Abstract
Bending and axial compressive stresses are distributed across the whole upper flange of a box girder bridge which has the span-to-depth ratio (B/L) of below 0.5, according to Korea Bridge Design Specifications (Minister of Land, Transport and Maritime Affairs, 2005). Shear lag phenomenon, however, can take place in the construction phase of cable-stayed bridge, in which stresses combining bending moment due to dead weight and cable vertical compression are induced. This study aims to analyze the effective width of flange over which composite stresses are given, which should be calculated during the construction phase of stiffening girder of single plane cable-stayed box girder bridge. The study results indicate that the full width of stiffening girder can be regarded as the effective flange width when the span-to-depth ratio for the deck is below 0.38. In other words, the area, where shear lag is taken into consideration, is larger than the width of box girder in single plane cable-stayed box girder bridges. Therefore, the current practice of considering the full width as the effective flange width regardless of changes of the span-to-depth ratio during the construction stage can produce an unsafe bridge. If the effective flange width is determined according to the single span structural system in the early stage of construction when the span-to depth ratio for the deck is high and composite stresses of every part expect each end of the bridge are calculated, it can result in a safe structural design. Since the span-to-depth ratio gradually decreases, however, it is appropriate to determine the effective width of flange on the basis of the full width and the cantilever structural system.
도로교설계기준(건설교통부, 2005)에 따르면 바닥판 경간비(B/L)가 0.5이하인 박스거더교에서는 상부플랜지의 전폭이 휨 압축응력 또는 축압축응력에 대하여 유효한 것으로 볼 수 있다. 그러나 세그먼트 자중 등에 의한 휨모멘트와 케이블 수직압축력에 의한 합성응력이 발생되고 바닥판 경간비가 변하는 사장교의 시공단계에서는 전단지연의 영향범위가 다를 수 있다. 이 연구에서는 1면 케이블 콘크리트 박스 사장교를 대상으로 시공단계시 보강형에 고려되어야 할 합성응력에 의한 유효플랜 지폭을 분석하였다. 그 결과 바닥판 경간비가 0.38이하의 범위에서 보강형의 전폭을 유효플랜지폭으로 적용할 수 있는 것으로 해석되었다. 즉, 1면 케이블 박스 사장교의 경우 전단지연을 고려하여 할 범위가 박스거더교보다 커야할 것으로 분석되었다. 따라서 시공단계시 변화되는 바닥판 경간비의 크기에 관계없이 전폭을 유효플랜지폭으로 반영하는 실무관행은 안전측 설계가 되지 못할 수 가 있다. 또한 시공단계시 선단부를 제외한 영역의 합성응력에 대한 검토는 바닥판 경간비가 크게 나타나는 초기 시공단계에서는 단경간 구조계로 보고 산정한 유효플랜지폭을 적용할 경우 안전측 설계가 된다. 그러나 바닥판 경간비가 작아짐에 따라서는 전폭과 캔틸레버 구조계로 유효플랜지폭을 결정하는 것이 타당한 것으로 분석되었다.
