주형단면의 비대칭성을 고려한 3차원 사장교의 지진해석

Seismic Analysis of a 3-dimensional Cable-Stayed Bridge with an Unsymmetric Girder Cross-section

지진이나 바람과 같은 횡방향 하중이 가해졌을 때, 일반적으로 수직한 촉에 대해서만 대칭인 단면을 갖는 교량의 주형에는 횡방향 휨에 결합된 비틂이 유발되어 특히 사장교의 케이블등에는 예상치 못했던 추가응력이 유발될 수 있다. 이러한 거동은 일반적인 뼈대요소로는 해석할 수 없으므로, 임의의 단면 형상을 갖는 기하학적 비선형 3차원 뼈대요소를 사용하여야 한다. 본 연구에서 사용한 뼈대요소의 이론적인 배경과 검증은 이전에 발표된 논문에 수록되어 있다. 본 논문에서는 주형단면의 비대칭성을 고려한 지진해석을 수행하여 휨-비틂 결합작용에 의한 거동을 연구한다.

In general, the cross-section of a girder of a bridge has only one axis of symmetry. Therefore, lateral forces such as earthquake and wind may cause torsion coupled with lateral bending in the gider. This induces additional stresses especially in cables arranged in double-planes. Since this effect cannot be considered by using the conventional frame elements, the stiffness and the mass matrices of the geometrically nonlinear thin-walled frame element have to be used in order to model the girder. Theoretical development and verification of the frame element used in this study were made through a-previously presented paper. In this paper, seismic analysis of a three dimensional cable-stayed bridge considering the unsymmetry of the girder cross-section is performed to investigate the coupled flexural-torsional behaviors.