 아치 리브, 아치 웨이브, 케이블, 윈드 브레이스 등이 포함되며 하부 구조에는 교각이 포함됩니다. 교대, 기초 및 캡, 말뚝 등 보조 구조물에는 교량 데크 포장, 보도, 연석, 난간, 확장 조인트 등이 포함됩니다.

각 부분마다 스트레스 특성이 있고, 질병도 치명적인 특성을 갖고 있기 때문에, 일반적인 질병이 아니라면 잘 연구해서 원인을 알아내야 한다. 동시에 손상 정도를 평가하고 정상적인 작동을 유지하기 위해 보강 또는 교체가 필요한지 여부를 결정합니다.

3.3 재료 특성 조사

재료는 구성요소를 구성하는 가장 기본적인 요소이자 구성요소가 제대로 작동하는지 확인하는 기초이기도 합니다.

교량의 종류가 다양해지고 신기술이 지속적으로 개발됨에 따라 교량 구조에 적용되는 재료도 점점 더 많아지겠지만, 현재 가장 기본적이고 널리 사용되는 재료는 철근과 콘크리트이다. 강철의 강도는 일반적으로 관련 설계 및 시공 데이터를 기반으로 하며 강철 품질 문제가 의심되거나 데이터가 불분명한 경우 재료 테스트를 위한 시편을 차단하기 위해 필요한 조치를 취해야 합니다. 콘크리트의 강도는 시간이 지남에 따라 변하며, 대형 교량에는 일반적으로 강도를 결정하기 위해 같은 기간의 테스트 블록이 있습니다. 테스트 블록이 없는 교량의 경우 반발 시험기, 초음파 감지기 등을 사용하여 콘크리트 강도를 추정할 수 있습니다. 필요한 경우 재료 테스트를 위해 구조물에서 테스트 조각을 뚫을 수 있습니다.

3.4 지지력 계산

교량의 전반적인 특성을 어느 정도 이해한 후에는 몇 가지 검증 작업을 수행해야 합니다. 검증의 원칙은 여전히 ​​관련 기술 사양입니다. 관련 매개변수는 실제 교량을 기반으로 해야 하며 필요한 경우 일부 유리한 요소도 고려해야 합니다. 요건을 충족하지 못하는 교량은 검증을 통해 재건축을 고려할 수 있으며, 가치가 있는 교량에 대해서는 추가 평가작업을 실시해야 한다.

4. 정적 테스트

4.1 테스트 전 준비

부하 테스트를 수행하는 것은 테스트에 앞서 충분한 준비가 이루어져야 합니다. 관련 실험의 성공 또는 실패는 실험이 이상적인 데이터를 얻을 수 있는지 여부에 달려 있습니다. 그렇지 않으면 다음 작업이 헛될 것입니다.

4.1.1 테스트 구멍(또는 교각) 선택

테스트 구멍 선택은 주로 다음 조건을 고려합니다.

(1) 구멍(또는 교각) ) 가장 불리한 힘을 계산합니다.

(2) 이 구멍(또는 교각)의 시공 품질이 좋지 않거나 결함이 많거나 질병이 심각합니다.

(3) 구멍(또는 교각)은 비계를 세우고 측정 지점을 설정하거나 테스트 중에 하중을 가하는 데 편리합니다.

테스트 구멍의 선택은 우리가 수행하는 테스트가 구조물의 이 부분과 전체 교량 구조의 성능을 보다 정확하게 반영할 수 있는지와 관련이 있습니다. 풍부한 현장 테스트 경험이 필요합니다.

4.1.2 하중 계획 결정

테스트 구멍이 완료된 후 제한된 테스트 구멍에 대한 대표 테스트 값을 얻어야 하며 하중 계획은 다음과 같아야 합니다. 신중하게 계획되었습니다. 교량의 지지력 식별을 만족한다는 전제 하에, 적재물의 배치는 핵심 사항에 초점을 맞춰야 하며 과도하지 않아야 한다. 정하중 시험에는 일반적으로 하나 또는 두 개의 주요 내부 힘 제어 섹션이 있습니다. 또한 교량의 특정 조건에 따라 여러 개의 추가 내부 힘 제어 섹션을 설정할 수 있습니다. 계획은 또한 검사 상황과 적재 장비의 현재 상태를 기반으로 적절한 효율성 계수를 결정해야 합니다.

