Seismic Performance of Bridges with the Modeling of Expansion Rocker Bearings

Multispan simply supported bridges and multispan continuous bridges take a large portion of bridges in Central and Southeastern United Sates. The superstructure of the bridges are supported by steel rocker bearings. In general, the rocker bearings are modeled with ideal rollers or Coulomb fricition in seismic analysis. However, the rocker bearings have rocking action on pintles after rolling some distance. This rocking action may have considerable effect on the seismic performance of bridges. This study compares the effect of expansion rocker bearings models on a multispan simply supported and a multispan continuous bridge. Since the ideal roller model produces larger responses than the rocking model, its use is undesirable. However, the fricition and hardening model does not have much difference from the responses of the rocking model. In addition, the use of the tow models is convenient in seismic analyses of bridges. Although the rocking model can obtain more exact responses, its behavior is complicated and it may induce the conversion problem in time history analysis because it includes the abrupt changing of stiffiness. The friction and hardening model of expansion rocker bearings is therefore recommended in sesismic analysis.

라커베어링 모델에 따른 교량의 지진거동

미국 중부 및 동남부에 위치한 많은 교량의 형식은 강거더와 콘트리트 슬래브의 복합 상부구조를 가지는 교량으로, 이들은 주로 라커베어링에 의해 상부구조가 지지 되어있다. 지진해석에서 이동식 라커베어링은 롤러나 마찰력으로 모델링 되는 것이 일반적이다. 그러나, 라커베이링은 일정 거리를 움직인 후 핀틀에 의해서 락킹되고, 이는 교량의 지진거동에 상당한 영향을 주리라고 판단된다. 본 연구는 이동식 라커베어링의 모델형식(롤러, 마찰력, 마찰력과 하드닝, 그리고 마찰력과 락킹)에 따른 다경간 단순지지 및 연속교에서의 지진거동을 고찰하였다. 락킹모델은 급격한 강성의 변화를 나타내는 요소를 포함하고 있어, 시간이력해석에서 발산의 위험이 있으므로 사용성이 떨어진다. 반면, 롤러나 마찰력은 모델이 간단하여 사용이 간편하고 수렴의 문제가 없으나, 지나치게 큰 지진응답을 발생할 우려가 있다. 본 연구의 목적은 이동식 라커베어링의 간단한 세 모델 중, 어느 모델이 실제에 가장 가까운 마찰력+락킹 모델에 유사한 응답을 발생시키는가를 살펴보고자 하는데 있다. 롤러모델은 락킹모델에 비해 큰 값을 나타내므로, 사용하는 것이 바랍직하지 않다. 마찰모델은 약한 지진운동에서 상부구조의 변위가 작아 라커베어링에 락킹현상이 발생하지 않을 때 적합하다. 중 또는 강진운동에서는 락킹현상이 발생하므로, 마찰력과 하드닝을 고려한 모델이 실제 응답에 가장 유사한 것으로 판단되었다.