Abstract
In this study ship collision risk analysis is performed to determine the design vessel for collision impact analysis of suspension bridge. Method II in AASHTO LRFD bridge design specifications which is a more complicated probability based analysis procedure is used to select the design vessel for collision impact. From the assessment of ship collision risk for each bridge pier exposed to ship collision, the design impact lateral strength of bridge pier is determined. The analysis procedure is an iterative process in which a trial impact resistance is selected for a bridge component and a computed annual frequency of collapse(AF) is compared to the acceptance criterion, and revisions to the analysis variables are made as necessary to achieve compliance. The acceptance criterion is allocated to each pier using allocation weights based on the previous predictions. This AF allocation method is compared to the pylon concentration allocation method to obtain safety and economy in results. This method seems to be more reasonable than the pylon concentration allocation method because AF allocation by weights takes the design parameter characteristics quantitatively into consideration although the pylon concentration allocation method brings more economical results when the overestimated design collision strength of piers compared to the strength of pylon is moderately modified. The design vessel for each pier corresponding with the design impact lateral strength obtained from the ship collision risk assessment is then selected. The design impact lateral strength can vary greatly among the components of the same bridge, depending upon the waterway geometry, available water depth, bridge geometry, and vessel traffic characteristics. Therefore more researches on the allocation model of AF and the selection of design vessel are required.
본 연구에서는 현수교의 선박충돌해석을 위한 설계선박을 결정하기 위하여 선박충돌위험도해석을 수행한다. 선박충돌에 대한 설계선박을 결정하기 위하여 AASHTO 설계기준에서 제시한 3개의 선박충돌 설계방법 중 확률기반 해석방법인 Method II를 사용한다. 선박충돌 위험에 노출된 각각의 교각에 대해 선박충돌위험도 평가를 하여 교각의 충돌설계수평강도를 결정한다. 해석과정은 반복적인 것으로 교량부재의 충돌저항강도를 가정하고 연간파괴빈도를 계산하여 허용기준이 만족하도록 설계 변수를 수정한다. 허용기준은 예상연간파괴빈도에 근거한 가중치를 이용하여 교각에 할당한다. 해석결과에서 안전성과 경제성을 얻기 위해 이 할당방법을 주탑집중 할당방법과 비교한다. 비록 주탑집중 할당방법이 주탑에 비해 과대평가되는 교각의 설계수평강도를 적절히 수정할 경우 보다 경제적인 결과를 가져오지만, 가중치에 의한 할당방법이 설계인자의 특성을 정량적으로 고려하기 때문에 더 합리적인 것으로 보인다. 그리고 선박충돌위험도 평가로부터 얻어지는 충돌설계수평강도에 상응하는 각각의 교각에 대한 설계선박이 결정된다. 같은 교량에 대해서도 충돌설계수평강도가 수로 및 교량의 특성과 선박통행량에 따라 상당히 변화한다. 따라서 허용기준의 할당과 설계선박 선정에 대한 많은 연구가 요구된다.