때때로 우리는 하나 이상의 테스트 홀을 선택하는데, 이를 위해서는 명확한 마음이 필요하며 제한된 장비를 사용하여 테스트의 각 제어 섹션의 테스트 요구 사항을 충족하는 방법과 수행할 인력을 구성하는 방법이 필요합니다. 효율적이고 질서정연하게 테스트를 완료하는 것은 계획에서 충분히 고려해야 할 요소입니다.

4.1.3 기타 현장 준비 준비

부하 테스트는 이론과 실습이 결합된 과정으로, 그 외 다양한 이벤트가 진행됩니다. 예를 들어, 일반적으로 측정 지점을 배치할 때 비계가 필요하고, 테스트를 위해 적재 차량을 미리 준비해야 하며, 관련 부서는 현장의 교통 통제, 필요한 조명 및 계측기의 안정적인 전원 공급, 안전 및 통신 장비에 협력해야 합니다. 현장 직원 등에 대한

필드 테스트의 내용은 많고 복잡하며, 테스트가 계획대로 순차적으로 진행될 수 있도록 준비가 최대한 철저해야 합니다.

4.2 시험 중 획득해야 할 주요 데이터 및 시험 방법

4.2.1 시험 목적에 따라 획득할 데이터를 결정

일체형 구조물로서의 교량은 세부 사항이 많아 모든 것을 다룰 수는 없으며, 초기 외관 검사 및 식별 작업을 바탕으로 측정해야 할 부분과 획득해야 하는 매개 변수를 명확하게 하여 불필요한 노동력을 줄여야 합니다. .

목적이 명확하면 작업의 핵심 사항을 파악하는 데 도움이 되며, 어떤 테스트 데이터를 얻어야 하는지 결정하는 동시에 핵심 테스트 부분에 대한 데이터의 신뢰성도 보장됩니다.

4.2.2 일반적으로 모니터링해야 하는 데이터

일반적으로 오래된 교량에 대해 식별해야 하는 것은 상부구조의 응력 특성과 제어 섹션의 응력을 모니터링하는 것입니다. 시험 하중의 각 작동 조건 변형률이 주요 내용이며 처짐, 균열 폭 등과 같은 정상적인 사용 조건에서의 일부 매개변수도 기존 교량의 주요 시험 내용입니다.

위에서 언급한 계획 단계의 주요 내부 힘 제어 섹션과 추가 제어 섹션에 응력 및 변형률의 측정 지점을 배치하는 동시에 각 제어에서 몇 가지 대표적인 측정 지점을 선택해야 합니다. 상부구조의 단면형태에 따른 단면을 포인트로 표현하여 전체 제어단면의 응력상태를 반영합니다. 케이블 구조와 같은 일부 특수 구조의 경우 일반적으로 케이블 힘을 감지하는 것이 필요합니다.

또한 지지대의 정착, 다이어프램의 탈구, 전단관절의 발달 등 개별 부품의 실제 외관검사에서 발견되는 일부 질병에 대한 모니터링이 필요하다. 주요 응력 지지 구조 또는 보조 구조도 주요 구조의 테스트 결과에 더 큰 영향을 미치며 주요 구조에 불리한 응력의 주요 원인이 될 수도 있습니다.

4.2.3 테스트 장비 및 방법

테스트에서 더 자주 사용되는 장비로는 스트레인 게이지, 편향 측정기, 레벨, 토탈 스테이션, 다이얼 표시기 등이 있습니다. 때로는 제한 사항으로 인해 현장 조건 때문에 우리가 원하는 매개변수를 테스트하기 위해 장비를 직접 사용할 수는 없습니다. 이를 위해서는 테스터가 특정 경험을 갖고 우리가 원하는 데이터를 측정하기 위해 기존 장비를 사용하는 특정 조치를 채택해야 합니다.

물론, 과학과 기술이 계속 발전하면서 실험에 사용할 수 있는 기구는 점점 더 발전하고 있고, 조작도 점점 더 편리해지고 있습니다. 우리가 원하는 매개변수를 과감하게 채택할 수 있습니다.

4.3 부하 테스트 실시 및 현장 조직 준비

현장 테스트는 마지막이자 가장 중요한 작업으로 사전 준비를 테스트하고 정확한 데이터를 확인할 수 있습니다. 얻을 수 있다는 것은 현장 테스트의 성공과도 밀접한 관련이 있습니다.

