This paper presents the results of the load test performed on a steel plate girder bridge and suggests the procedure of bridge rating through the load test. In general the girder bridge resist the loads as a complex three-dimensional structural system. Therefore the test results are analyzed for the longitudinal and the transverse response characteristics. The bending moments based on the beam analysis are compared with the measured values for longitudinal response characteristics. The lateral load distribution characteristics are assessed based on the load test results for transverse response characteristics. Also the rating of the test bridge is performed by using the suggested rating procedure which considers the actual response characteristics of the bridge. The suggested procedure can be used for understanding of actual response characteristics and evaluating load carrying capacity of the steel plate girder bridge.
현재 까지도 철도교의 내하력 평가는 일반적으로 허용응력 판정법(Working Stress Rating, WSR)에 의해 수행되고 있다. 그러나 WSR 방법은 구조물, 하중 등의 여러 요인에 의한 불확실성을 고려하지 못한다는 단점이 있으며, 이러한 재래적인 내하력 평가법의 불완전성을 해결하기 위하여 신뢰성에 기초한 내하력 평가법의 개발에 대한 여러 연구가 수행되어오고 있다. 한편, 최근에는 실용적인 내하력 평가방법이라 할 수 있는 등가내하력 평가법이 제안되었다. 보다 효율적인 등가내하력 평가를 위한 가장 중요한 요소는 무엇보다 한계상태 함수에 적용되는 확률변수(저항 및 하중 관련 변량)에 대한 불확실성이 합리적이고 실제적으로 추정되어야 한다는 것이며, 특히 활하중에 대한 불확실성은 다른 확률변수보다도 중요하게 다루어 져야 보다 신뢰도 있는 해석이 된다. 본 연구에서는 하중에 대한 불확실성의 합리적인 적용을 위해, 교량의 상시 계측 데이터로부터 추정한 하중관련 불확실성을 보다 합리적으로 적용할 수 있는 한계상태모형을 이용하여 등가내하력 평가법을 개선하였으며, 기존의 내하력 평가법들과의 비교를 통하여 개선된 등가내하력 평가방법에 대한 적용성을 검증하였다.
This paper develops practical and realistic reliability models and methods for the evalusion of system reliability and system reliability-based rating of R.C box-girder bridge superstructures. The precise prediction of reserved carrying capacity of bridge as a system is extremely difficult expecially when the bridges are highly redundant and significantly deteriorated or damaged. This paper proposes a new approach for the evaluation of reserved system carrying capacity of bridges in terms of equivalent system-strength, which may be defined as a bridge system-strength corresponding to the system reliability of the bridge. This can be derived from an inverse process based on the concept of FOSM form of system reliability index. The strength limit state models for R.C box-girder bridges suggested in the paper are based on the basic bending and shear strength. and the system reliability problem of box-girder superstructure is formulated as parallel-series models obtained from the FMA(Failure Mode Approach) based on major failure mechanism or critical failure states of each girder. AFOSM and IST(Importance Sampling Technique) simulation algorithm is used for the reliability analysis of the proposed models.
교량 시설물은 사회적으로 중요한 기반 시설물로서 공용기간 동안 안전한 관리가 중요하다. 도로교량의 많은 비율을 차지하고 있는 강박스거더교량의 경우 허용응력설계법으로 설계되고 내하력이 평가되어 왔으나, 최근 한계상태설계법으로 설계기준이 변경되었음에도 불구하고 내하력 평가에서는 아직까지 허용응력법을 대부분 사용하고 있는 실정이다. 이에 이 연구에서는 2 가지 설계 방법을 이용하여 다수의 교량에 대한 내하율 평가 결과를 비교하고, 기존의 허용응력법에 의한 내하력을 한계상태법에 의한 내하력으로 환산하는 방법을 모색하고자 하였다. 이 결과는 추후 교량을 관리함에 있어 보강 필요성 판단 및 한계상태법에 의한 내하력 평가에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
재하시험은 교량의 내하력을 측정하는 효과적인 방법이다. 국내에서 교량의 내하력평가는 계측값과 해석값을 비교하여 산정된 응답보정계수를 사용하여 산정한다. 본 논문에서는 통행차량에 의한 응답보정계수를 결정하는 방법을 개발하였다. 제안된 방법은 차량효과를 고려하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션의 결과에 기반을 두었다. 제안된 방법과 기존 방법의 비교결과는 제안된 방법이 교량의 공용 내하력을 비교적 잘 예측한다는 것을 알 수 있다.
