The need for rehabilitation of the existing bridges is a growing concern in many countries and has been emphasized in various research reports and publications. Many bridges constructed between 1960s and 1970s in Korea were designed for relatively light traffic volumes, speeds and the weight, thus they are inadequate for the present traffic conditions. This together with some design deficiencies, has resulted in deficiencies of various degrees of many bridges. One strengthening method which has significant advantages is the application of external post-tensioning tendons. This paper presents an example of three span continuous composite bridge strenghtened by application of external post-tensioning.
The major objective of this study is to investigate the effects and application of reinforcement for steel plate girder railway bridge by the external prestressing method. It analyzed the mechanical behaviors of non-ballasted railway bridge with ballast reinforced and external post-tensioning reinforced on the finite clement analysis for the static and dynamic behavior. As a result, the reinforcement of ballasted railway bridge the external prestressing method are obviously effective for the additional dead force which is ballast. The analytical study are carried out to investigate the post-tension force decrease bending behavior and deflection in composite bridge for serviceability. To develop two type FEM model which reflect well the post-tension force transverse distribution behavior of servicing bridge. With the comparing the results of railway bridge with ballast which carried out before the post-tensioning with the results of railway bridge with ballast which carried out after post-tensioning, It is investigated that the additional dead load decrease effect and bending behavior of servicing bridge is effect by the post-tensioning. The reinforcement by using the external tendon can be reducing that structure of a degradation phenomenon by unusual stresses due to additional dead load and other problems.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.18
no.3
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pp.84-92
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2014
In this study, vibrational tendon tension measurement methods are applied to estimate tension of external tendons used in segmental post-tensioned bridges. The acceleration of various length type of tendons is measured and natural frequencies are obtained using FFT (Fast Fourier Transform). The obtained natural frequencies are within 1% error regardless of sensor direction and location. On the basis of natural frequency of tendon, estimation of the tendon tension is performed by using many types of solutions such as string theory equation, multi mode estimation, practical formula estimation and stiff string with clamped-clamped boundary conditions. The results are compared with each other and have shown that the flexural stiffness is not negligible in tendons of this type causing the vibration mode to be inharmonically related. The results have shown that the method using stiff string equation with clamped-clamped boundary conditions is more accurate than the other methods. Application example of in-service bridges has shown that force distribution effects from friction at deviation blocks can be effectively detected.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.14
no.3
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pp.91-99
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2010
In order to strengthen RC structures, various strengthening methods have been used. Particularly, external tendon strengthening method is very popular method to strengthen damaged structures in terms of efficiency, ease, economics. In this study, improved anchorage elements using the lifting hole were proposed to strengthen PSC or RC girder without any damage. Two types of anchorage elements were proposed and these elements were applied on six RC beams. Also, three types of existing anchorage elements were applied on three RC beams. Otherwise, any anchorage element was not applied on one RC beam to used as a control beam. To analyse behavior of these elements, static load tests were carried out. Test variables were anchorage shapes, prestressing level on the steel bar and tendon profiles. Deflections, strains and modes of failure were recorded to examine the strengthening effects of the beams. Ductility index and tendon stress were analyzed by comparing cracking load, yielding load and ultimate load. As a result, proposed anchorage elements using lifting hole were superior to existing anchorage elements in terms of strengthening effect and furthermore, they showed ductile behavior based on energy method.
Moscoso, Alvaro M.;Tamayo, Jorge L.P.;Morsch, Inacio B.
Computers and Concrete
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v.19
no.2
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pp.191-201
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2017
External pre-stressing is often used in strengthening or retrofitting of steel-concrete composite beams. In this way, a proper numerical model should be able to trace the completely nonlinear response of these structures at service and ultimate loads. A three dimensional finite element model based on shell elements for representing the concrete slab and the steel beam are used in this work. Partial interaction at the slab-beam interface can be taken into account by using special beam-column elements as shear connectors. External pre-stressed tendons are modeled by using one-dimensional catenary elements. Contact elements are included in the analysis to represent the slipping at the tendon-deviator locations. Validation of the numerical model is established by simulating seven pre-stressed steel-concrete composite beams with experimental results. The model predictions agree well with the experimental results in terms of collapse loads, path failures and cracking lengths at negative moment regions due to service loads. Finally, the accuracy of some simplified formulas found in the specialized literature to predict cracking lengths at interior supports at service loading and for the evaluation of ultimate bending moments is also examined in this work.
