한국강구조학회 논문집 (Journal of Korean Society of Steel Construction)

  • 제23권1호
  • /
  • Pages.99-111
  • /
  • 2011
  • /
  • 1226-363X(pISSN)
  • /
  • 2287-4054(eISSN)
한국강구조학회 (Korean Society of Steel Construction)
권호 표지

폐합 전 강사장교의 안정성 해석

Stability Analysis of Steel Cable-stayed Bridges under Construction Stage

  • 김승준 (고려대학교 공학기술연구소) ;
  • 심경석 (삼성물산 건설부문 토목사업본부) ;
  • 원덕희 (고려대학교 건축사회환경공학과) ;
  • 조선규 (서울과학기술대학교 건설공학부) ;
  • 강영종 (고려대학교 건축사회환경공학부)
  • 투고 : 2009.12.30
  • 심사 : 2011.02.14
  • 발행 : 2011.02.28
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 연구에서는 비선형 해석을 통하여 폐합 전 강사장교의 주요한 좌굴 거동 특성을 고찰한다. 케이블의 새그효과, 주탑과 거더의 P-${\Delta}$ 효과, 구조물의 대변위효과 등의 주요한 기하학적 비선형성을 모두 고려하기 위해 기하학적 비선형 해석으로써 구조물의 좌굴 해석을 수행하였다. 초기형상 해석 및 시공단계 해석을 통해 사하중을 받고 있는 시공 단계에 있는 구조물의 해석을 수행하였고 이 후 데릭 크레인과 키 세그먼트의 자중에 대한 비선형 해석으로 폐합 전 사장교의 좌굴 해석을 수행하였다. 본 해석 연구에서는 케이블의 배치 형태 및 주탑과 거더간 강성비에 따른 좌굴 모드 및 임계 하중계수의 변화를 분석하였다. 연구 결과 주요한 좌굴 모드를 구분하고 케이블 배치 형식이 다른 각 사장교에서 각 좌굴 모드가 나타나는 주탑과 거더간 강성비의 범위를 도출하였다.

This paper presents an investigation of the structural stability of cable-stayed bridges in the construction stage, using geometric nonlinear finite-element analysis and considering various geometric nonlinearities, such as the sag effect of the cables, the P-${\Delta}$ effects of the girder and mast, and the large displacement effect. Initial shape analysis and construction-stage analysis were performed to determine the equilibrium of the structure in the construction stage. After that, geometric nonlinear analysis was performed to study structural stability. In this study, the weight of the derrick crane and the key segment were considered the main external loads, which were applied to the tip of the center span. The cable arrangement type and the stiffness ratios of the girder and mast were considered the main parameters of the analytic research. Based on the results of the analysis, the change in the buckling mode and critical load factors with respect to the cable arrangement type and the stiffness ratios of the girder and mast was investigated. The buckling modes of the steel cable-stayed bridges in the construction stage were classified, and the ranges of the stiffness ratios of the girder and mast, which show these classified buckling modes, were suggested.

키워드

참고문헌

  1. 경용수, 김문영, 장승필(2005) 비탄성좌굴 고유치해석법을 이용한 케이블 지지교량의 유효좌굴길이 산정, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제25권, 제4A호, pp.627-636.
  2. 김선훈, 송명관, 김경호(2005) 사장교의 구조해석을 위한 개선된 3차원 유한요소해석모델, 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제25권, 제1A호, pp.241-252.
  3. 김승준, 이기세, 김경식, 강영종(2010) 사장교의 기하학적 비선형 거동의 해석적 연구, 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제30권, 제1A호, pp.1-13.
  4. 김제춘, 장승필(1999) 초기부재력을 이용한 사장교의 초기형상 및 캠버량 결정, 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제19권, I-3호, pp.377-386.
  5. 윤군진, 이완수(2001) 사장교의 정적 비선형 해석과 초기형상결정 해석, 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제21권, 제1A호, pp.165-177.
  6. 최동호, 유훈, 하동현(2005) 비탄성 좌굴해석을 통한 사장교 거더와 주탑의 안정성 검토, 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제25권, 제6A호, pp.1113-1125.
  7. Ernst, H.J. (1965) Der E-Modul von Seilen unter Berucksichtigung des Durchanges, Der Bauingenieur, Vol.40, pp.52-55.
  8. Gimsing, N.J. (1983) Cable Supported Bridges Concept & Design 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd., England.
  9. Kim, S. (2009) Ultimate Analysis of Steel Cable-stayed Bridges, Ph.D. Dissertation, Korea University.
  10. Shu, H.S., and Wang, Y.C. (2001) Stability Analysis of Box-Girder Cable-Stayed Bridges, Journal of Bridge Engineering, Vol.6, No.1, pp.63-68. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0702(2001)6:1(63)
  11. Tang, C.C., Shu, H.S.and Wang, Y.C. (2001) Stability Analysis of Steel Cable-stayed Bridge, Structural Engineering and Mechanics, Vol.11, No.1, pp.35-48. https://doi.org/10.12989/sem.2001.11.1.035
  12. Wang, P.H., Tseng, T.C., and Yang, C.G. (1993) Initial Shape of Cable Stayed Bridge, Computers & Structures, Vol.47, No.1, pp.111-123. https://doi.org/10.1016/0045-7949(93)90284-K
  13. Wang, P.H.and Yang, C.G. (1996) Parametric Study on Cable Stayed Bridges, Computers & Structures, Vol.60, No.2, pp.243-260. https://doi.org/10.1016/0045-7949(95)00382-7
  14. Yang, Y.B., Kuo, S.R. (1994) Theory and Analysis of Nonlinear Framed Structures, Prentice-Hall, Inc, Singapore.