이동하중에 의한 교량의 공진현상은 차량의 속도와 유효타격간격에 의해 결정되는 이동하중의 운행진동수와 교량의 고유진동수가 일치할 경우 발생하게 된다. 철도교의 경우에는 정해진 열차만 통행하게 되므로 이러한 유효타격간격이 정량적으로 정해져있다 본 연구에서는 고속전철하중을 받는 교량의 지간장 변화에 따른 교량의 공진현상과 공진소멸현상을 분석하고자 한다. 강합성형 철도교에 대하여 판요소와 공간뼈대요소의 조합에 의한 3차원 모델링을 적용하였으며 또한 고속전철하중은 이동집중하중 모델과 3차원 모델링 두가지 방법을 사용하였다 수치예제로서 지간장 변화에 따른 수직처짐의 동적확대계수 상판의 최대수직가속도 단부회전각 등의 동적응답 분석을 통하여 고속철도 교량의 동적안정성에 적합한 지간장 설계기준에 대하여 논의 하였다.
The depth of superstructure is the summation of the height of girders and the thickness of the deck floor. In this study, it is aim to determine the maximum span length of girders and minimum depth of the superstructure of prestressed concrete I-girder bridge. For this purpose the superstructure of the bridge with the width of 10m and the thickness of the deck floor of 0.175m, which the girders length was changed by two meter increments between 15m and 35m, was taken into account. Twelve different girders with heights of 60, 75, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 and 180 cm, which are frequently used in Turkey, were chosen as girder type. The analyses of the superstructure of prestressed concrete I girder bridge was conducted with I-CAD software. In the analyses AASHTO LRFD (2012) conditions were taken into account a great extent. The dead loads of the structural and non-structural elements forming the bridge superstructure, prestressing force, standard truck load, equivalent lane load and pedestrian load were taken into consideration. HL93, design truck of AASHTO and also H30S24 design truck of Turkish Code were selected as vehicular live load. The allowable concrete stress limit, the number of prestressed strands, the number of debonded strands and the deflection parameters obtained from analyses were compared with the limit values found in AASHTO LRFD (2012) to determine the suitability of the girders. At the end of the study maximum span length of girders and equation using for calculation for minimum depth of the superstructure of prestressed concrete I-girder bridge were proposed.
Ductility is very important parameter in seismic design of RC members such as beams where it allows RC beams to dissipate the seismic energy. In this field, the curvature ductility has taken a large part of interest compared to the deflection ductility. For this reason, the present paper aims to propose a general formula for predicting the deflection ductility factor of RC beams under mid-span load. Firstly, the moment area theorem is used to develop a model in order to calculate the yield and the ultimate deflections; then this model is validated by using some results extracted from previous researches. Secondly, a general formula of deflection ductility factor is written based on the developed deflection expressions. The new formula is depended on curvature ductility factor, beam length, and plastic hinge length. To facilitate the use of this formula, a parametric study on the curvature ductility factor is conducted in order to write it in simple manner without the need for curvature calculations. Therefore, the deflection ductility factor can be directly calculated based on beam length, plastic hinge length, concrete strength, reinforcement ratios, and yield strength of steel reinforcement. Finally, the new formula of deflection ductility factor is compared with the model previously developed based on the moment area theorem. The results show the good performance of the new formula.
In this article, the role of spans number and length in fire-resistance ratings (FRRs) of fireproofed steel frames are investigated. First, over a span-lengthening scenario, two one- and three-bay frames under the ISO834 fire are examined. It is shown that the FRRs of the frames rely highly on the changes made on their span length. Second, a building designed for three spans number of three, four, and five under natural fire is investigated. The beams are designed for two load-capacity-ratios (LCRs) of optimum and ultimate. The fire curves are determined through a probabilistic-based approach. It is shown that the structural vulnerability vastly increases while the number of spans decreases. The results show that for an optimum LCR, while the five-span frame can meet the required FRR in 87% of the fire scenarios, the four- and three-span frames can meet the required FRR in only 56%, and 50% of the fire scenarios, respectively. For an ultimate LCR, the five-, four- and three-span frames can meet the required FRR in 81%, 50%, and 37.5% of the fire scenarios, respectively. Functional solutions are then proposed to resolve the insufficiencies in the results and to rectify the application of the standard-based FRRs in the cases studied. The study here highlights how employing current standard-based FRRs can endanger structural safety if they are not connected to structural characteristics; a crucial hint specifically for the structural engineering community who may be not well familiar with the fundamentals of performance-based approaches.
In this paper, the contents of numerical in the innovative tender design of the super long-span suspension bridge to be constructed between Myodo and are introduced. The total span length of the bridge, of which the main span is the third in the world so far, reaches 2,260km, and the has the floating type girder which has no vertical points at pylon. Judging from the condition of navigation, wind climate on, and construction cost, it is inevitable to make the central span 1,545m and to the technical level applied to the structural components in the existing suspension system. To realize the innovative super long-span suspension bridge, the close numerical investigations for the structural capacity, aerodynamic serviceability, and dynamic serviceability are carried out by various tools of computational mechanics.