Hosseinnejad, Hossein;Lotfollahi-Yaghin, Mohammad Ali;Hosseinzadeh, Yousef;Maleki, Ahmad
Earthquakes and Structures
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v.23
no.3
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pp.221-229
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2022
The external post-tension technique is one of the best strengthening methods for reinforcement and improvement of the various steel structures and substructure components such as beams. In the present work, the load carrying capacity of the post-tensioned tapered steel beams with external shape memory alloy (SMA) tendons are studied. 3D nonlinear finite element method with ABAQUS software is used to determine the effects of the increase in the flexural strength, and the improvement of the load carrying capacity. The effect of the different parameters, such as geometrical characteristics and the post-tension force applied to the tendons are also studied in this research. The results reveal that the external post-tension with SMA tendons in comparison with the steel tendons causes a significant improvement of the loading capacity. According to this, using SMA tendon for the reinforcement of the tapered beams causes a decrease in weight of these structures and as a consequence causes economic benefits for their application. This method can be used extensively for steel beams due to low executive costs and simplicity of the operation for post-tension.
Park, Chang-Ho;Lee, Byeong-Ju;Lee, Won-Tae;Ku, Bon-Sung
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.9
no.3
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pp.178-186
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2005
In this study, the PSC girder bridge retrofitted with external tendons is tested to verify the strengthening effects. We measure the variations of the displacement and strain at mid-span of each beam as external tendons are removed in sequence. The structural behavior of the bridge are examined using controlled truck load tests for the systems before and after all external tendons were removed. From the test results, the characteristics of structural behavior of the bridge do not change significantly, but the natural frequency is decreased after the external tendons are removed. The strengthening effects of bridges can be exactly estimated by analytical methods some extent. As a result of this study, when a PSC girder bridge is deteriorated, the bridge can be retrofitted effectively by External Prestressing Strengthening Method, and the strengthening effects can be predicted through accurate structural analysis.
This paper presents an innovative theoretical and numerical model to predict the lateral-torsional buckling (LTB) of simply supported steel I-beams with external prestressed tendons. The model incorporates an updated prestressing force, accounting for thermal effects and various external loadings. Critical multipliers are determined by solving an eigenvalue problem derived from applying Galërkin's approach to a set of nonlinear equilibrium equations. Validation is carried out through Finite Element Method (FEM) simulations, incorporating a new expression for an equivalent thermal expansion coefficient for the beam-tendon system, addressing both mechanical and thermal deformations. The primary aim is to estimate critical conditions considering material property degradation due to fire. The present results are generally in good agreement with those provided by the literature.
Joo-Hyung Lee;Imjong Kwahk;Changbin Joh;Ji-Young Choi;Kwang-Yeun Park
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.2
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pp.17-24
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2023
A post-processing technique for the measurement signal of a solenoid-type sensor is introduced. The solenoid-type sensor nondestructively evaluates an external tendon of prestressed concrete using the total flux leakage (TFL) method. The TFL solenoid sensor consists of primary and secondary coils. AC electricity, with the shape of a sinusoidal function, is input in the primary coil. The signal proportional to the differential of the input is induced in the secondary coil. Because the amplitude of the induced signal is proportional to the cross-sectional area of the tendon, sectional loss of the tendon caused by ruptures or corrosion can be identified by the induced signal. Therefore, it is important to extract amplitude information from the measurement signal of the TFL sensor. Previously, the amplitude was extracted using local maxima, which is the simplest way to obtain amplitude information. However, because the sampling rate is dramatically decreased by amplitude extraction using the local maxima, the previous method places many restrictions on the direction of TFL sensor development, such as applying additional signal processing and/or artificial intelligence. Meanwhile, the proposed method uses amplitude demodulation to obtain the signal amplitude from the TFL sensor, and the sampling rate of the amplitude information is same to the raw TFL sensor data. The proposed method using amplitude demodulation provides ample freedom for development by eliminating restrictions on the first coil input frequency of the TFL sensor and the speed of applying the sensor to external tension. It also maintains a high measurement sampling rate, providing advantages for utilizing additional signal processing or artificial intelligence. The proposed method was validated through experiments, and the advantages were verified through comparison with the previous method. For example, in this study the amplitudes extracted by amplitude demodulation provided a sampling rate 100 times greater than those of the previous method. There may be differences depending on the given situation and specific equipment settings; however, in most cases, extracting amplitude information using amplitude demodulation yields more satisfactory results than previous methods.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.10
no.6
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pp.1275-1280
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2009
In recent bridge design, studies on application of external prestress have actively been conducted. When prestress is applied to steel structures, the limit value of elastic strain with large load increases with reduction of steels, this method is economic in cost. According to study by Brodka (1969), steel plate bridges with prestress has an effect on cost saving of about 15% compared with structures without prestress. For that reason, our country recently adopted this method in construction of temporary bridges and various engineering technologies have been developed which made stress correction, droop correction and long-span construction possible with relatively small cross sections. This study verifies the method of application of prestress in temporary steel structures, the influence of high-strength tendon arrangement and the effects of composite structures of steel plates and high-strength tendons based on existing method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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