본 연구는 도로교량들의 효율적인 안전도 명가 및 내하급수 판정 전산화 시스템을 개발하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 현행 도로교 내하급수 체계를 합리적으로 개선한 후 외관조사 또는 가용 통계자료 만으로 안전성 평가를 실시할 수 있는 신뢰성 방법에 기초한 합리적인 내하력 평가방법을 제시하고 비상작전시 군용차량의 설제적인 허용통과 급수 판정시스템을 개발하였다. 연구결과 본 연구에서 제시된 내하력 및 내하급수 판정시스템, 그리고 내하력 평가 프로그램 BRS(Bridge Rating System)은 교량의 노후도와 각종 불확실량을 체계적으로 반영한 실 내하력 평가수단으로서 장차 교량의 안전성 및 내하력 평가에 널리 활용될 수 있다고 사료되었다.
This paper develops practical models and methods for the assessment of safety and rating of damaged and/or deteriorated bridges by incorporating a system identification technique for the explicit inclusion of the degree of deterioration or damage and of the actual bridge response. And, based on the proposed model, reliability-based rating methods are proposed as LRFR(Load and Resistance Factor Rating) and system reliability-index rating criteria. The proposed limit state model explicitly accounts for the degree of deterioration or damage in terms of the damage and response factors. The damage factor in the paper is proposed as the ratio of the current stiffness to the intact stiffness. Based on the observation and the results of applications to existing bridges, it may be concluded that the proposed rating models, which explicitly account for the uncertainties and the effects of degree of deterioration or damage based on the system identification technique, provide more realistic and consistent safety-assessment and capacity-rating.
교량은 강도설계법이나 허용응력 설계 법에 의해, 두 가지 단계에서 평가된다. 낮은 단계를 Inventory 높은 단계를 Operating이라 부른다. 교량을 효과적으로 유지관리 보수하기 위하여, 교량의 실제하중수용 능력을 평가하고 시스템 신뢰성으로부터 교량의 잔여 수명을 예측하는 것은 매우 시급하다. 생애함수가 시간 의존적 파괴확률을 예측하기 위하여 소개되고 설명된다. 이 논문에서 연구되는 교량은30년 전 농촌지역에 시공되었다. 이 교량에 대하여 하중시험과 보강이 이루어졌다. 시간 의존적 파괴확률이 보수보강 된 경우와 그렇지 않은 경우 대하여 예측되었다. 또 다른 연구로서 새로운 보수보강이 제시되고 이 보수보강에 대하여 내하력이 평가되었고 시간 의존적 파괴확률이 예측되었다. 유지관리 가격과 확장된 교량의 생애를 기본으로, 최적의 보수보강 기법이 제시되었다.
교량의 현 내하력을 평가하기 위해서 사용되는 방법으로 허용응력 평가법(ASR), 하중계수평가법 (LFR) 등의 방법 등이 사용되고 있다. 현재, 교랑 평가 값을 이용하여 이 값을 확률이론에 연결시키려는 시도들이 많이 연구되고 있다. 본 논문의 주목적은 교량의 내하력 평가값 (Rating Factor)과 확률이론을 이용하여, 과하중 확률을 구하는데 있습니다. 본 논문에서는 이러한 평가 방법들을 요약 설명하고, Weigh-in-Motion에 의해 얻은 활하중 모델을 도입하여, 교량 평가 값을 확률이론에 연결 시켰다. 활하중 모델과 교량 내하력 값을 토대로, 초과 하중 확률을 계산하고, 그 방법을 설명하였다.
Aflatooni, Mehran;Chan, Tommy H.T.;Thambiratnam, David P.
Structural Engineering and Mechanics
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제53권1호
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pp.89-104
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2015
In current bridge management systems (BMSs), load and speed restrictions are applied on unhealthy bridges to keep the structure safe and serviceable for as long as possible. But the question is, whether applying these restrictions will always decrease the internal forces in critical components of the bridge and enhance the safety of the unhealthy bridges. To find the answer, this paper for the first time in literature, looks into the design aspects through studying the changes in demand by capacity ratios of the critical components of a bridge under the train loads. For this purpose, a structural model of a simply supported bridge, whose dynamic behaviour is similar to a group of real railway bridges, is developed. Demand by capacity ratios of the critical components of the bridge are calculated, to identify their sensitivity to increase of speed and magnitude of live load. The outcomes of this study are very significant as they show that, on the contrary to what is expected, by applying restriction on speed, the demand by capacity ratio of components may increase and make the bridge unsafe for carrying live load. Suggestions are made to solve the problem.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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