Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1998.10a
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pp.389-396
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1998
One solution to prevent deterioration due to expansion joint and to extend lifetime of short span bridges, is jointless integral abutment bridge. To understand behavior of pile foundation of skewed plate girder bridge with integral abutment, finite element analysis was performed for the model of different skew angle from 90。 to 50。. Comparison of stresses at pile and abutment was made for each case. It is found that effect of temperature change is major factor to influence the behavior of skewed integral abutment bridge.
In this study, stochastic responses of a cable-stayed bridge subjected to the spatially varying earthquake ground motion are investigated by the finite element method taking into account soil-structure interaction (SSI) effects. The considered bridge in the analysis is Quincy Bay-view Bridge built on the Mississippi River in between 1983-1987 in Illinois, USA. The bridge is composed of two H-shaped concrete towers, double plane fan type cables and a composite concrete-steel girder deck. In order to determine the stochastic response of the bridge, a two-dimensional lumped masses model is considered. Incoherence, wave-passage and site response effects are taken into account for the spatially varying earthquake ground motion. Depending on variation in the earthquake motion, the response values of the cable-stayed bridge supported on firm, medium and soft foundation soil are obtained, separately. The effects of SSI on the stochastic response of the cable-stayed bridge are also investigated including foundation as a rigidly capped vertical pile groups. In this approach, piles closely grouped together beneath the towers are viewed as a single equivalent upright beam. The soil-pile interaction is linearly idealized as an upright beam on Winkler foundation model which is commonly used to study the response of single piles. A sufficient number of springs on the beam should be used along the length of the piles. The springs near the surface are usually the most important to characterize the response of the piles surrounded by the soil; thus a closer spacing may be used in that region. However, in generally springs are evenly spaced at about half the diameter of the pile. The results of the stochastic analysis with and without the SSI are compared each other while the bridge is under the sway of the spatially varying earthquake ground motion. Specifically, in case of rigid towers and soft soil condition, it is pointed out that the SSI should be significantly taken into account for the design of such bridges.
The single drilled shaft foundation has been used in the other countries, but has not used in South Korea at all This foundation is very effective and economic method in South Korea which is easy to meet a good rock mass within 50m depth from the ground We have many experiences to construct 1.52 5m drilled shaft foundations and ability to construct 30m drilled shaft foundation without special efforts The soil behavior is nonlinear, but it can be proposed in linear in practical purpose on bridges. The elastic modulus of soil can be rationally obtained by the method of Road Bridge Design Manual in South Korea using the Schmertmann(1970)'s proposal, and the elastic modulus of rock can be obtained by the field test. In seismic design the column and drilled shaft must be restricted to the elastic design because the behavior of this foundation is flexible and the arrangement of the rebars makes the various defect In this paper the design criteria is compared with FHWA design criteria, and the design criteria is proposed in consistent with Road Bridge Design Manual in South Korea. The single drilled shaft foundation of a test bridge was constructed in the Iksan-Jangsoo highway, and we checked its stability, workability and economy
The ground-structure interaction of the bridge foundation has been pointed out as a major factor influencing the behavior of the bridge during earthquakes. In this study, the effect of characteristics of ground and bridge foundation on the earthquake vulnerability is investigated. From the pseudo-static analysis, it is confirmed that non-linearity becomes lesser and horizontal load becomes greater when surcharge is considered. It is also found that as the ground worsens and the size of foundation decreases, horizontal load reduces. To derive reasonable structural model for bridge foundation, fragility curve is obtained considering four conditions (fixed condition, equivalent linear condition, non-linear without surchage condition, non-linear with surcharge condition) and compared. Seismic analysis is performed on single pier with Opensees. From the earthquake vulnerability analysis, it is found that shallow foundation can be assumed as fixed condition. In conservative approach, stiffness of spring can be obtained based on Korean highway bridge design code for pile foundation which can consider the ground condition.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.2B
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pp.187-195
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2006
A bridge scour management system is developed to evaluate the vulnerability of bridge piers to scour and to help establish effective disaster measures, taking into account the locality and scour characteristics in Korea. This system is programmed using the techniques of the geographical information system(GIS) for the storage, retrieval, and display of information regarding to bridge scour. The system functions are basically divided into two parts; prioritization and maintenance. Bridges are initially screened and prioritized for bridge scour inspection and evaluation using the basic information which is obtained from the office review. The bridge scour evaluation including site investigation is performed and the vulnerability of bridge piers is categorized into six groups taking into account the local scour depth, foundation bearing capacity, foundation type, foundation depth, and present scour condition. The system tabulates and plots all the data and the results.
