• Steel and Composite Structures
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• 제10권4호
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• pp.297-315
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• 2010

This paper is concerned with free vibration characteristics and natural frequency of horizontally curved composite plate girder bridges. Three-dimensional finite element models are developed for the girders using the software package LUSAS and analyses carried out on the models. The validity of the finite element models is first established through comparison with the corresponding results published by other researchers. Studies are then carried out to investigate the effects of total number of girders, number of cross-frames and curvature on the free vibration response of horizontally curved composite plate girder bridges. The results confirm the fact that bending modes are always coupled with torsional modes for horizontally curved bridge girder systems. The results show that the first bending mode is influenced by composite action between the concrete deck and steel beam at low subtended angle but, on the girders with larger subtended angle at the centre of curvature such influence is non-existence. The increase in the number of girders results in higher natural frequency but at a decreasing rate. The in-plane modes viz. longitudinal and arching modes are significantly influenced by composite action and number of girders. If no composite action is taken into account the number of girders has no significant effect for the in-plane modes.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.793-802
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• 2002

수평곡선 I형교에 동적해석을 수행하기 위하여 박판곡선보 이론에 근거 뒴자유도를 포함한 절점당 7자유도를 갖는 곡선보요소와 7자유도 직선보요소를 사용하여 동적해석프로그램 EQCVB를 작성하였다. 이 프로그램에서는 자유진동해석을 위하여 Gupta의 방법을 사용하였고, 지진하중이 작용할 때 동적해석을 수행하기 위하여 Wilson-${\theta}$방법을 사용하였으며, 범용구조해석 프로그램인 ABAQUS를 사용한 해석 결과와 비교하여 프로그램의 효율성과 타당성을 입증하였다. 지진하중 작용시 수평곡선 I형교의 동적 거동 특성을 파악하기 위하여 다양한 예제에 대한 해석을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.6385-6390
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• 2015

수평 곡선 I-형 거더에는 초기곡률이라는 기하학적 특성으로 인해 휨 모멘트와 더불어 비틀림 모멘트가 작용하게 된다. 이러한 휨 비틀림 거동은 서로 상호 작용을 일으켜 약축방향으로 2차 휨거동을 유발하게 된다. 휨과 비틀림 간의 상호 작용은 곡선 거더를 조기에 비선형 상태 및 소성 상태로 유도하여 내하력의 저하를 야기하게 되고, 차량의 이동 위치에 따른 편심 하중은 비틀림을 더욱 증대시킬 수 있다. 그러나 기존에 연구되어왔던 직선 거더에 대한 휨 비틀림 상호관계식은 곡선 거더가 가지고 있는 거동 특성이 고려되지 않았기 때문에 수직하중을 받는 수평 곡선 I-형 거더의 극한 강도가 과대평가 될 수 있다. 따라서 이에 대한 보다 명확하고 합리적인 제안식의 적용이 곡선 거더의 설계 시에 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 편심하중이 작용하는 수평 곡선 I형 거더의 휨 비틀림 상호작용 특성을 파악하고 거동분석을 수행하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1996년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.55-61
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• 1996

In the present study, a numerical formulation procedure fer free vibration analysis of thin-walled horizontally curved multi-girder bridges is presented. The presented finite element procedure consists of curved and straight beam elements including warping degree of freedom. The homogeneous solutions of curved beam equations were used for shape functions in numerical formulation to achieve good convergence. In the straight beam element, the third order hermite polynomials were used fer shape functions. The Gupta method was used to solve the eigenvalue problem efficiently. The developed numerical procedure was applied to investigate the characteristics of free vibration of horizontally curved multi-girder bridges with varing subtended angle.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제28권4호
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• pp.387-410
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• 2008

The fatigue damage accumulation rates of horizontally curved thin walled box-girder bridge have been estimated from vehicle-induced dynamic stress history using rain flow cycle counting method in the time domain approach. The curved box-girder bridge has been numerically modeled using computationally efficient thin walled box-beam finite elements, which take into account the important structural actions like torsional warping, distortion and distortional warping in addition to the conventional displacement and rotational degrees of freedom. Vehicle model includes heave-pitch-roll degrees of freedom with longitudinal and transverse input to the wheels. The bridge deck unevenness, which is taken as inputs to the vehicle wheels, has been assumed to be a realization of homogeneous random process specified by a power spectral density (PSD) function. The linear damage accumulation theory has been applied to calculate fatigue life. The fatigue life estimated by cycle counting method in time domain has been compared with those found by estimating the PSD of response in frequency domain. The frequency domain method uses an analytical expression involving spectral moment characteristics of stress process. The effects of some of the important parameters on fatigue life of the curved box bridge have been studied.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.747-757
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• 2015

이 연구에서는 이동식 곡선거푸집으로 제작된 현장제작 곡선 PSC 거더의 정적거동을 조사하는 것이 주요 목적이다. 다양한 곡선선형 제작이 용이한 이동식 곡선거푸집을 이용하여 현장에서 제작된 지간 30m, 곡선반경 80m인 곡선 PSC 거더에 대한 재하시험이 수행되었다. 모든 시험결과는 수치해석결과와 비교되었으며, 거더의 중앙부에 대한 변위와 변형률이 측정되었다. 실험결과에서 실물모형 시험체의 초기균열발생 하중은 사용하중보다 1.3배 증가한 하중에서 발생하였다. 또한, 연성설계기준을 만족하여 시험체는 초기균열 발생 후에 취성파괴되지 않고 연성 파괴될 것으로 판단되었다. 사용성 검토에서 균열발생 시의 처짐값이 도로교설계기준(2010)에서 제시한 활하중 재하 시의 허용처짐량을 만족하였다. 유한요소 해석결과와 시험결과는 전체적인 거동이 매우 유사하게 나타났으며, 현장제작 곡선 PSC 거더의 사용성과 안전성 측면에서는 큰 문제가 없는 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제11권1호
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• pp.21-38
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• 2011

