A post-tensioned reinforced concrete slab bridge is analyzed by specially orthotropic laminate theory. Symmetrically reinforced slab with tension and compression steel is considered for convenience of analysis. Each longitudinal and transverse steel layer is regarded as a lamina, and material constants of each lamina is calculated by the use of the rule of mixture. This bridge is under uniformly distributed vertical loads, and axial loads and end moments due to post-tensioning. In this paper, finite difference method is used for numerical analysis of this bridge. Theory and analysis method of specially orthotropic laminate plates used in this paper can be used for design of new bridges, and maintenance and repair of old bridges.
구조물의 동특성(고유진동수, 감쇠, 모드형상 등)의 변화는 구조물의 안전도를 평가할 수 있는 한 방법이다. 본 연구에서 콘크리트 세그먼트의 웨브 부분에 상당히 많은 균열이 진전되고 있는 상태의 Post-Tensioned Segmental 콘크리트 교량의 안전도 평가를 시도하였다. 안전도 평가를 위한 근간 데이터로 1986년 측정했던 데이터와 2차원 유한요소해석에서 얻은 결과값을 사용했다. 손상의 정도와 손상의 위치를 보다 정확히 찾아내기 위한 기술 중의 한 방법으로 Modal Test를 이용하였다. 이 방법이 Post-Tensioned Segmental 콘크리트 교량에 적용되어 교량의 안전도를 분석 평가하였다.
Post-tensioned concrete voided slab girders are widely used in highway bridge constructions. To obtain greater section hollow rate and reduce the self-weight, the plate thickness of slab girders are designed to be small with the adoption of flat anchorage system. Since large prestress is applied to the anchor end section, it was found that longitudinal shear cracks are easy to occur along the voided slab girder. The reason is the existence of great shearing effect at the junction area between web and bottom (top) plate in the anchor end section. This paper focuses on the longitudinal anti-cracking problem at the anchor end of post-tensioned concrete voided slab girders. Two possible models for longitudinal anticracking analysis are proposed. Differential element analysis method is adopted to derive the solving formula of the critical cracking state, and then the practical analysis method for longitudinal anti-cracking is established. The influence of some factors on the longitudinal anti-cracking ability is studied. Results show that the section dimensions (thickness of bottom, web and top plate) and prestress eccentricity on web plate are the main factors that influence the anti-cracking ability. Moreover, the proposed method is applied into three engineering examples to make longitudinal anti-cracking verification for the girders. According to the verification results, the design improvements for these girders are determined.
In bridge deck systems, deflections and cracking can be controlled by longitudinal and transverse prestressing, There are some benefits, longitudinal cracking control, the thickness reduction of deck slab, the widening of deck width and the reduction of the cross section area, in transversely post-tensioned concrete box girder bridges. However, it has been not sufficient to study the structural behaviors of transversely post-tensioned concrete box girder. Therefore, It is needed to predict the structural behaviors by prestressing and static loading. In this study, the analytical and experimental load tests are carried out to study the effect of transverse prestressing on concrete box girder. For these objectives, four test specimens are fabricated with various tendon spacing and steel ratio of top slab. The analytical and experimental studies are performed to estimate effects of the prestressing and failure tests.
Precast segmental bridge columns (PSBC) are alternatives for monolithic cast-in-situ concrete columns in bridge substructures, with fast construction speed and structural durability. The analytical tool for common use is demonstrated applicable for seismic performance prediction of PSBCs through experiment conducted earlier. Then the analytical program was used for parameter optimization of PSBC configurations under reversal cyclic loading. Shear strength by pushover analysis was compared with theoretical prediction. Moreover, seismic response of PSBC with energy dissipation (ED) bars was compared with its no ED bar counterpart under three history ground acceleration records. The investigation shows that appropriate ED bar and post-tensioned tendon arrangement is important for higher lateral bearing capacity and good ductility performance of PSBCs.
