• 제목/요약/키워드: Curved Steel Box

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신뢰성에 기초한 강상형 곡선램프교의 안전도 및 잔존내하력 평가 (Reliability-Based Assessment of Safety and Residual Load Carrying-Capacity of Curved Steel-Box Ramp Bridges)

  • 조효남;최영민;민대홍
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제9권1호통권30호
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    • pp.51-63
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    • 1997
  • Highly curved steel-box bridges are usually constructed as ramp structures for the highway interchange and metropolitan elevated highway junction, but a number of these bridges are deteriorated and damaged to a significant degree due to heavy traffic. The main objective of the study is to develop a practical reliability-based assessment of safety and residual load carrying-capacity of existing curved steel-box ramp bridges. In the paper, for the realistic assessment of safety and residual load carrying-capacity of deteriorated and/or damaged curved steel-box bridges, an interactive non-linear limit state model is formulated based on the von Mises's combined stress yield criterion. It is demonstrated that the proposed model is effective for the assessment of reliability-based safety and the evaluation of residual load carrying-capacity of curved steel-box bridges. In addition, this study comparatively shows the applicability of various reliability analysis methods, and suggests a practical and effective one to be used in practice.

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곡선 강상자거더의 뒤틀림 유한요소해석 (Finite Element Analysis of Distortion of Curved Steel Box Girders)

  • 최영준;정래영;황선호;강영종
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.428-433
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    • 1999
  • In this study, new finite clement formulations are carried out to analyze the distortion of the curved steel box girders which are susceptible to the torsional loading. For the exact analysis of curved box girders, additional degrees of freedom are added besides the conventional 6 degrees of freedom of general-purpose finite analysis programs, which are torsional warping, distortional warring, and distortion. New formulations were coded into a computer programs. Several numerical examples were presented to demonstrate the validity of developed program.

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곡선강박스거더의 뒤틀림 해석 및 격벽간격산정 (A Study on the Distortional Analysis of Curved Steel Box Girders)

  • 구민세;이호경;김대홍
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.401-408
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    • 2001
  • The main objective of this study is to analyze the distortion of curved steel box girders. For the distortional analysis of steel box girders, two approaches are presented. One is the development of approximate formulas obtained by applying Ritz method. The other is the formulation of stiffness matrix which is derived from the exact solution of the differential equation for distortion. Distortional analysis is carried out by utilizing 3-dimensional elements of a structural analysis computer program (SAP2000). The present analysis focuses on the distortional stress and the effects of the diaphragm. The results of several example cases are compared with those by the Nakai, Sakai, Heins, and Oleinik's theory and get the effect of diaphragm spacing on the distortional warping stress of the curved steel box girder.

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받침배치에 따른 곡선교의 동적응답에 관한 연구 (Dynamic Response of Curved Bridges by Support Arrangement)

  • 김상효;이용선;김태열
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.185-191
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    • 2002
  • In this study a 3-dimensional analytical model is developed, which can analyses dynamic responses of curved bridges subject to moving vehicles. A 5-axle semi-trailer is modeled to simulate the actual tire forces that are redistributed by vehicle rolling effect due to the centrifugal force. The 1-span curved bridge with two steel box girders is modeled using the frame elements. The dynamic response characteristics of curved box girder bridges are examined and compared for two different support conditions. One is the case that two shoes are arranged at the outer sides of box girders with larger space between the two shoes and the other is that two shoes at the center of each box girder. In the curved bridges, the dynamic effect of moving vehicles influences the reaction force much more than other responses, such as displacement or stress, especially the upward reaction of inner-radius shoes. It is more advantageous for the reaction considering dynamic effect when shoes are arranged further at the outer sides of box girders than when shoes at the center of each box. The shoes for curved bridges with two-box girder system should be arranged to have larger distance.