This study examines the influence of curved, steel, I-girder bridge configuration on girder end reactions and cross frame member forces during seismic events. Simply-supported bridge finite element models were created and examined under seismic events mimicking what could be experienced in AASHTO Seismic Zone 2. Bridges were analyzed using practical ranges of: radius of curvature; girder and cross frame spacings; and lateral bracing configuration. Results from the study indicated that: (1) radius of curvature had the greatest influence on seismic response; (2) interior (lowest radius) girder reactions were heavily influenced by parameter variations and, in certain instances, uplift at their bearings could be a concern; (3) vertical excitation more heavily influenced bearing and cross frame seismic response; and (4) lateral bracing helped reduce seismic effects but using bracing along the entire span did not provide additional benefit over placing bracing only in bays adjacent to the supports.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권1호통권34호
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• pp.47-61
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• 1998

수평곡선 I형교에서는 곡선주형의 초기곡률로 인하여 휨과 비틀림이 서로 연성 되어 복잡한 거동을 하며. 교량전체 거동에 가로보가 미치는 영향이 상당히 크다. 수평곡선 I형교의 거동특성을 파악하기 위해서는 곡선주형과 함께 가로보를 고려하여야 한다. 본 연구에서는 수평곡선 I형교에 대한 자유진동해석을 위하여 곡선주형을 유한요소 모델링하기 위한 곡선보요소와 가로보를 모델링하기위한 직선보요소를 구성하고, 이들 보요소를 사용한 유한요소 해석 프로그램을 개발한다. 곡선보 요소는 초기곡률과 됨을 고려하기 위하여 박판곡선보 이론에 근거하여 2축 대칭단면을 갖는 I형 곡선보에 대한 유한요소 정식화를 통하여 구성되며, 이때 형상함수는 박판곡선보의 선형 정적 평형방정식의 제차해를 사용한다. 직선보 요소는 됨자유도를 포함하여 절점당 7자유도를 갖는다. 개발한 프로그램에서는 직교좌표계를 사용하여 전체 강성행렬과 전체 질량행렬을 구성하며, 고유치를 구하기 위하여 Gupta의 방법을 사용한다. 기존의 연구결과를 이용하여 구성된 곡선보 요소를 비교검증하고, 수치해석 예제를 통하여 개발한 프로그램의 결과와 쉘요소를 사용하여 범용유한요소해석프로그램으로 수행한 결과를 비교한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.727-734
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• 2006

강곡선복부판의 전단설계에서 Guide Specifications(AASHTO, 2003)에서는 여전히 후좌굴강도를 반영하고 있지 않다. 그러나 최근 강곡선 복부판의 전단거동에 관한 해석 및 실험연구를 통해서 탄성좌굴 후에 직선교 복부판과 같이 후좌굴강도를 발현하고 있으며, 일반적인 설계범위에서 직선교 복부판과 유사한 크기의 극한전단강도를 나타내고 있는 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 강곡선복부판의 극한전단강도를 조사하기 위하여 유한요소해석과 실험연구를 수행하였다. 연구결과를 통해서 일반적으로 설계가 수행되는 기하학적인 범위 내에서 강곡선복부판은 후좌굴강도를 발현하며, 그 크기는 동일한 재료를 적용한 직선복부판과 유사하다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 강도한계상태에서 강곡선복부판도 Lee and Yoo(1998)가 제안한 직선복부판의 극한전단강도를 이용하여 설계할 수 있음을 본 연구를 통해서 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3A호
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• pp.367-373
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• 2008

국내/외에서 설계되는 강곡선거더교 복부판의 전단강도는 복부판의 4변을 단순지지라는 가정 하에서 산정되는 탄성전단좌굴강도로 제안하고 있다(AASHTO Guide Specifications, 2003). 그러나, Lee et al.(1996, 1999)과 Bradford(1996)의 최근 연구에서 실제의 설계범위를 갖는 직선이나 곡선 복부판에서 어느 정도의 강성을 갖는 플랜지에 의해서 접하는 변의 경계조건은 단순지지 보다는 고정지지에 더 근접하며, 복부판의 형상비에 따라서는 AASHTO의 탄성좌굴강도가 60%이상 낮게 평가되고 있음을 발표하였다. 특히 강곡선복부판의 전단좌굴강도는 곡률의 영향으로 AASHTO Guide Specifications(2003)의 탄성전단좌굴강도보다 최대 38%이상 증가하고 있음이 Lee and Yoo(1999)의 연구에서 조사되었다. 본 논문에서는 선형좌굴해석을 이용하여 곡률과 경계조건이 동시에 고려된 강곡선 복부판의 전단좌굴계수를 합리적으로 추정할 수 있는 산정식을 제안하고자 한다.