The multi-span suspension bridge having double main cables in the vertical plane is investigated regarding endurance of live load distribution in the case of non-displaced pylon and pylon displacement. The coefficient formula of live load distribution described as the ratio of live load on the bottom cable to the top cable is obtained. Based on this formula, some function in respect of this bridge are derived and used to analyze its characteristics. This analysis targets the cable force, the cable sag and the horizontal displacement at the pylon top under live load etc. The results clarified that the performance of the live load distribution and the horizontal force of cables in the case of non-deformed pylon has a similar tendency to those in the case of deformed pylon, and the increase of pylon rigidity can increase live load distributed to the bottom cable and slightly raise the cable horizontal force under live load. However, effect on the vertical rigidity of bridge and the horizontal force increment of cables caused by live load is different in the case of non-deformed pylon and deformed pylon.
In this study, the effect of superstructure-abutment continuity on the distribution of live load effects among the girders of integral abutment bridges (IABs) is investigated. For this purpose, two and three dimensional finite element models of several single-span, symmetrical integral abutment and simply supported (jointed) bridges (SSBs) are built and analyzed. In the analyses, the effect of various superstructure properties such as span length, number of design lanes, girder size and spacing as well as slab thickness are considered. The results from the analyses of two and three dimensional finite element models are then used to calculate the live load distribution factors (LLDFs) for the girders of IABs and SSBs as a function of the above mentioned parameters. LLDFs for the girders are also calculated using the AASHTO formulae developed for SSBs. Comparison of the analyses results revealed that the superstructure-abutment continuity in IABs produces a better distribution of live load effects among the girders compared to SSBs. The continuity effects become more predominant for short span IABs. Furthermore, AASHTO live load distribution formulae developed for SSBs lead to conservative estimates of live load girder moments and shears for short-span IABs.
The standard prestressed concrete I-girder bridge (PSC I-girder bridge) is one of the most prevalent types for small and medium bridges in Korea. When determining the member forces in a section to assess the safety of girder in this type of bridge, the general practice is to use the simplified practical equations or the live load distribution factors proposed in design standards rather than the precise analysis through the finite element method or so. Meanwhile, the live load distribution factors currently used in Korean design practice are just a reflection of overseas research results or design standards without alterations. Therefore, it is necessary to develop an equation of the live load distribution factors fit for the design conditions of Korea, considering the standardized section of standard PSC I-girder bridges and the design strength of concrete. In this study, to develop an equation of the live load distribution factors, a parametric analysis and sensitivity analysis were carried out on the parameters such as width of bridge, span length, girder spacing, width of traffic lane, etc. Then, an equation of live load distribution factors was developed through the multiple linear regression analysis on the results of parametric analysis. When the actual practice engineers design a bridge with the equation of live load distribution factors developed here, they will determine the design of member forces ensuring the appropriate safety rate more easily. Moreover, in the preliminary design, this model is expected to save much time for the repetitive design to improve the structural efficiency of PSC I-girder bridges.
I 형 프리스트레스트 콘크리트 거더교에서 사용되는 활하중 분배계수는 대부분 외국의 설계기준이 반영된 것들이다. 따라서 교량단면과 부재의 설계 기준강도 등을 고려한 우리나라의 설계여건에 적합한 활하중 분배계수식의 개발이 필요하였다. 본 연구에서는 분배계수를 결정하는 주된 변수들을 선택하고 활하중 분배계수식을 개발하였다.
본 논문에서는 압연형강(H형강)을 이용한 강합성 교량에 대한 3차원 유한요소 해석을 실시하여, 가로보가 활하중 횡 분배에 미치는영향에 대해 검토하였다. 고려된 주요 변수는 주형과 가로보의 단면2차모멘트비, 가로보의 설치 여부, 가로보의 개수 등이다. 유한요소 해석을 통한 활하중 횡분배 계수와 함께 관용적인 격자해석에 의한 활하중 횡분배 계수도 비교하였다. 분석결과에서 가로보는 활 하중 횡분배에 별다른 영향을 미치지 못하며, 콘크리트 바닥판이 활하중 횡분배에는 가장 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 따라서 활하중 횡분배를 목적으로 설치하는 가로보는 제거가 가능한 것으로 판단된다.