4.3.1 합리적인 업무 분담

브리지 테스트에는 공간과 시간 측면에서 일정 범위가 포함되며 테스트 과정에서 모든 사람의 작업도 매우 무겁습니다. 테스트 전에 신중하게 계획하고 준비하며, 각 단계에서 각 테스터의 작업을 명확히 하고, 계획에 따라 테스트가 정상적으로 진행되는지 확인합니다.

4.3.2 시험 과정의 통제 및 지휘

현장 시험에는 숙련된 지휘관이 있어야 하며, 기타 협력 인력은 지휘관의 업무에 절대적으로 협조해야 한다. 지휘관은 전체 시험 과정과 그 단계에서 무엇을 해야 할지 명확히 파악하고, 데이터를 읽고, 동시에 피드백 데이터를 바탕으로 적시에 예비 판단을 내리고 현장에서 지속적으로 조정해야 합니다. 테스트 과정.

부하는 계획에서 결정된 등급별 적재 방식을 엄격히 따라야 한다. 제어 부하 조건에 도달하지 않았으나 데이터가 정상 허용 범위를 초과하는 경우, 지휘관은 시험의 안전을 보장하기 위해 시험 과정을 중단해야 한다. 인사.

4.3.3 현장 준비작업 및 임시대책

노후 고속도로 교량은 알 수 없는 요소가 많기 때문에 정밀한 재하시험을 거쳐야 하기 때문에 가능성에 대해 의심의 여지가 없습니다. 예를 들어, 적재된 차량이 계획에서 요구하는 것과 다른 것으로 밝혀지면 효율성 계수 요구 사항을 충족하도록 주차 공간을 조정할 수 있습니다. 시험요원은 시험 중 이상을 발견한 경우 즉시 지휘관 및 기타 시험요원에게 통보하고, 판단 후 후속 작업을 진행하여야 한다.

5. 동적 테스트

교량 검출을 위한 동적 하중 테스트는 동적 측정 및 평가 방법의 기본 테스트 항목입니다. 엔지니어링 응용의 요구를 충족시키기 위해서는 이론적 분석과 실험적 테스트를 결합한 과학적인 방법을 적용하여 교량 진동 문제를 해결하는 데 필요한 수단이며 교량 검사 작업에 중요한 연결고리이며 교량 평가를 위한 중요한 데이터를 제공합니다. 사용 조건 및 베어링 용량 매개변수. 교량 검사에서 동적 하중 테스트의 내용은 주로 구조물의 동적 특성과 동적 하중 응답을 테스트하고 분석하는 것입니다. 측정의 주요 부분은 구성 요소의 동적 응력과 동적 변형을 제어하는 ​​부분입니다. 구조의 가장 큰 동적 효과. 일반적으로 테스트 항목에는 주로 다음이 포함됩니다:

(1) 교량 동적 특성 모달 매개변수 테스트(주파수, 진동 형태, 감쇠비)

(2) 교량 동적 응답 테스트( 동적 편향, 동적 응력, 가속도, 충격 계수).

5.1 테스트 장비

동적 부하 테스트를 위한 테스트 장비에는 주로 테스트 센서, 신호 증폭기, 광학 오실로스코프, 테이프 레코더 및 디지털 신호 프로세서가 포함됩니다. 장비의 성능과 사용된 센서의 특성에 따라 다양한 테스트 시스템을 선택할 수 있습니다.

5.2 교량 동재하 시험을 위한 진동 가진 방법

교량 동재하 시험을 위한 가진 방법은 교량의 구조적 형태와 강성을 고려하여 효과적인 방법을 선택해야 한다. 구현하기 쉬운 것을 선택해야 합니다. 일반적으로 사용되는 방법에는 자체 진동 방법, 독립 진동 방법 및 맥동 방법의 세 가지가 있습니다.

5.3 동적 재하시험 데이터 분석 및 평가

교량 구조의 동적 특성은 구조적 강성, 질량 분포, 재료 특성 등 구조 자체의 고유 특성과 관련됩니다. , 하중 및 다른 조건과 관련이 없는 기타 속성과 관련이 있습니다. 교량의 모달 매개변수는 전체 구조 진동 시스템의 기본 특성이며, 결과는 동적 하중을 받는 구조물의 응력 분석에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 교량의 지지력 평가.

