브릿지 구조의 성능을 측정하는 방법

GPS 동적 변위 분석 기반 교량 구조 동적 성능 측정 방법

본 기술은 교량의 여러 타워 상부에 설치한 GPS 수신기 데이터에서 필터로 동적 변위만 추출한 뒤, 타임 윈도우별 RD(random decrement) 시그니처를 산출하고 마할라노비스 거리 분석으로 IRF 값을 보상하여 감쇄율과 기본 주파수를 구하는 교량 성능 측정 방법입니다.

교량 성능은 바람, 온도 변화, 통행량 등에 따라 달라지며 특히 동적 무브먼트 요소가 구조 성능을 크게 좌우함에도 이를 정확하게 측정하기 어려운 문제가 있었습니다. 별도의 다양한 센서 없이 교량의 동적 성능을 신뢰성 있게 평가할 수 있는 수단이 부족한 한계가 존재했습니다.

본 기술은 IRF 값에서 노이즈, 센서 오작동, 운용·환경 변동에 의한 변칙을 제거하고 LSCE, HEM, ERA 알고리즘으로 감쇄율과 기본 주파수를 산출하며, 가속도 센서 기반 변위와 비교 검증하여 측정 정확도를 높입니다. 이 방법은 사장교·현수교 등 장대교량의 구조 건전성 모니터링에 적용될 수 있어 GPS 데이터만으로도 상시 안전 진단 체계를 효율적으로 운영할 수 있습니다.

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Key Features:

• 100 미터 내지 1000 미터 간격으로 배치된 복수 타워의 상부면에 설치된 GPS 수신기를 통해 GPS 데이터를 수집하는 단계
• 수집된 GPS 데이터에서 필터를 이용해 동적 주파수 대역만 추출하여 노이즈가 제거된 동적 변위를 얻는 단계
• 동적 변위를 타임 윈도우로 분할하고 세그먼트와 기준 세그먼트에 기초해 RD 시그니처 값을 산출한 뒤 IRF 값의 변칙을 마할라노비스 거리 분석으로 보상하는 단계
• 보상된 IRF 값에 LSCE, HEM, ERA 중 적어도 하나를 적용해 감쇄율과 기본 주파수를 산출하고 가속도 센서 기반 동적 변위와 비교하는 단계

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본 발명은 국토교통부의 Pre-Stress 공법을 적용하여 기초를 일체화한 PC옹벽의 사업화 방법 지원을 통해 개발되었습니다.

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