A Study on the Bending and Torsional Behaviors of Cable-Stayed Bridges under a Concentrated Moving Load

집중 이동하중을 받는 사장교의 휨 및 비틈 거동에 관한 연구

The nonlinearity of a cable-stayed bridge results from the large displacement of main girder due to a long span, the catenary action of cables and the flexural stiffness reduced by large axial forces. The dynamic behaviour of a cable-stayed bridge plays an important role in determining its safety. Especially, when the eccentrically moving load is applied to a cable-stayed bridge, the torsional vibration and vertical vibration are coupled and moreover the variation of cable tensions shows important dynamic characteristics. This dissertation presents a theoretical study and a finite element procedure for analysis of a cable-stayed bridge under a eccentrically moving load. Attention is focused on the dynamic behaviours such as dynamic increments of cable tensions and nodal displacements, with the variety of velocities and eccentricities of moving load. It is found that a moving load with eccentricity can have significant effects upon the responses; the torsion of bridge deck and the increments of cable tensions, according to the present results in this study.

사장교는 경간이 크기 때문에 발생하는 대변형 효과, 케이블의 현수 작용, 그리고 축력으로 인한 휨 강성 변화 등으로 비선형 거동이 나타난다. 사장교의 동적 거동은 구조물 안정성 검사를 위한 중요한 요소가 된다. 특히, 편재 이동하중이 작용하는 경우, 연직 변위와 비틂 변위는 복합될 뿐만 아니라 단면 좌우의 케이블 축력 변화도 중요한 동적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 편재 이동하중이 작용하는 사장교의 해석을 위한 이론적 연구와 유한 요소법을 제시하였고 이동 하중의 속도변화와 편심량의 크기에 따라 케이블의 장력과 절점 변위에 대한 동적 거동을 규명하였다. 본 연구에서 수행한 해석 결과에 따르면, 편재 이동 하중을 받는 사장교의 해석에서는 주형의 비틂과 이로 인한 케이블 축력 증가도 고려해야 할 것으로 사료된다.