Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
권호 표지

Change of Statical Behavior and Ultimate Capacity of Steel Cable-stayed Bridges after Cable Failure

케이블 단선 후 강사장교의 구조 및 극한 거동 변화

  • 김승준 (고려대학교 초고층초장대기술연구소) ;
  • 최준호 (고려대학교 건축사회환경공학과) ;
  • 원덕희 (고려대학교 초고층초장대기술연구소) ;
  • 한택희 (한국해양연구원 연안개발/에너지 연구부) ;
  • 강영종 (고려대학교 건축사회환경공학부)
  • Received : 2011.09.07
  • Accepted : 2011.12.01
  • Published : 2011.12.27
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Abstract

This paper presents an investigation on the change in the statical behavior and the ultimate capacity of steel cable-stayed bridges after cable failure. Cable failure can occur due to fire, direct vehicle clash accidents, cable or anchorage fatigue, and so on. Moreover, the cable may be temporarily disconnected during cable replacement work. When cable failure occurs, the load, that was supported by the broken cable is first transferred to another cable. Then the structural state changes due to the interaction between the girder, mast, and cables. Moreover, it can be predicted that the ultimate capacity will decrease after cable failure, because of the loss of the support system. In this study, the analysis method is suggested to find the new equilibrium state after cable failure based on the theory of nonlinear finite element analysis. Moreover, the ultimate analysis method is also suggested to analyze the ultimate behavior of live loads after cable failure. For a more rational analysis, a three-step analysis procedure is suggested and used, which consisted of initial shape analysis, cable failure analysis, and live load analysis. Using this analysis method, an analytical study was performed to investigate the changes in the structural state and ultimate behavior of steel cable-stayed bridges.

본 논문에서는 강사장교의 케이블이 단선된 후 정역학적인 구조 거동 및 극한 거동 변화에 대해 기술한다. 사장교의 케이블은 화재, 차량의 충돌, 케이블 본선 및 정착구의 피로에 의해 단선이 가능하다. 이에 더하여 필요시 케이블의 교체 작업 시 일시적인 단선이 나타날 수 있다. 케이블이 구조물 본체에서 단락되면 결과적으로 케이블이 분담해야할 힘을 지지하지 못하여 이 힘은 다른 구조체로 전달되고 결과적으로 구조 상태의 변화가 발생한다. 그리고 케이블의 단선은 결국 구조물의 지지력의 손실을 의미하므로 케이블 단선 후 구조물의 내하력이 저하될 것이다. 본 연구에서는 엄밀한 비선형 유한요소해석 이론을 근간으로 하여 케이블 단선 후 구조물의 새로운 평형상태를 찾는 단선 해석기법을 제시한다. 그리고 케이블이 단선된 후 활하중에 대한 구조물의 극한거동을 해석할 수 있는 극한 해석 기법 역시 제시한다. 보다 합리적인 해석 연구를 위해 본 연구에서는 초기형상해석, 케이블 단선해석, 활하중에 대한 비선형해석을 순차적으로 수행하는 총 세단계의 해석 절차를 거친다. 본 해석기법을 이용하여 각 케이블의 단선이 사장교의 구조 상태 및 극한 거동의 변화에 미치는 영향을 분석하였다.

Keywords

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