In this paper, structural damage in PSC bridges is monitored by using model-based damage detection methods. First numerical experiments on the test structure are described. Dynamic responses of the test structures are obtained fur several damage scenarios. The change in natural frequency and the change in nude shape curvature are selected as features to represent the states of the structure. Next a damage localization algorithm from monitoring the changes in natural frequency is outlined. Also, the damage localization algorithm from monitoring the changes in nude shapes is outlined. Finally, the damage localization algorithms are used to predict damage in the test structure. The results of the analysis indicate that the model-based damage detection methods correctly predicted damage in the test structure.
Prestressed concrete I-girders were used in the bridge applications in the early 1950s. During the last four decades, the most widely used girder length of bridges have been below 30meters. The main objective of this study is to develope the alternative section for long span bridge which exceed 40 meters. The developed Bulb-Tee girder has a wide bottom flange to enhance the compressive strength and to allow placement of a large number of strands in the bottom flange. New bulb-tee shaped PSC girder sections are proposed in this paper. Splicing the technique for long span bridge girder to reduce the self weight is also proposed.
Structural tests of the PSC Beam bridge using high strength concrete, concrete compressive strength 700kg/$\textrm{cm}^2$, are conducted for the application including durability and serviceability of the bridge. Current design safety factors with respect to the jacking force and the service design load DB-24 are applied to the design of the bridge. Concrete compressive strength 700kg/$\textrm{cm}^2$, girder depth 2.3m, girder space 3.2m, span length 20m, and slab thickness 27cm are selected for the bridge test. The Bulb-Tee section of the girders is applied instead of I section because it is well known more stable to the longer span(40m). Static load test(4 beams) with composite and non-composite section, and fatigue load test(1 beams) with composite section are conducted. Crack moment, ultimate load, deflections with load steps, and strains of the beam section for those bridges are investigated. The structural test results of the bridges showed a good performance for a safety and a serviceability.
Many kinds of methods have been developed to carry out transverse analysis of prestressed concrete(PSC) box girder bridges. However, most bridge engineers only use the simple frame model to analyze PSC box girder in transverse direction because of its simplicity and easy usage. But, this frame model has many problems such that it can't consider warping, distortion and longitudinal load distribution. In this study, the results from simple frame model and 3-dimensional shell model with UIC load are compared to show its validity. The results from frame model are slightly larger than those of shell model in symmetric loading case. But, positive bending moment of top slab is larger in shell model than frame model in case subject to anti-symmetric loading. It shows that simple frame model can't always give conservative results, so a practical tool whose treatment is easy and whose product is reliable shall be developed as soon as possible.
As the number of aged bridges increases, the development of efficient bridge maintenance techniques is becoming more important. Particularly, there have been many studies on digital-twin models of bridges for maintenance and SHM (Structure Health Monitering). However, in order to use the digital-twin model for maintenance of the bridge, the model updating process that matches the structural response between the real bridge and the digital-twin bridge model must be done. This study presents a model updating method that adjusts bridge's stiffness and boundary condition with genetic algorithm (GA) using static displacements and verified proposed updating method through field test on PSC girder bridge. This study also proposes a conceptual idea to construct an efficient bridge maintenance system by applying the updated numerical analysis model to the digital-twin model.
Kim, Sung-Jae;Kim, Jang-Ho Jay;Yi, Seong-Tae;Noor, Norhazilan Bin Md;Kim, Sung-Chul
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제10권sup3호
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pp.1-17
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2016
Recently, advanced transit systems are being constructed to reduce traffic congestions in metropolitan areas. For these projects, curved bridges with various curvatures are required. Many curved bridges in the past were constructed using aesthetically unpleasant straight beams with curved slabs or expensive curved steel box girders with curved slabs. Therefore, many recent studies have been performed to develop less expensive and very safe precast prestressed concrete (PSC) curved girder. One method of reducing the construction cost of a PSC curved girder is to use a reusable formwork that can easily be adjusted to change the curvature and length of a girder. A reusable and curvature/dimension adjustable formwork called Multi-tasking formwork is developed for constructing efficient precast PSC curved girders. With the Multi-tasking formwork, two 40 m precast PSC box girders with different curvatures were constructed to build a two-girder curved bridge for a static flexural test to evaluate its safety and serviceability performance. The static flexural test results showed that the initial cracking load was 1400 kN, exceeding the design cracking load of 450 kN. Also, the code allowed deflection of 50 mm occurred at a load of 1800 kN, verifying the safety and serviceability of the precast PSC curved bridge constructed using the multi-tasking formwork.