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곡선 강박스거더교의 온도거동 분석을 위한 온도분포 예측기법에 관한 연구 (A Temperature Predicting Method for Thermal Behaviour Analysis of Curved Steel Box Girder Bridges)

  • 조광일;원정훈;김상효;여영건
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권1A호
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    • pp.105-113
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    • 2008
  • 곡선 강박스거더교는 부분적인 일사에 의해 교량단면에 불균등한 온도분포와 함께 기타 불리한 하중조건이 복합되어 작용되므로 교량의 수명이 단축되거나 사용성을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다. 따라서 곡선교 설계 시 방위각, 받침배치방식, 형상 등에 따라 온도에 의한 영향을 고려해야 하지만 온도거동의 특성이 명확히 규명되어 있지 않을 뿐만 아니라 현행 설계기준의 규정도 명확하지 못하여 보다 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 제안된 일사량 계산식과 열전달 유한요소해석기법을 병용하여 곡선 강박스거더교의 기하학적 형상 및 방위각에 따라 변화하는 온도분포를 보다 쉬운 방법으로 예측하는 기법을 개발하였고 실측된 곡선교의 온도자료를 통해 검증하였다. 또한, 개발된 온도분포예측기법과 3차원 구조해석을 이용하여 일사에 의한 곡선교의 거동을 분석한 결과, 곡선 외측면이 남측을 향하는 경우에서 고정단측 받침의 교축방향과 교축직각방향 반력이 크게 나타났으며 곡선반경이 감소할수록 모든 방향의 반력이 증가하는 경향을 보였다. 본 연구에서 제안한 온도분포예측기법을 바탕으로 향후 관련 연구를 통해 현재의 설계기준을 보완할 수 있는 합리적인 온도하중의 제시가 가능할 것으로 판단된다.

곡선 강상자형교의 윤하중 분배 (Distribution of Wheel Loads on Curved Steel Box Girder Bridges)

  • 김희중;이시영
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제8권1호
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    • pp.9-14
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    • 2008
  • 곡선교의 경우 구조적인 기능이나 미관을 고려하여 강상자형교의 사용이 증가하고 있다. 강상자형교는 비틀림에 대한 강성이 뛰어나고 폐합단면을 가지므로 개단면에 비해 부식에 대해서 유리하며 가설 시에도 안정성을 갖는 장점이 있다. 곡선 강상자형교의 설계는 관용적으로 가로보의 강성을 이용하여 윤하중 횡분배를 유도하는 격자해석으로 실시되고 있다. 본 연구에서는 곡선강상자형교에 대하여 유한요소 해석을 실시하여 곡률, 가로보 및 다이아프램이 윤하중의 횡분배에 미치는 영향에 분석하였다. 해석결과 곡선교에서 곡률은 횡분배에 큰 영향을 미쳤으며 곡률이 증가할수록 분배계수가 증가하는 것을 알 수 있었다. 지점부 다이아프램 외에 지간 중앙에 설치되는 다이아프램 1개는 윤하중의 횡분배와 구조적 안정성에 크게 기여하였으나 추가적인 다이아프램의 설치는 하중의 횡분배에 크게 영향을 주지 못하였다. 콘크리트 슬래브 강성은 가로보에 의한 횡분배 효과보다 크게 나타난 것으로 곡선 강박스교 설계 시에는 콘크리트 슬래브 강성의 횡분배 효과를 고려하여야 할 것이다.

Fatigue life prediction of horizontally curved thin walled box girder steel bridges

  • Nallasivam, K.;Talukdar, Sudip;Dutta, Anjan
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제28권4호
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    • pp.387-410
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    • 2008
  • The fatigue damage accumulation rates of horizontally curved thin walled box-girder bridge have been estimated from vehicle-induced dynamic stress history using rain flow cycle counting method in the time domain approach. The curved box-girder bridge has been numerically modeled using computationally efficient thin walled box-beam finite elements, which take into account the important structural actions like torsional warping, distortion and distortional warping in addition to the conventional displacement and rotational degrees of freedom. Vehicle model includes heave-pitch-roll degrees of freedom with longitudinal and transverse input to the wheels. The bridge deck unevenness, which is taken as inputs to the vehicle wheels, has been assumed to be a realization of homogeneous random process specified by a power spectral density (PSD) function. The linear damage accumulation theory has been applied to calculate fatigue life. The fatigue life estimated by cycle counting method in time domain has been compared with those found by estimating the PSD of response in frequency domain. The frequency domain method uses an analytical expression involving spectral moment characteristics of stress process. The effects of some of the important parameters on fatigue life of the curved box bridge have been studied.

