Dynamic Responses of Multi-Span Simply Supported Bridges under Bi-Directional Seismic Excitations

A Seismic analysis procedure of bi-directional brideg motions is developed by using mechanical bridge model. A three-dimensional mechanical model can consider major phenomena under bi-directional seismic excitations, such as nonlinear pier motion under biaxial bending, pounding and bearing damage due to the rotaion of the superstructure, etc. The analyses utilizing the uni-directional and the bi-directional bridge model for the 3-span simply supported bridge are then performed. The seismic responses in two cases are examined and compared by investigating the relative displacements of each superstructure to both ground and adjacent superstructures and the restoring forces of RC pier. The analysis using either the uni-directional model or bi-directional model is acceptable for estimating the displacement responses of a bridge, but the bi-directional analysis is found to give more conservative results for resisting forces of RC piers. To make general conclusions, therefore, the analysis using the bi-directional bridge model should be performed in evaluating the seismic safety of bridges.

2방향 지진하중을 받는 다경간 단순교의 동적거동분석

본 연구에서는 작용방향이나 크기에 있어서 불규칙한 특성을 보이는 지진하중을 받는 교량구조물의 동적거동을 보다 실제적으로 예측하기 위하여 3경간 단순교를 대상으로 2방향 지진하중을 고려할 수 있는 이상화된 교량해석모형을 개발하였다. 개발된 교량해석모형에는 2축 휨에 따른 상호작용을 고려한 교각의 비선형 거동은 물론 상부구조의 회전으로 인한 인접 진동계간 평면적 충돌이나 단계적인 받침 손상 등이 고려되었다. 2방향 교량해석모형을 이용하여 다양한 최대지반가속도를 갖는 2방향 지진하중에 의한 교량의 지진응답을 평가하였으며, 이를 독립된 두 개의 직교축에 대해 수행된 1방향 지진해석으로부터 구한 결과(직교지진력의 조합에 의한 응답)와 비교, 분석하였다. 분석결과로부터 본 연구에서 개발한 2방향 교량해석모형이 고량구조물의 2차원적 지진응답의 불규칙성을 잘 평가할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 교량구조물의 변위응답은 두 가지 지진해석방법에서 유사한 수준인 것으로 평가되었으나, RC 교각의 복원력은 1방향 지진해석을 수행할 경우 상당히 과소평가 할 수 있는 것으로 분석되었다. 그러므로 교량구조물의 내진안전성 평가시 교각에 작용되는 수평지진력이 중요한 해석변수가 되는 경우에는 2방향 지진하중에 의한 상세해석을 통한 충분한 검토가 수반되어야 할 것으로 판단된다.