The modular technology has been already applied in automotive industry, plant and shipbuilding industry. Recently, the modular technology was applied in bridge construction. The modular bridge is different from the existing precast bridges in terms of standardized design that the detailed design of members is omitted by using the standard modules; the design of the modular bridge is completed by only assembling the standard modules without design in member level. The girder-type precast modular bridge has been developed as a simply supported bridge. The girder-type precast modular bridge could be applied to the multi-span bridges through the continuity method. The continuity of the girder-type precast modular bridge is achieved by using the link slab which is easy to construction and appropriate to the rapid construction. The link slabs have been used as the type of reinforced concrete structure in US from the 1950's. In 2000's, the link slab using the engineered cementitious concrete (ECC link slab) has been developed. In this study, the RC type link slab which is more reproducible and economic relative to the ECC link slab was used for the continuity of the girder-type precast modular bridges, and the construction detail of RC type link slab was modified. In addition, the modified iterative design method of RC type link slab was proposed in this study. To verify the proposed design method, the flexural tests were conducted using the RC type link slab specimens. Also, the fatigue test using the mock-up specimen was conducted with cyclic loading condition up to two million cycles.
This paper, as a study for the serviceability design of railway bridges with concrete track, presents the effects of design parameters of tracks and bridges on the forces acting on the rail supports of the track. To calculate the forces acting on the track, an unequal spacing discrete supported model with different spacing of rail supports was induced. Design parameters are the rail support spacing of expansion joints above abutments or piers of bridges, the distance from the support of a girder to the last rail support on the end of the girder, and the number of additional rail supports. The causes of the displacement of track are axial force, unit vertical displacement, and unit rotation. From the analysis, the maximum compressive force and the maximum uplifting force acting on the rail supports were determined and the effects of the rail support spacing on the forces acting on the track were presented.
Kim, Sung Bae;Kim, Jang-Ho Jay;Kim, Tae Kyun;Eoh, Cheol Soo
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.3A
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pp.201-209
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2010
Generally, PSC girder bridge uses total gross cross section to resist applied loads unlike reinforced concrete member. Also, it is used as short and middle span (less than 30 m) bridges due to advantages such as ease of design and construction, reduction of cost, and convenience of maintenance. But, due to recent increased public interests for environmental friendly and appearance appealing bridges all over the world, the demands for longer span bridges have been continuously increasing. This trend is shown not only in ordinary long span bridge types such as cable supported bridges but also in PSC girder bridges. In order to meet the increasing demands for new type of long span bridges, PSC hollow box girder with H-type steel as compression reinforcements is developed for bridge with a single span of more than 50 m. The developed PSC girder applies compressive prestressing at H-type compression reinforcements using unbonded PS tendon. The purpose of compressive prestressing is to recover plastic displacement of PSC girder after long term service by releasing the prestressing. The static test composed of 4 different stages in 3-point bending test is performed to verify safety of the bridge. First stage loading is applied until tensile cracks form. Then in second stage, the load is removed and the girder is unloaded. In third stage, after removal of loading, recovery of remaining plastic deformation is verified as the compressive prestressing is removed at H-type reinforcements. Then, in fourth stage, loading is continued until the girder fails. The experimental results showed that the first crack occurs at 1,615 kN with a corresponding displacement of 187.0 mm. The introduction of the additional compressive stress in the lower part of the girder from the removal of unbonded compressive prestressing of the H-type steel showed a capacity improvement of about 60% (7.7 mm) recovery of the residual deformation (18.7 mm) that occurred from load increase. By using prestressed H-type steel as compression reinforcements in the upper part of cross section, repair and rehabilitation of PSC girders are relatively easy, and the cost of maintenance is expected to decrease.
본 논문에서는 진동중인 교량 거더에 작용하는 풍하중을 산정하고 그에 따른 플러터 발생풍속을 예측하기 위하여 분산형 전산환경을 활용한 수치해석 연구를 수행하였다. 분산형 전산환경은 웹 포탈을 기반으로 수치해석 환경을 제공하는 수치풍동 시스템으로서, 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)에 대한 전문지식이 부족한 사용자들도 격자생성, 수치해석자를 이용한 계산, 가시화 등의 전 과정을 편리하게 수행할 수 있는 차세대 토목분야 연구 환경이다. 본 시스템은 그리드스피어(GfidSphere)를 기반으로 구성되었으며, 기본적으로 사용자 관리, 세션 관리, 그룹 관리, 레이아웃 관리 등을 제공하여 사용자가 포탈을 통해서 다양한 서비스를 쉽게 사용할 수 있는 환경을 구축하도록 도와준다. 수치해석을 위한 유체 지배방정식은 2차원 비정상 비압축성 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식이며, pseudo compressibility 방법을 적용하였다. 비정상 유동장을 해석하기 위하여 이중시간 전진법(dual time stepping)을 사용하였으며, 수렴가속화를 위해 Multi-grid 기법을 적용하였다. 또한 난류 유동장 해석을 위해서 $k-{\omega}$ SST 난류 모델을 사용하였으며, 난류 천이 과정에서의 유동을 모사하기 위하여 Total stress limitation 방법을 적용하였다. 교량 거더의 연직과 회전방향의 2자유도 움직임을 모사하기 위하여 동적격자 기법을 도입하였다. 교량 거더 주변의 비정상 유동해석 결과를 통해, 거더 표면에서 떨어져나가는 크고 작은 와류의 영향으로 양력 및 모멘트 계수 그래프가 중첩된 진폭과 주기를 갖고 주기적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 비정상 공기력을 적용한 2자유도 플러터 방정식을 통하여 플러터 발생풍속을 산정하였다. 최종적으로 본 연구에서 계산된 결과의 타당성을 검증하기 위하여 수치적으로 구한 플러터 발생풍속과 기존의 실험 및 수치해석 결과를 비교하였으며, 결과는 잘 일치하였다.