PSC거더교는 탁월한 안정성, 사용성 등의 특징으로 전세계적으로 가장 많이 사용되는 교량의 한 형식이다. 그러나, 긴장재 (강연선)의 시공오차나 곡률반경 등에 의하여 절곡되는 상황이 발생하는 경우가 생기며, 이는 국부적인 긴장력의 손실울 유발한다. 그러나, 일반적으로 설계와 시공과정에서는 긴장재의 국부적인 절곡으로 발생하는 긴장력의 손실에 대하여는 간과하고 있다. 이 연구에서는 PSC 거더 연속화 지점부에서 시공오차와 선형반경으로 인하여 발생하는 긴장력 손실량을 실험적으로 규명하였다. 또한, 국부적 긴장력 손실을 감소시킬수 있는 공법을 제안하고 이에 대한 효용을 실험으로 검증하였다. 실험결과에 따르면 국부적 절곡에 의해 최대 10%의 긴장손실이 나타났고, 블록아웃 공법을 통해 손실률을 최대 약 5% 감소시킬 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 블록아웃 공법으로 연속화 교량의 긴장효율을 향상시킬 수 있음을 의미한다.
The standard prestressed concrete I-girder bridge (PSC I-girder bridge) is one of the most prevalent types for small and medium bridges in Korea. When determining the member forces in a section to assess the safety of girder in this type of bridge, the general practice is to use the simplified practical equations or the live load distribution factors proposed in design standards rather than the precise analysis through the finite element method or so. Meanwhile, the live load distribution factors currently used in Korean design practice are just a reflection of overseas research results or design standards without alterations. Therefore, it is necessary to develop an equation of the live load distribution factors fit for the design conditions of Korea, considering the standardized section of standard PSC I-girder bridges and the design strength of concrete. In this study, to develop an equation of the live load distribution factors, a parametric analysis and sensitivity analysis were carried out on the parameters such as width of bridge, span length, girder spacing, width of traffic lane, etc. Then, an equation of live load distribution factors was developed through the multiple linear regression analysis on the results of parametric analysis. When the actual practice engineers design a bridge with the equation of live load distribution factors developed here, they will determine the design of member forces ensuring the appropriate safety rate more easily. Moreover, in the preliminary design, this model is expected to save much time for the repetitive design to improve the structural efficiency of PSC I-girder bridges.
In this paper, a limit state model based on the analysis of structural behavior of segmental prestressed concrete box girder bridges and reliability-based safety assessment method are proposed for the bridges erected by free cantilever method. Strength limit state models for prestressed concrete box girder and rigid-frame type columns are developed for a structural safety assessment during construction. Based on the proposed limit state models, the reliability of the bridge is evaluated by using the Advanced First Order Second Moment method. The proposed model and method are applied to the Seo-Hae Grand Bridge built by FCM in order to verify its effectiveness in the safety assessment during construction of the kind of bridges. The sensitivity analyses of the main parameters are also performed in order to identify the important factors that need to be controlled for the safety of the bridges during construction.
The PSC 2-span-continuous-bridge by Up-Down Method on construction process is used for this research. It is measured the strain of lower-steel-plate at continuous section on the active range of negative moment at the stage of introducing compressive stress to bottom-plate and compared with results of structural analysis. On the basis of these results, it is confirmed the introduced compressive stress tか bottom-plate. The object of this research is presenting the degree of continuity at the stage of lifting up process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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