현재 사용되는 보통 콘크리트를 이용한 PS 정착부는 응력 집중에 의한 복잡한 배근상세로 단면이 커지고, 인장응력에 저항하기 위한 추가적인 철근이 많이 배근되어 시공성이 저하된다. 그러나, 최근 개발된 UHPC를 PS 부재에 적용할 경우 높은 강도와 우수한 역학적 특성으로 인해 단면 축소 및 PS 정착부의 복잡한 배근상세를 단순화 할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 이 논문에서는 UHPC 재료의 역학적 특성을 적용하여 보통 콘크리트에 비해 단면을 축소하고 별도의 정착장치와 구속철근이 없는 PS 정착부의 역학적 거동을 유한요소해석 방법을 이용하여 수행하였다. 그 결과, 최대 파열응력은 수직균열에 의한 파괴없이 저항할 수 있는 하중재하능력 기준을 만족하였으며, 발생위치는 단면 폭의 0.2배 되는 위치에서 발생하였다. 또, 도로교설계기준에서 제시된 근사해법의 파열력과 유한요소해석 결과를 비교한 결과 구속철근 보강 없이도 파열력에 저항할 수 있는 하중재하능력 기준을 만족하는 결과를 확인 할 수 있었다.
후 긴장된 PS 강재의 부식과 파단은 프리스트레스 콘크리트 교량의 안전에 매우 심각한 문제를 발생시키고 있다. 따라서 교량의 내하력 평가시 PS 강재의 부식 상태를 조사해야 하며, 부식된 PS 강재가 발견되는 경우, 부식에 의한 강재의 단면적 감소량을 극한강도 평가시 고려해야만 한다. 선행 연구에서는 연속음향감지기법을 그라우팅되고 후 긴장된 PS 강연선의 부식과 파단을 감지할 수 있는 신뢰할 만한 비파괴검사방법으로 평가하였다. 이 연구에서는 긴장재에 도입된 응력 수준이 현행 설계기준에 제시된 수준보다 낮게 도입된 PS 강연선에 대해 부식에 의한 강선 파단을 감지하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 이를 위해 프리스트레스의 크기가 각각 인장강도의 66%와 40%로 도입된 PS 강연선이 포함된 길이 10 m의 PSC 보를 제작하였다. 부식 촉진 장비를 이용하여 긴장재를 인위적으로 부식시켰으며, 7개의 음향센서와 연속음향감지장치를 이용하여 실험부재를 모니터링하였다. 부식 촉진 실험 동안 각 PS 강연선으로부터 2번의 강선 파단음파를 성공적으로 감지하였으며, 또한 오차범위 20 mm 이하로 음원 위치를 표정할 수 있었다. 이상의 실험 결과를 토대로 그라우팅되고 후 긴장된 PSC 보에서 발생되는 PS 강선 파단을 감지하는데 연속음향감지기법을 적용할 수 있다고 판단된다.
본 논문은 외부긴장재의 고유진동수를 사용한 유효긴장력의 추정결과를 기술하였다. 외부긴장재는 PSC 교량의 중요부재인 긴장재에 대한 높은 접근성을 가지고 있다. 1개 경간에 위치한 6개의 외부긴장재를 임팩트 햄머를 사용하여 가진하였으며, 이에 따른 진동을 가속도계를 사용하여 측정하였다. 유효긴장력은 측정된 고유진동수를 이상화된 stiff string model에 적용하여 추정하였다.
A hybrid prestressed segmental concrete (HPSC) girder utilizing low carbon materials was developed in this paper. This paper introduces the hybrid prestressing concept of pre-tensioning the center segment and assembling all segments by post-tensioning, as well as the development process of the low carbon HPSC girder. First, an optimized mix proportion of 60 MPa high strength concrete containing high volume blast furnace slag was developed, then its mechanical properties and durability characteristics were evaluated. Second, the mechanical properties of 2,400 MPa high strength prestressing strands and the transfer length characteristics in pre-tensioned prestressed concrete beams were evaluated. Third, using those low carbon materials and the hybrid prestressing concept, the HPSC girders were manufactured, and their structural performance was evaluated. A 30-m long HPSC girder for highway bridges and a 35-m long HPSC girder for railway bridges were designed, manufactured, and structurally confirmed as having sufficient strength and safety. Finally, five 35-m long HPSC girders were successfully applied to an actual railway bridge for the first time.
In recent years, the deterioration of infrastructures is especially considered. In prestress concrete bridges, one of the important mechanisms of deterioration is the corrosion of the post-tensioned tendon due to environmental agents. In this study, the reliability analysis is performed for a prestress concrete box girder bridge under the pitting corrosion attack with considering the inspection and failure cost. The variation of life-time performance depending on inspection methods have to be quantified. The inspection methods with different accuracy of corrosion detection are presented and applied for model of reliability analysis. The computer program for analysis reliability index of the structure as well as updating process is obtained. An existing bridge is applied for illustrating the influence of inspection cost on the behaviors of structure. Subsequently, the benefit of inspection has shown to predict the time to failure of structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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