Abstract
Bridges in common use are expected to have more varieties of load in their connected members and bolts than in construction. Faults in connection members or bolts occur so often according to the time flow. One of the purposes of this study is to find out the behavior and structural features of high-tension bolted joints with faults that are very difficult and cost much to find out through experimentation with finite element analysis. Another purpose of this study is to provide sufficient data, estimated experimental results, and the scheme of the test plate for an economical experimental study in the future. Surveys of bridges with a variety of faults and statistical classifications of their faults were performed, as was a finite element analysis of the internal stress and the sliding behavior of standard and defective bridge models. The finite element analysis of the internal stress was performed according to the interval of the bolt, the thickness of the plate, the distance of the edge, the diameter of the bolt, and the expansion of the construction. Furthermore, the analysis explained the sliding behavior of high-tension bolt joints and showed the geometric non-linear against the large deformation, and the boundary non-linear against the non-linear in the contact surface, including the material non-linear, to best explain the exceeding of the yield stress by sliding. A normally bolted high-tension bolt joint and deduction of bolt tension were also analyzed with the finite element analysis of bridge-sliding behavior.
공용중인 교량은 시공시에 비해 이음부재 및 볼트에 각종 하중이 작용하는 상태이고, 시공중에 결함이 발생하였거나 시간이 지남에 따른 각종 결함이 발생되고 있다. 실험적인 연구에 의해 이러한 결함들이 있는 고장력볼트 이음부의 역학적 성질을 규명하기 위해서는 많은 재비용이 필요한 실정이므로 실험적으로 밝혀내기 어려운 결함이 있는 고장력볼트 이음부의 거동과 구조적 특성을 유한요소 해석을 통하여 규명하고 차후 실험에 의한 연구시 충분한 실험결과의 예측, 시험체의 설계 및 경제적인 실험적 연구의 수행을 위한 자료를 제공하는데 본 연구의 목적이 있다. 각종 결함이 발생하고 있는 교량을 대상으로 현장조사를 하여 결함의 발생위치 및 유형을 분석하고 가장 많이 발생하는 결함을 중심으로 표준모델에 결함을 주어 내부응력 분포 및 미끄러짐 거동에 대한 해석을 수행하였다. 정상체결된 고장력 볼트 이음부 및 볼트간격, 모재두께, 연단거리, 볼트 구멍 크기, 확공에 따른 결함을 가정하여 내부응력분포에 대한 구조해석을 수행하였다. 또한 고장력볼트 이음부의 미끄러짐 거동에 대해 해석하였는데 이 해석은 대변형을 고려한 기하학적 비선형, 접촉면의 비선형을 고려한 경계 비선형, 미끄러짐에 의해 항복강도를 초과하는 부분이 생길 수 있으므로 재료적 비선형 문제를 고려하여 해석하였다. 정상적으로 체결된 고장력볼트 이음부 및 볼트 축력의 감소에 따른 미끄러짐 해석을 수행하였다.