Negative Support Reactions of the Single Span Twin-Steel Box Girder Curved Bridges with Skew Angles

The behaviors of the curved bridges which has been constructed in the RAMP or Interchange are very complicate and different than orthogonal bridges according to the variations of radius of curvature, skew angle and spacing of shoes. Occasionally, the camber of girder and negative reactions can be occurred due to bending and torsional moment. In this study, the effects on the negative reaction in the curved bridge were investigated on the basis of design variables such as radius of curvature, skew angle, and spacing of shoes. For this study, the twin-steel box girder curved bridge with single span which is applicable for the RAMP bridges with span length(L) of 50.0m and width of 9.0m was chosen and the structural analysis to calculate the reactions was conducted using 3-dimensional equivalent grillage system. The value of negative reaction in curved bridges depends on the plan structures of bridges, the formations of structural systems, and the boundary conditions of bearing, so, radius of curvature, skew angle, and spacing of shoes among of design variables were chosen as the parameter and the load combination according to the design standard were considered. According to the results of numerical analysis, the negative reaction in curved bridge increased with an decrease of radius of curvature, skew angle, and spacing of shoes, respectively. Also, in case of skew angle of $60^{\circ}$ the negative reaction has been always occurred without regard to ${\theta}/B$, and in case of skew angle of $75^{\circ}$ the negative reaction hasn't been occurred in ${\theta}/B$ below 0.27 with the radius of curvature of 180m and in ${\theta}/B$ below 0.32 with the radius of curvature of 250m, and in case of skew angle of $90^{\circ}$ the negative reaction hasn't been occurred in the radius of curvature over 180m and in ${\theta}/B$ below 0.38 with the radius of curvature of 130m, The results from this study indicated that occurrence of negative reaction was related to design variables such as radius of curvature, skew angle, and spacing of shoes, and the problems with the stability including negative reaction will be expected to be solved as taken into consideration of the proper combinations of design variables in design of curved bridge.

단경간 2련 강박스 거더 곡선교의 사각에 따른 부반력 특성

도로의 진출입로나 인터체인지에 널이 적용되고 있는 곡선교는 곡선반경, 사각 및 받침 간격 등에 따라 직선교보다 복잡한 거동을 나타낸다. 특히 상부구조물의 휨과 비틀림에 의해 솟음현상이 발생할 수 있고, 예각부 받침에는 부반력이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 곡선교에서 교량의 곡선반경, 받침간격 및 사각이 부반력에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 이를 위해 RAMP에 적용 가능한 지간(L)이 50m인 단경간의 강박스거더 곡선교를 대상으로 3차원 격자구조 모델을 이용하여 해석적인 방법으로 지점반력을 산출하였다. 부반력은 교량의 평면형상, 구조계의 형성, 받침의 조건 등에 의해 그 크기가 결정 되므로 매개변수는 곡선반경, 사각 및 받침간격으로 하였으며, 도로교설계기준에 제시된 하중조합에 의해 발생되는 반력의 크기를 계산하였다. 수치해석한 결과에 의하면 부반력은 곡선반경, 받침간격 및 사각이 작을수록 크게 발생하는 것으로 나타났으며, 사각 $60^{\circ}$ 일때 곡선반경 250m 이하에서는 받침간격에 관계없이 항상 부반력이 발생하였고, 사각 $75^{\circ}$일 때 곡선반경 180m에서는 ${\theta}/B$가 0.27 이하, 곡선반경 250m에서는 ${\theta}/B$가 0.32 이하에서 부반력이 발생하지 않았으며, 사각 $90^{\circ}$ 일 때 곡선반경 130m에서는 ${\theta}/B$가 0.38 이하 일 때와 곡선반경이 180m 이상일 때 부반력이 발생하지 않았다. 이상의 결과로부터 설계변수인 곡선반경, 받침간격 및 사각이 곡선교에서 부반력 발생과 밀접한 관계가 있음을 확인하였고, 곡선교의 설계시 설계변수들의 상호관계를 적절히 설정하면 부반력이 발생하지 않는 구조계로 설계가 가능함을 알 수 있었다.