Reliability Analysis for Fatigue Damage of Steel Bridge Details

This study developed an analysis model of estimating fatigue damage using the linear elastic fracture mechanics method. Stress history occurring to an element when a truck passed over a bridge was defined as block loading and crack closure theory explaining load interaction effect was applied. Stress range frequency analysis considering dead load stress and crack opening was done. Probability of stress range frequency distribution was applied and the probability distribution parameters were estimated. The Monte Carlo simulation of generating the probability various of distribution was performed. The probability distribution of failure block numbers was obtained. With this the fatigue reliability of an element not occurring in failure could be calculated. The failure block number divided by average daily truck traffic remains the life of a day. Fatigue reliability analysis model was carried out for the welding member of cross beam flange and vertical stiffener of steel box bridge using the proposed model. Consequently, a 3.8% difference was observed between the remaining life in the peak analysis method and in the proposed analysis model. The proposed analysis model considered crack closure phase and crack retard.

강교 부재의 피로손상에 대한 신뢰성 해석

본 연구는 선형탄성 파괴역학적 방법을 사용하여 피로 손상을 평가할 수 있는 해석모델을 개발하는데 있다. 트럭 한 대가 교량상부를 통과할 때 부재에 발생하는 응력이력을 블록하중이라 정의하고 하중상호작용효과를 설명하는 균열닫힘 모델 이론을 적용한다. 블록하중에 대해 사하중 응력과 균열개구응력을 고려하여 응력범위빈도해석을 수행하였다. 여기서 구한 응력범위빈도분포에 확률적 방법을 적용하여 응력범위빈도분포의 확률분포 파라미타를 추 정하였다. 확률분포의 확률변수를 발생시키는 Monte Carlo Simulation 실행을 하여 파괴블럭수와 확률분포를 구한다. 이로부터 부재의 파로파괴가 발생하지 않는 피로신뢰성을 계산한다. 또한 파괴블럭수를 일평균 트럭교통량으로 나누면 예상잔존수명을 구할 수 있다. 제안된 피로신뢰성 해석모델을 사용하여 강상자형교 가로보와 수직보강개의 용접부에 피로신뢰성 해석을 수행 한 결과, 피크해석방법 결과와 잔존수명이 3.8% 정도 차이가 있었다. 이는 제안된 모델이 균열닫힘 현상이나 균열지연 형상을 고려하고 있음을 알 수 있었다.