An orthotropic steel deck system is widely adapted form for a long-span bridge. It has many advantages, such as the big reduction of dead weight, the simplicity for erection, and the reduction of the construction period. However, an orthotropic steel deck system requires a lot of welding work, which may result in defects and deformation of connection. Therefore, the research for the general behavior and fatigue strength of the several details in orthotropic steel deck bridge is necessary. The fatigue failure with distortion results from secondary stress by out-of-plane deformation; these kinds of cracks are very difficult to measure, and can not be precisely calculated through finite element analysis. This stress concentration phenomenon generates the fatigue failure around the lower scallop of the transverse rib. This paper presents improved details of the intersection between the longitudinal rib and the transverse rib of an orthotropic steel deck bridge by the third dimensional hit size test, and the finite element method, which can minimize local stress through parametric study.
In order to reduce the accidents occurring at construction sites, it is necessary to approach with harmonious measures considering various aspects such as systems, training, facilities, and protection equipments. Suggestion of safe construction method can be a good alternative. In the previous study, the half-depth precast deck with RC rib panel was proposed as an alternative method for safe bridge deck construction, and the performance required by the design code was verified through a four-point bending test. But the actual bridge deck is subjected to the repetitive action of the wheel load rather than the bending condition due to the four-point load. In this study, fatigue test was performed by repeating the wheel load $2{\times}10^6$ cycles to verify the safety of the half-depth precast deck with RC rib panel under actual conditions. As a result, fatigue effect due to repetition of wheel load was not significant in terms of serviceability such as crack width and deflection. In the residual strength test conducted after the fatigue test, the half-depth precast deck with RC rib panel failed by punching shear which is typical failure mode of bridge decks and the residual strength was similar to the punching strength of the RC and PSC bridge decks in spite of the fatigue effects.
본 연구는 하부 절곡강판과 T형강을 D16mm 스터드 전단연결재를 이용하여 콘크리트와 일체화시킨 교량용 강합성 바닥판의 피로 거동 및 피로성능을 평가하기 위한 것이다. 제안된 강합성 바닥판의 피로성능 평가를 위하여 총 8본의 시험체가 제작되었으며, 각각의 시험체에 3 종류의 일정진폭을 가진 피로하중이 재하되었다. 피로실험결과, 피로균열은 강합성 바닥판 하부 절곡강판의 절곡점에서 발생하여 상부 T형강으로 진전되는 것으로 나타났으며, 피로하중에 따라 시험체의 변위 및 변형률이 증가하고 피로균열발생 후 변위와 변형률이 급격히 변화하였다. 제안된 강합성 바닥판의 피로강도는 도로교설계기준 및 도로교설계기준 피로상세 범주의 자료가 된 NCHRP 102와 NCHRP 147 보고서의 피로실험결 과와 비교하여 평가한 결과 대상 강합성 바닥판은 피로상세 범주 C에 해당하는 것으로 평가되었다.
With the adoption of welded joints rather than bolted joints, we investigate the fatigue strength and the fatigue crack initiation of U-type trough rib and welded specimen with misalignment in a steel deck plate. The stress concentration factor of welded specimens with a misalignment is also verified by a finite element method. The main conclusions obtained from this study are as follows Experimental results of full-scaled U-type trough rib models have indicated that fatigue life depends on misalignments of welded joints in steel deck plate ; The more misalignments are, the less the fatigue life is. It has also shown that fatigue crack propagates from the welded root to the bead surface. We have also obtained the same results from both the fatigue test of welded specimens with a misalignment and the stress analysis of a finite element method.
Recently, Carbon Fiber Sheets(CFS) have been used for strengthening the deteriorated RC beams and bridge decks because of its resistant capacity of corrosion and easy repairing works. In this study, the static test tare performed on RC bridge decks strengthened with CFS. Test results show that ultimate strength of specimens strengthened with CFS is increased as 15~26% comparing to the control specimen.
기존의 격자형 강합성 바닥판 이음부 상세는 후크형태의 철근 겹침이음 및 채움 콘크리트로 구성된다. 본 연구에서는 콘크리트 전단키와 고장력볼트로 구성된 이음부 형식에 대해 콘크리트 전단키 보강 유무를 실험변수로 휨성능평가 실험을 하였고, 그 결과를 기존 철근겹침 이음부의 휨성능과 비교 평가함으로써 기계적 연결방법에 의한 이음부 형식의 적용 가능성을 검토하였다. 실험결과의 비교 분석에 의하면, 기계적 연결방식에 의한 이음부의 최대내력이 약 30% ~ 60% 정도 더 큰 것으로 나타나서 강도 측면에서 더 우수함을 확인하였다. 모멘트-곡률 관계로부터 구한 휨강성을 비교해 보면, 철근겹침 이음부의 경우 초기 거동에서는 비교적 더 우수한 거동을 보였으나, 콘크리트 균열파괴가 발생한 이후에는 다소 급격한 단면성능의 감소를 보였다. 한편, 콘크리트 전단키의 강판 보강 유무에 따른 변수 분석 결과에 의하면 강판 보강구조가 최대내력 향상 및 휨강성 증가에 효과적임을 확인할 수 있었다.
