기존의 도로 및 철도교에 널리 사용되는 PSC I 거더의 단면성능을 향상시키기 위해 거더 중앙부 상부 플랜지의 두께를 증대시켜 중립축을 상향으로 이동시키는 개념의 PSC I 거더의 철도교 적용을 위한 정/동적 성능을 시험실 시험을 통해 확인하였다. 이 개념의 PSC I 거더는 단면의 합리적 활용으로 거더의 경간장을 40m까지 연장하였으며 기존의 복선 철도교에 5주형이 사용되던 거더 본수를 4주형으로 줄여 건설비를 절감할 수 있다. 기존의 교량에 비해 장경간 경량화를 추구한 신형식 교량은 상대적으로 유연한 구조로 진동에 대해 사용성 측면에서 취약할 수 있으므로 동적성능에 대한 검토가 필요하다. 40m길이의 실물크기 거더 모형시험을 통해 정/동적 물리량을 추정하고 이를 유한요소 해석결과와 비교하여 타당성을 입증한 후 철도교량의 전산해석을 통해 철도설계기준에서 요구하고 있는 각종 동적 성능기준치의 부합여부를 확인 검증하였다.
Recently, a large number of box girder bridges with cantilevered decks have been constructed. Especially, segmentally erected prestressed concrete box girder bridges are widely used as economic and aesthetic solutions for long span bridges. Segmental erection is a particularly attractive construction alternative in cases where continuously supported formwork is impractical or uneconomical. In segmentally erected bridges, the structural systems are changed as the construction stages are progressive and redistribution of member forces occurs due to time dependent effects of concrete and relaxation of prestressing steel. Then, in segmentally erected bridges, analysis are required at each construction states. In this study, nonlinear analysis progam of the segmentally erected prestressed concrete box girder bridges is developed in taking into account nonlinearity of material and geometry, time dependent effect of concrete and relaxation of prestressing steel.
본 연구는 기존 PSC 교량 형식들이 지닌 단점을 극복하고, 시공성 및 경제성, 그리고 유지관리의 효율성을 모두 갖춘 새로운 거더를 개발함에 있다. HWPC 거더는 중공과 다단계 긴장을 통해 전 단면을 동일하게 함으로써 사하중의 감소, 지간의 장경간화를 이루는데 목적이 있다.
PSC I 거더교는 시공성, 경제성, 사용성, 안전성 등 모든 면에서 성능이 매우 우수하여 지금까지 가장 많이 건설되어 온 교량형식이다. 그러나, 국내의 경우에는 표준거더의 형고가 높게 설계되어 장지간화에는 제한적이었다. 따라서, 본 논문에서는 가로보 정착구조를 적용하고 다단계 인장기술을 이용한 연속화 PSC거더의 기술을 개발하는데 그 목적을 두었다.
This study was performed to evaluate about load bearing capacity of continuos IPC Girder Bridge under and after Construction. This is Ichi-1 Bridge that is 2-40m span continuous bridge on a extension road through the Ichun and the Naesa. The result of static loading test to use a 25ton truck after construction, deflection ratio is 0.64 that is $35\%$ and average of response ratio is 0.48$\~$0.89 that is less than theoretical value. The result of dynamic loading test, the number of proper vibrations is 3.06Hz that is like theoretical value 3.61Hz, the modulus of impact is 0.235 that is bigger than specification 0.19. the load bearing capacity is minimum DB-40 that is so big value. In the result, continuos IPC Girder Bridge is safe in short period. we will evaluate long period behavior of continuos IPC Girder Bridge.
기존의 프리스트레스 콘크리트 거더의 설계개념은 초기에 긴장된 강선의 긴장력으로 초기상태에서의 응력과 사용상태에서의 응력이 허용한계내에 들도록 설계하여 왔다. 이러한 설계방법은 거더의 단면이 커지는 단점이 있다. 본 연구에서는 철도하중을 받는 교량에 대하여 강선의 긴장력을 단계적으로 증가시키는 프리스트레스 콘크리트 설계이론을 제안하여 거더의 단면을 감소시켜 설계의 간편성과 시공성 및 경제성을 확보하고자 하였다. 그리고 제안된 설계방법을 적용하여 기존의 철도교보다 거더의 단면을 감소시켜 장지간의 교량을 설계하였으며 긴장재를 연속적으로 배치하여 IPC교량의 연속화를 제안하였다.
To investigate the effects of central buckles on the dynamic behavior and flutter stability of long-span suspension bridges, four different connection options between the main cable and the girder near the mid-span position of the Aizhai Bridge were studied. Based on the flutter derivatives obtained from wind tunnel tests, formulations of self-excited forces in the time domain were obtained using a nonlinear least square fitting method and a time-domain flutter analysis was realized. Subsequently, the influences of the central buckles on the critical flutter velocity, flutter frequency, and three-dimensional flutter states of the bridge were investigated. The results show that the central buckles can significantly increase the frequency of the longitudinal floating mode of the bridge and have greater influence on the frequencies of the asymmetric lateral bending mode and asymmetric torsion mode than on that of the symmetric ones. As such, the central buckles have small impact on the critical flutter velocity due to that the flutter mode of the Aizhai Bridge was essentially the symmetric torsion mode coupled with the symmetric vertical mode. However, the central buckles have certain impact on the flutter mode and the three-dimensional flutter states of the bridge. In addition, it is found that the phenomenon of complex beat vibrations (called intermittent flutter phenomenon) appeared in the flutter state of the bridge when the structural damping is 0 or very low.
기존의 빔과 거더로 이루어진 장스팬 구조물의 경우 기둥 사이의 거리가 길기 때문에 부재의 크기와 수직 처짐이 증가하게 된다. 효과적인 장스팬 구조물의 실현을 위하여 구조물 하부에 스트럿과 케이블로 구성된 언더텐션시스템을 적용하였다. 이는 거더의 휨모멘트를 효과적으로 분산시키기 때문에 부재의 크기를 줄이고 경제적인 효과를 기대할 수 있다. 또한 급속시공을 위한 폐단면 신형상의 모듈화 PF500단면을 사용하여 성능을 검증하고자 하였다. 언더텐션 시스템의 성능검증을 위하여 가로 10m, 세로 2.4m의 실험체 두개를 대상으로 가력실험을 실시하였고 언더텐션 시스템 유무와 케이블 장력변화에 따른 거동을 확인하였다. 실험으로부터 케이블 장력이 증가함에 따라 실험체의 거동이 작아졌으며 언더텐션 시스템이 하중분배 역할을 수행하는 것으로 나타났고 PF500단면의 성능이 우수함을 나타내었다.
The basic idea of cable-stayed girder bridges is the utilization of high strength cables to provide intermediate supports for the bridge girder so that the girder can span a much longer distance. In the cable-stayed bridge, the cables exhibit nonlinear behavior because of the change in sag, due to the dead weight of the cable, which occurs with changing tension in the cable resulting from the movement of the end points of the cable as the bridge is loaded. Techniques required for the static analysis of cable-stayed bridges has been developed by many researchers. However, little work has been done on the dynamic analysis of such structures. To investigate the characteristics of the dynamic response of long-span cable-stayed bridges due to various dynamic loadings likes moving traffic loads. two different 3-D cable-stayed bridge models are considered in this study. Two models are exactly the same in structural configurations but different in finite element discretization. Modal analysis is conducted using the deformed dead-load tangent stiffness matrix. A new concept was presented by using divided a cable into several elements in order to study the effect of the cable vibration (both in-plane and swinging) on the overall bridge dynamics. The result of this study demonstrates the importance of cable vibration on the overall bridge dynamics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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