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Sep 26, 2023

교량 건설 중 임시 케이블 힘 모니터링 기술

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 7689(2022) 이 기사 인용 1749 액세스 3 인용 통계 세부 정보 이 기사는 현재 케이블 힘 모니터링의 비교 분석을 다룹니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 7689(2022) 이 기사 인용

1749 액세스

3 인용

측정항목 세부정보

이 기사에서는 현재 케이블 힘 모니터링 기술의 비교 분석을 다룹니다. 또한 건설 단계 중 세 가지 케이블 응력 모니터링 기술 경험이 포함됩니다. (a) 케이블의 활성 앵커리지에 로드 셀 설치, (b) 단방향 스트레인 게이지 설치, (c) 평가 가속도계를 설치하여 진동선 기술을 적용하여 케이블의 응력을 측정합니다. 분석된 각 기술의 주요 장점과 단점은 최근 스페인에서 건설된 가장 독특한 고가교 중 하나인 Tajo 고가교의 건설 과정 맥락에서 강조됩니다.

넓은 경간을 극복하기 위해 토목 기술자가 제안한 솔루션 중 하나는 사장교 또는 현수교를 사용하는 것입니다. 이러한 구조의 중요한 구성 요소는 주기적 교통 하중, 풍하중, 기타 작동 하중 및 환경 영향2과 같은 동적 하중으로 인해 발생하는 피로 및/또는 부식1과 관련된 문제 또는 손상에 대한 케이블의 취약성에 있습니다. 구조 상태 모니터링 시스템(SHMS)은 구조물 유지 관리에 매우 유용한 도구입니다. SHMS 설계의 주요 단계 중 하나는 구조물의 동작을 정의하는 매개변수를 식별하는 것입니다3,4. 건설 단계의 임시 서스펜션 케이블은 동일한 문제를 나타내며 이 기사에서 더 자세히 살펴보는 단계입니다.

사용 중인 케이블의 응력, 피로 및 부식 손상을 평가하는 데 가장 중요한 매개변수는 이러한 구조 요소의 시간 경과에 따른 축 응력에 대한 기록입니다. 이 매개변수는 교량5의 지재 케이블 및 현수 케이블의 안전 상태에 따른 손상을 나타내는 유용한 지표로 인식되었으며, 이 지표의 실시간 모니터링은 이러한 구조 요소의 가능한 피로 손상을 평가하는 데 필수적이 되었습니다. 이러한 이유로 구조 성능에 대한 모니터링 및 평가는 사장교 또는 현수 구조물6,7,8,9의 안전성과 내구성을 보장하기 위한 표준 관행이 되었습니다.

교량9)의 지주 케이블의 안전한 상태를 진단하기 위해 초음파 검사, 자속 누출 감지 기술10 또는 X선 등 여러 유형의 비파괴 검사가 사용됩니다. 효과적이긴 하지만 이러한 기술은 서비스 중단 기간을 평가하는 데 더 적합합니다.

한편으로는 로드 셀9,10,11,12,13,14,15, 광섬유 브래그 격자 센서16 또는 탄성 자기 스트레인 센서17,18와 같은 브리지 케이블의 변형률을 직접 측정하기 위한 다양한 장치가 개발되었습니다.

이러한 센서는 특정 기술 덕분에 케이블이 겪는 응력을 정확하게 확인할 수 있으며, 구조 모니터링 시스템(SMS)에 연결하면 케이블 응력에 대한 장기적인 기록 기록도 생성할 수 있습니다. 원격 위치에서 실시간으로 이 데이터에 액세스할 수 있습니다.

반면, 교량 케이블 응력을 신속하게 평가하기 위한 가장 일반적인 간접 방법은 진동 와이어 기술입니다. 이 방법은 서스펜션 케이블19,20,21,22,23,24의 자유 진동 중 가속도 기록을 통해 정확하게 식별할 수 있는 케이블 응력과 진동 주파수 사이의 관계를 기반으로 합니다. 이 방법을 적용하려면 자유 진동 체제25,26,27,28,29,30 동안 진동 주파수를 식별하여 교량 현수 케이블의 응력을 실시간으로 결정할 수 있는 스펙트럼 분해 기술을 사용해야 합니다. 31.

각 측정 기술32,33,34,35에 대한 다양한 유형의 센서가 있습니다.

전자 센서는 측정값(측정할 매개변수)을 전압, 전류, 저항, 정전 용량 또는 인덕턴스의 변화로 변환합니다. 전기 센서는 종류가 다양하며 모든 데이터로거 시스템과의 인터페이스가 매우 간단합니다. 예로는 전위차계 변위 센서, 저항성 스트레인 게이지, 로드 셀, MEMS36 경사계 및 압전 센서가 있습니다. 전기 센서는 상대적으로 저렴한 경우가 많지만 드리프트가 발생할 수 있고 전력선과 같은 전자기 방해로 인해 영향을 받거나 손상될 수 있습니다.