곡선 강상자형 거더의 뒤틀림 해석 및 격벽간격산정 (A Study on the Distortional Analysis of Curved Steel Box Girders and Determination of Diaphragm Spacing)

  • 구민세;윤우현;이호경;김대홍
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제15권2호
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    • pp.125-135
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    • 2003
  • BEF유사법과 Ritz의 방법을 이용한 매개변수 해석과 유사한 결과를 보이는 격벽이 없는 직선 및 곡선 강상자형 교의 3차원 모델을 구현하였고, 여기에 격벽을 추가하여 A-10, A-20, A-30, B-10, B-20, B-30모델에 대한 격벽의 적정 간격을 산정하였다. 그 결과 지간 50m의 곡선 강상자형교의 적정 격벽수는 전술한 모델의 순서대로 5개(8.3m), 7개(6.25m), 8개(5.5m), 4개(10m), 6개(7.1m), 7개(6.25m)이다. 또한 3차원 유한요소 모델을 해석한 결과를 바탕으로 뒤틀림응력과 휨응력의 비를 계산하는 수식을 제안하였다.

시공단계를 고려환 곡선변단면 프리스트레스트 콘크리트 박스거더교량의 해석 (Segmental Analysis of Curved Non-Prismatic Prestressed Concrete Box Girder Bridges)

  • 박찬민;강영진
    • 대한토목학회논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.71-81
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    • 1994
  • 시공단계를 고려한 곡선변단면 프리스트레스트 콘크리트 박스거더교량의 해석을 수행하였다. 곡선변단면 박스요소를 사용하며 시공순서에 따른 구조계의 변화, 크리이프, 건조수축과 릴렉세이션 등의 효과를 고려하였다. 사용되는 단면형상은 양쪽에 캔틸레버를 갖는 직사각형 1실 박스단변이며 부재축은 평면상의 곡선으로 단면제원은 부재축을 따라 변할 수 있다. 각 요소는 3절점으로 구성되며 각 절점은 단면 찌그러짐과 ?을 포함하는 8자유도를 가진다. 본 연구에서 여러가지 경우의 예를 해석, 비교하였으며 실제교량에의 적용 가능성을 입증하였다.

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Experimental and numerical study on large-curvature curved composite box girder under hogging moment

  • Zhu, Li;Wang, Jia J.;Zhao, Guan Y.;Huo, Xue J.;Li, Xuan
    • Steel and Composite Structures
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    • 제37권2호
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    • pp.117-136
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    • 2020
  • Curved steel-concrete composite box girder has been widely adopted in urban overpasses and ramp bridges. In order to investigate its mechanical behavior under complicated and combined bending, shear and torsion load, two large-curvature composite box girders with interior angles of 25° and 45° were tested under static hogging moment. Based on the strain and deflection measurement on critical cross-sections during the static loading test, the failure mode, cracking behavior, load-displacement relationship, and strain distribution in the steel plate and rebar were investigated in detail. The test result showed the large-curvature composite box girders exhibited notable shear lag in the concrete slab and steel girder. Also, the constraint torsion and distortion effect caused the stress measured at the inner side of the composite beam to be notably higher than that of the outer side. The strain distribution in the steel web was approximately linear; therefore, the assumption that the plane section remains plane was approximately validated based on strain measurement at steel web. Furthermore, the full-process non-linear elaborate finite element (FE) models of the two specimens were developed based on commercial FE software MSC.MARC. The modeling scheme and constitutive model were illustrated in detail. Based on the comparison between the FE model and test results, the FE model effectively simulated the failure mode, the load-displacement curve, and the strain development of longitudinal rebar and steel girder with sufficient accuracy. The comparison between the FE model and the test result validated the accuracy of the developed FE model.