Purpose: Majority of bridges and roads in Gangwon Province have been carrying loads associated with heavy materials such as rocks, mining products, and cement. This location-specific live loads have contributed to the present situation of overloading, compared to other provinces in Korea. However, the bridges in Gangwon province are designed by national bridge design specification, without considering the location-specific live load characteristics. Therefore, this study focuses on the real traffic data accumulated on regional weighing station to verify the live load characteristics, including actual live load gross vehicle weight, axle weight axle spacings, and number of trucks. Methods: In order to take into account the location specific live load, a governmental weigh station (38th national highway Miro) have been selected and the passing truck data are processed. Based on the truck survey, trucks are categorized into 3 different shapes, and each shape has been idealized into normal distribution. Then, the resulting survey data are processed to predict the target maximum live load values, including the axle loads and gross vehicle weights in 75 years service life span. Results: The results are compared to the nationally used DB-24 live loads, and the results show that nationally recognized DB-24 live load does not sufficiently represent real traffic in mountaineous region in Gangwon province. Conclusion: The comparison results in the recommendation of location-specific live load that should be taken into account for bridge design and evaluation.
Design live load and girder distribution factors play an important role in the current design procedures. The fraction of vehicle load effect transferred to a single member may be selected in accordance with current KBDC. However, the specified values, both design load and distribution factors involve considerable inaccuracies, These inaccuracies relate to the uncertainties of the structural analysis, especially any bias and scatter which drives from the use of simplified load distribution factors. In this study , based on several field measurement and finite element analysis, live load distribution effects of current KBDC are evaluated. The final values of the bias and coefficient of variation of "g"according to bridge type are determined. The bridge types are reinforced concrete slab, prestressed concrete girder and steel l-beam.el l-beam.
I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 활하중 분배계수식을 개발하기 위한 구조해석 모델은 해석결과의 적정성과 함께 모델링의 용이성도 동시에 가지고 있어야 한다. 그 이유는 활하중 분배계수식의 개발 과정에서 무수히 많은 횟수의 구조해석이 필요하기 때문이다. 본 연구에서는 기존 연구와 설계실무에서 사용하고 있는 모델들을 비교하여 적정한 구조해석모델을 선정하였다. 또한 수치해석과 재하시험 결과와의 비교를 통하여 방호벽과 가로보의 휨 강성이 활하중분배에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과로서 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 구조해석에는 편심을 반영한 거더, 방호벽 및 가로보를 바닥판에 연결시킨 모델이 해석결과의 정확성과 모델링의 편이성을 동시에 만족시키는 측면에서 적합하였다. 그러나 방호벽은 강성변화에도 불구하고 활하중분배에 미치는 영향이 미소한 것으로 분석되었다. 편심을 고려한 가로보는 휨 강성 25% 이상에서는 강성변화에 따른 영향이 적었다. 따라서 거더는 바닥판과의 편심을 고려하여 강체요소로 연결하고, 방호벽은 무시하고, 가로보는 전 단면이 유효한 것으로 가정한 상태에서 편심을 주지 않는 모델을 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 활하중 분배계수식의 개발을 위한 최종 구조해석 모델로서 선정하였다.
This study has been started for the development of a refined live load distribution formula that has safety and precision toward I type prestressed concrete girder bridge. This type of bridge is mainly applied to short span bridges that are $25{\sim}40m$ in length. Based on various structure analysis models that are currently being applied as preceding studies for the development of live load distribution method. an analysis of flexural stiffness ratio for barrier and diaphragm has been performed. As the result of parametric analysis for the changes in flexural stiffness ratio, the effect of barrier on load distribution showed as insignificant in all structural analysis models while analyzing the deflection distribution. Also. the deflection distribution of the models with stiffness of 25% in which the diaphragm eccentricity is accounted for as same as the models with stiffness of 100% in which the diaphragm eccentricity is unaccounted for. This results are verified through the comparison with a experimental data.
A bridge widening technology using steel-concrete composite system was developed and is presented in this paper. The widened superstructure system consists of a newly built composite steel-concrete girder with concrete deck and steel diaphragms attached to the existing concrete girders. This method has been applied in several bridge widening projects in China, and one of those projects is presented in detail. Due to the higher stiffness-to-weight ratio and the rapid erection of composite girders, this widening method reveals benefits in both mechanical performance and construction. As only a few methods for the design of bridges with different types of girders are recommended in current design codes, a more accurate analytical method of estimating live load distribution on girder bridges was developed. In the analytical model, the effects of span length, girder pacing, diaphragms, concrete decks were considered, as well as the torsional and flexural stiffness of both composite box girders and concrete T girders. The study shows that the AASHTO LRFD specification procedures and the analytical models proposed in this paper closely approximate the live load distribution factors determined by finite element analysis. A parametric study was also conducted using the finite element method to evaluate the potential load carrying capacities of the existing concrete girders after widening.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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