5.3.1 고유 진동수 결정

비교적 단순한 구조의 경우 구조의 1차 진동수만 필요하며, 보다 복잡한 구조 동적 해석의 경우 2차 및 3차 진동수만 필요합니다. 3차 주파수 이상도 고려해야 합니다. 브리지의 고유 주파수는 테스트 시스템에 의해 기록된 전력 스펙트럼 다이어그램, 시간 영역 기록 곡선 또는 해당 자기상관 다이어그램의 피크 값에서 직접 결정할 수 있습니다. 하중 지지 구조의 동적 강성은 기본 주파수로부터 추론할 수도 있습니다.

5.3.2 감쇠

교량 구조의 감쇠 특성은 일반적으로 대수 감쇠율 δ 또는 감쇠비 D로 표현되며, 이는 다음의 진동 감쇠 곡선에서 구할 수 있습니다. 시간 영역 신호. 또한 반전력 대역폭 방법을 사용하여 전력 스펙트럼 다이어그램에서 감쇠를 계산할 수도 있습니다. 일반 테스트 시스템 소프트웨어는 이러한 유형의 분석을 완료할 수 있습니다.

5.3.3 모드 형상

일반 교량 구조의 기본 주파수는 동적 해석에 있어서 중요한 매개변수입니다. 센서 측정점의 배치는 다양한 구조 형태에 따른 이론적 분석을 통해 결정됩니다.

진동 형태를 측정하는 방법에는 일반적으로 두 가지가 있습니다. 하나는 여러 센서를 사용하여 측정하는 것입니다.

다른 하나는 센서를 사용하여 측정 위치를 변경하는 것입니다. 이 경우 테스트가 더 번거롭습니다. 일반적으로 테스트에는 첫 번째 방법을 사용해야 합니다.

5.3.4 충격 계수

충격 계수 μ는 교량 규정에서 차량 하중에 대한 충격력의 비율로 정의됩니다. 선형 탄성 상태의 구조물의 경우, 동적 하중에 의한 하중 효과와 정적 하중에 의한 하중 효과의 비율은 1+μ입니다. 따라서 충격계수 시험은 일반적으로 구조물의 동적 변형률이나 동적 처짐을 측정하는 방법을 채택합니다.

테스트 전 빔의 중간(또는 최대 변위나 변형률)에 저항 스트레인 게이지형 변위 게이지 또는 스트레인 게이지를 배치하고 동적 스트레인 게이지를 통해 컴퓨터에 연결합니다. . 테스트 중에 로딩 차량은 특정 속도로 측정 지점을 지나며 시간에 따라 변하는 출력 변형의 실시간 신호가 기록됩니다. 일반적으로 분석 및 비교를 위해 다양한 차량 속도에서 출력 변형 결과를 테스트하고 기록해야 합니다.

일반적으로 교량의 경간이 L=30~70m인 경우 차량과 교량의 고유진동주파수가 가까워 진동계수가 발생하기 쉽습니다. 단일 차량의 작용 하에서 충격 계수는 감쇠비가 감소할수록 증가하며, 프리스트레스트 콘크리트 거더의 충격 계수는 더욱 분명해집니다. 교량은 동일한 경간의 철근 콘크리트 거더 교량보다 큽니다. 이는 충격 계수 시험 결과를 더 잘 분석하기 위해 테스트에 필요합니다.

실제로 측정된 차량 충격계수는 구조물 자체와도 관련이 있을 뿐만 아니라, 테스트 차량의 특성, 도로의 매끄러움, 차량 속도 등과도 일정한 관계가 있습니다. 차량 하중 자체는 질량이 있는 진동 시스템으로 교량 위를 이동할 때 교량과 함께 차량-교량 결합 진동을 생성합니다. 차량 동적 특성의 복잡성, 교량 감쇠의 불연속성 및 교량 데크 불균일성의 임의성으로 인해 동일한 교량의 측정된 충격 계수도 여러 테스트에서 다릅니다.

6. 결론

교량 검사는 직원에게 풍부한 실무 경험이 필요할 뿐만 아니라 지침으로 탄탄한 이론적 기초가 필요한 복잡하고 세심한 작업입니다. 이론과 실제를 완전히 결합하고 지휘관과 시험 요원 간의 암묵적인 협력을 통해서만 시험을 잘 수행하고 만족스러운 데이터를 얻을 수 있으며, 이런 방법으로만 정확한 평가를 내릴 수 있습니다.

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