The precast pannels are used as formwork in Half-depth precast deck systems. Therefore, it has many advantages, including safe and convenient construction and reduced construction period compared to cast-in-place construction method. In half-depth precast deck systems, the bonding of precast pannels to cast-in place concrete is very important. To enhance the performance of half-depth precast deck system, it is necessary to improve the composite efficiency of the interface or increase the stiffness of the precast pannel to reduce deformation or stress on the interface. In this study, a flexural test of half-depth precast deck system was performed, in which the shear connecting reinforcement was applied to increase the bonding performance at the interface, and the rib shape precast panels were applied to improve stiffness. In addition, the safety and serviceability of these systems were evaluated. Test results show that all of specimens have the required flexural strength under the ultimate strength limit design. It was also evaluated to have sufficient safety for the serviceability of deflection and crack under the serviceability limit design.
A new-type of FRP-concrete composite bridge deck system is proposed and its behaviors are experimentally studied. The new-typedeck consists of FRP as a permanent form and main tension resisting member and concrete as a compression resisting member. A suitable bonding method such as silica coating is applied to the interface between FRP and concrete to ensure composite behavior. The proposed deck system uses the box-shape FRP member, while a typical FRP-concrete composite deck uses the I-shape FRP member. Theproposed deck system has inherent advantages of a FRP-concrete composite deck like corrosion free and easy construction. The new-type deck shows the equal performances compared to a previous one, and has the advantage of reducing self-weight. In this study, the static tests on 3-span FRP-concrete decks in full scale are carried out, so that load-displacement relation, stress distribution, failure mode and design criteria are analyzed. The test results show that the deflection design criterion (L/800, L: span length) is satisfied at the service load state. No concrete tensile crack occurs in the negative moment region above the main girder, regardless of no tensile reinforcement at upper concrete portion.
이 논문에는 교량바닥판의 지간장이 짧은 단지간용 프리캐스트 콘크리트패널에 대해 수행한 정적하중 재하실험 결과들을 나타내었다. 단지간용 콘크리트패널은 콘크리트패널 하면에 콘크리트리브가 부착되어 있으며, 기존 LB-DECK과 달리 콘크리트패널 상면에 Top bar가 없는 단면이다. 콘크리트패널에 부착되는 콘크리트리브의 개수와 단면 상세는 교량바닥판의 지간장과 철근콘크리트바닥판 두께 변화에 따른 설계하중에 대해 변수해석 결과를 토대로 결정하였다. 콘크리트패널 상면에는 현장타설되는 콘크리트와 합성거동을 위해 전단철근을 배치하였다. 변수해석을 통해 산정된 콘크리트패널이 설계하중에 대해 사용성과 안전성을 만족하는 가를 확인하기 위해 정적하중 재하실험을 수행하였다. 지간장 1.6 m인 단지간 콘크리트패널 실험체 3개 제작한 후 정적하중 재하하면서 각 실험체의 처짐, 균열, 그리고 최종 파괴양상을 살펴보았다. 설계하중이 작용할 때 각 실험체의 처짐, 균열하중, 그리고 균열폭을 토대로 사용성을 평가하였다. 또한 각 실험체의 최종 파괴양상과 극한강도를 토대로 계수설계하중에 대한 안전성을 평가하였다. 실험 결과 단지간용 콘크리트패널이 사용성과 안전성을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 단지간용 콘크리트패널을 적용할 수 있는 교량바닥판의 지간장 범위를 검토하였다.
본 연구에서는 시공성 향상을 위해 데크플레이트와 비정질강섬유 콘크리트를 적용하여 현장 무배근 슬래브 시스템을 연구하였다. 제안한 슬래브에서는 온도철근을 강섬유로 대체하였다. 본 연구는 연속슬래브에서 상부 철근이 연속되지 않는 경우 슬래브의 상부 균열 제어를 주로 고려하였다. 실험변수로 비정질강섬유 혼입량, 강섬유 종류, 데크플레이트 종류, 연속구간의 철근 이음을 고려하였으며, 수직하중을 받는 2경간 슬래브를 실험하였다. 슬래브의 균열저항성능을 평가하기 위하여 연속슬래브의 하중에 따른 균열폭을 계측하였다. 실험결과, 상부 이음철근을 사용하지 않더라도 합성슬래브의 높은 휨강성으로 인하여 균열을 억제할 수 있는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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