In order to evaluate that factors such as span length, member type and train loading affect on fatigue of steel railway bridges, in this paper, a series field tests were carried out for some plate girder bridges. From the result estimated by rainflow counting method to analyses real strain-time curve obtained from the field test, it was known that the fatigue effect is more significant in the bridge having short span length and the secondary members regardless of train load types.
The overstrength factor and the ductility factor are the two important factors that determines response modification factors used in current seismic codes. The objective of this paper is to obtain the overstrength and ductility factors of special concentric braced frames. For this purpose pushover analysis is performed with model structures until the maximum inter-story drift reaches 2.5% of story height. According to the analysis results, the overstrength factors increase as the height of structures decreases and the span length increases. Ductility factors for mid-story structures turns out to be higher than the other structures and span length does not contribute much to ductility factors.
Long span bridges such as steel cable stayed and suspension bridges are usually more flexible than short to medium span bridges and expected to have large deformations. Deflections due to live load for long span bridges are important since it controls the overall heights of the bridge for securing the clearance under the bridge and serviceability for securing the comfort of passengers or pedestrians. In case of sea-crossing bridges, the clearance of bridges is determined considering the height of the ship master from the surface of the water, the trim of the ship, the psychological free space, the tide height, and live load deflection. In the design of bridges, live load deflection is limited to a certain value to minimize the vibrations. However, there are not much studies that consider the live load deflection and its effects for long span bridges. The purpose of this study is to investigate the suitability of live load deflection limit and its actual effects on serviceability of bridges for steel cable-stayed and suspension bridges. Analytical study is performed to calculate the natural frequencies and deflections by design live load. Results are compared with various design limits and related studies by Barker et al. (2011) and Saadeghvaziri et al. (2012). Two long span bridges are selected for the case study, Yi Sun-Sin grand bridge (suspension bridge, main span length = 1545 m) and Young-Hung grand bridge (cable stayed bridge, main span length = 240 m). Long-term measured deflection data by GNSS system are collected from Yi Sun-Sin grand bridge and compared with the theoretical values. Probability of exceedance against various deflection limits are calculated from probability distribution of 10-min maximum deflection. The results of the study on the limitation of live load deflection are expected to be useful reference for the design, the proper planning and deflection review of the long span bridges around the world.
To investigate the seismic performance of long-span partially earth-anchored cable-stayed bridge, a super long-span partially earth-anchored cable-stayed bridge scheme with main span of 1400m is taken as example, structural response of the bridge under E1 seismic action is investigated numerically by the multimode seismic response spectrum and time-history analysis, seismic behavior and also the effect of structural geometric nonlinearity on the seismic responses of super long-span partially earth-anchored cable-stayed bridges are revealed. The seismic responses are also compared to those of a fully self-anchored cable-stayed bridge with the same main span. The effects of structural parameters including the earth-anchored girder length, the girder width, the girder depth, the tower height to span ratio, the inclination of earth-anchored cables, the installation of auxiliary piers in the side spans and the connection between tower and girder on the seismic responses of partially ground-anchored cable-stayed bridges are investigated, and their reasonable values are also discussed in combination with static performance and structural stability. The results show that the horizontal seismic excitation produces significant seismic responses of the girder and tower, the seismic responses of the towers are greater than those of the girder, and thus the tower becomes the key structural member of seismic design, and more attentions should be paid to seismic design of these sections including the tower bottom, the tower and girder at the junction of tower and girder, the girder at the auxiliary piers in side spans; structural geometric nonlinearity has significant influence on the seismic responses of the bridge, and thus the nonlinear time history analysis is proposed to predict the seismic responses of super long-span partially earth-anchored cable-stayed bridges; as compared to the fully self-anchored cable-stayed bridge with the same main span, several stay cables in the side spans are changed to be earth-anchored, structural stiffness and natural frequency are both increased, the seismic responses of the towers and the longitudinal displacement of the girder are significantly reduced, structural seismic performance is improved, and therefore the partially earth-anchored cable-stayed bridge provides an ideal structural solution for super long-span cable-stayed bridges with kilometer-scale main span; under the case that the ratio of earth-anchored girder length to span is about 0.3, the wider and higher girder is employed, the tower height-to-span ratio is about 0.2, the larger inclination is set for the earth-anchored cables, 1 to 2 auxiliary piers are installed in each of the side spans and the fully floating system is employed, better overall structural performance is achieved for long-span partially earth-anchored cable-stayed bridges.
With the further increase of span length, the cable-stayed bridge tends to be more slender, and becomes more susceptible to the seismic action. By taking a super long-span cable-stayed bridge with main span of 1400m as example, structural response of the bridge under the E1 horizontal and vertical seismic excitations is investigated numerically by the multimode seismic response spectrum and time-history analysis respectively, the seismic behavior and also the effect of structural nonlinearity on the seismic response of super long-span cable-stayed bridge are revealed. Furthermore, the effect of structural parameters including the girder depth and width, the tower structural style, the tower height-to-span ratio, the side-tomain span ratio, the auxiliary piers in side spans and the anchorage system of stay cables etc on the seismic performance of super long-span cable-stayed bridge is investigated numerically by the multimode seismic response spectrum analysis, and the favorable earthquake-resistant structural system of super long-span cable-stayed bridge is proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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