이 글에서는 한정된 지면에서 P.C박스거더 교량의 설계 및 해석에 관하여 간략히 소개하였다. 구조해석 및 설계 등이 어떤 일정한 틀이 있어 모든 구조 Engineer들이 반드시 따라야 할 정형화된 절차가 있는 것이 아니라 최소한의 규정을 갖는 설계 및 시방규준들을 근간으로 구조 Engineer들 각자의 창의력과 공학적 판단 및 근거제시를 통해 수행됨에 비추어 볼 때 본 고의 내용은 하나의 예일 뿐이다. 본 지면을 빌어 강조하고 싶은 것은 최근의 교량이 장대화되고 다양한 시공법에 의한 시공절차로 건설됨으로 인해 완성구조계가 같은 교량일지라도 완성구조계에 도달하기까지의 구조계 및 하중/응력 상태가 다양하게 변화됨에 따라 구조 Engineer는 설계시에 반드시 시공과정을 철저히 모사(simulation)하고 시공중에서도 계속해서 현장의 변화되는 사항을 Feed-Back시키므로써 최근 시공중에 자주 발생되는 장대교량의 구조적인 문제점들을 미연에 방지하는 노력을 기울여야겠다.
This study focus on the development of optimization techniques to prestressed concrete box girder bridges erected in cantilever construction method. Optimization techniques are used to find optimal cross sections, i.e., those having minimum cost for such bridges. The problem is treated as an unconstrained nonlinear programming problem and the program has been developed to compute the objective function and optimal value. Numerical results are verified by the data of existing bridges.
An, Hyun-Jung;Kim, Bong-Geun;Lim, Han-Seog;Kim, Se-Jin;Lee, Sang-Ho
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2010.04a
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pp.234-237
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2010
본 연구에서는 변단면을 갖는 FCM(Free Cantilever Method) 교량의 설계 단계에서 교각 위치 변경에 따른 경간장 변화와 그로 인한 박스 거더의 형상을 자동 조정하여 설계단계에서의 효율성 향상을 위해 3차원 파라메트릭 모델링 방법을 적용하였다. 이를 위해 FCM 교량 설계 지침서를 분석하여 경간장 변화와 관련된 매개변수들을 추출하고 이들의 관계를 구속조건으로 정의하였다. 또한, 정의한 구속조건의 적용을 통해 대상교량의 파라메트릭 모델링을 수행하여 그 적용 가능성을 검증했으며 결과로 생성된 교량 모델의 물량산출을 수행하여 모델의 정확성을 검증했다.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2010.05a
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pp.41-42
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2010
Newly developed steel-concrete composite girder bridge that comprise a steel girder with a steel box top slab filled with concrete. Compressive strength and bucking resistance of that are high because the concrete was confined to steel. that is economical form because the top of the section substituted partly steel for concrete. This paper provides that conspicuous characteristics of a new type of steel-concrete composite bridge.
Park, Jin-Eun;Kyung, Kab-Soo;Lee, Sung-Jin;Jo, Yun-Jae
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2010.04a
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pp.306-309
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2010
강철도 플레이트거더교의 경우 일반적으로 레일의 폭보다 거더 사이의 폭이 넓기 때문에 거더에 편심이 작용하게 된다. 이러한 편심 영향으로 거더 내측 상부플랜지에 휨변형이 일어나게 되어, 상부플랜지와 수직보강재 용접이음부에 반복하중에 의한 피로균열이 발생되고 있는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 공용중인 강철도 플레이트거더교를 대상교량으로 하여 공용하중에 대한 구조해석을 실시하였다. 대상교량에 대한 현장계측을 기초로 구조모델링을 검증하였고, 검증된 구조모델링을 사용하여 열차하중 하에서의 상부플랜지와 수직보강재 용접연결부에서의 피로균열 보강방안에 대한 구조해석을 실시하였다. 또한 상부플랜지와 수직보강재 용접이음부 상세해석을 통하여 피로균열 발생위치를 확인하고 연결이음부의 적절한 보강방안을 제시하고자 한다.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.12
no.6
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pp.81-88
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2008
The purpose of this study is to improve and modify the evaluation method of load carrying capacity for simply supported PSC I Typed girder bridge. To do this, conventional ASD(Allowable Stress Design) and USD(Ultimate Strength Design) evaluation method were initially investigated and it was evaluated that the conventional USD evaluation method may perform the load carrying capacity as conservative because it do not consider the prestressing upper-force effect of simply supported PSC I Typed girder bridge. To reasonably evaluate the load carrying capacity, the upper-force effect should be considered to the PSC I Typed girder bridge. Thus, in this study, the MUSD method was Suggested and compared to the nonlinear FEM based-load carrying capacity using the live load factor and the efficiency of the evaluation method of load carrying capacity was investigated by experimental and analytical result. In the result of this study, the suggested MUSD evaluation method showed a reasonable evaluating result for the simply supported PSC bridge. For the new technique of load carrying capacity based on the nonlinear FEM analysis, it could effectively simulate the load-deflection relationship and the load carrying capacity of the PSC I Typed girder bridge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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