Precast concrete elements in accelerated bridge construction (ABC) extends from superstructure to substructure, precast pile foundation has proven a benefit for regions with fragile ecological environment and adverse geological condition. There is still a lack of knowledge of the seismic behavior and performance of the precast pile foundation. In this study, a 1/8 scaled model of precast pile foundation with elevated cap is fabricated for quasi-static test. The failure mechanism and responses of the precast pile-soil interaction system are analyzed. It is shown that damage occurs primarily in precast pile-soil interaction system and the bridge pier keeps elastic state because of its relatively large cross-section designed for railways. The vulnerable part of the precast pile with elevated cap is located at the embedded section, but no plastic hinge forms along the pile depth under cyclic loading. Hysteretic curves show no significant strength degradation but obvious stiffness degradation throughout the loading process. The energy dissipation capacity of the precast pile-soil interaction system is discussed by using index of the equivalent viscous damping ratio. It can be found that the energy dissipation capacity decreases with the increase of loading displacement due to the unyielding pile reinforcements and potential pile uplift. It is expected to promote the use of precast pile foundation in accelerated bridge construction (ABC) of railways designed in seismic regions.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1991.10a
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pp.102-107
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1991
This study a reliability based design criteria for the Pile foundation, Which is common type of bridge founfation, and also proposes the theoretical bases limit state equations of stalbility analvsis of Pile foundation and the uncertainty measuring algorithms of each equation are also derived by MFOSM using the pile reations of displacement method, Terzaghi's bearing capacity formula, and chang's lateral load formula. The Level of uncertainties comesponding to these algorithms are proposed approprite values considering our actuality. It may be asserted that the proposed LRFD reliability based design criteria for the pile foundation may have to be incorporated in to the current Highway Bridge Design codes as a design provision corresponding to the USD(or LFD) provisions of the current Highway Bridge Design Code.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.4
no.1
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pp.131-138
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2000
In this study, physical and engineering properties of ordinary portland cement and microcement were investigated to verify reinforcing effect of underpinning of open caisson foundation by using microcement grouting. Laboratory injection tests such as infiltration and injection in case of seepage for the stream bed soil at ${\bigcirc}{\bigcirc}$ Great Bridge in Seoul were carried out. Field injection tests to reinforce open caisson foundation at ${\bigcirc}{\bigcirc}$ Great Bridge were performed and the ability of application by microcement grouting was evaluated. From the test results, physical and engineering properties of microcement are better than those of ordinary portland cement. Also, the ability of infiltration and solidity in case of seepage is better than that of ordinary portland cement. Therefore, it is concluded that microcement is an excellent material to reinforce open caisson foundation of the existing bridge structure under the water and can be used as underpinning material of general foundations.
Digging well foundation has been widely used in railway bridges due to its good economy and reliability. In other instances, bridges with digging well foundation still have damage risks during earthquakes. However, there is still a lack of knowledge of lateral behavior of digging well foundation considering the soil-foundation interaction. In this study, scaled models of bridge pier-digging well foundation system are constructed for quasi-static test to investigate their lateral behaviors. The failure mechanism and responses of the soil-foundation-pier interaction system are analyzed. The testing results indicate that the digging foundations tend to rotate as a rigid body under cyclic lateral load. Moreover, the depth-width ratio of digging well foundation has a significant influence on the failure mode of the interaction system, especially on the distribution of foundation displacement and the failure of pier. The energy dissipation capacity of the interaction system is discussed by using index of the equivalent viscous damping ratio. The damping varies with the depth-width ratio changing. The equivalent stiffness of soil-digging well foundation-pier interaction system decreases with the increase of loading displacement in a nonlinear manner. The absolute values of the interaction system stiffness are significantly influenced by the depth-width ratio of the foundation.
Digging well foundation has been widely used in railway bridges due to its good economy and reliability. In other instances, bridges with digging well foundation still have damage risks during earthquakes. In this study, a new type of digging well foundation with prefabricated roots was proposed to reduce earthquake damage of these bridges. Quasi-static tests were conducted to investigate the failure mechanism of the root digging well foundation, and then to analyze seismic behaviors of the new type well foundation. The testing results indicated that these prefabricated roots could effectively limit the rotation and uplift of the digging well foundation and increase the lateral bearing capacity of the digging well foundation. The elastic critical load and ultimate load can be increased by 69% and 36% if prefabricated roots were added in the digging well foundation. The prefabricated roots drived more soil around the foundation to participate in working, the stiffness of the bridge pier with root digging well foundation was improved. Moreover, the root participation could improve the energy dissipation capacity of soil-foundation-pier interaction system. The conclusions obtained in this paper had important guiding significance for the popularization and application of the digging well foundation with prefabricated roots in earthquake-prone zones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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