The program which could determine cross-sectional dimensions of the box girder bridge at tile stage of preliminary design was developed using the optimal technique in this study. It could minimize the cost and time required in the design of box girder bridges and the construction with the prestressed precast segmental method. Objective cost function consisted of four independent variables such as widths and depth of the cross-section. The Nelder-Mead method was used to solve the nonconstrained nonlinear problem like this.
The research was conducted to investigate the effects of intermediate diaphragm in concrete girder bridge. The analytical variables consisted of various types(reinforced concrete and steel) and locations of intermediate diaphragm, slab thickness, girder spacing etc. Finite element analyses of the bridge model assuming simply support condition. The Vertical load distribution was determined to be essentially independent of type and location of intermediate diaphragms. Also, it is found that the practical design of intermediate diaphragm may be revised.
When a thin-walled multicell box girder is subjected to an eccentric load, the distortion becomes an important global response in addition to flexure and torsion. The three global responses appear in a combined form when a conventional shell element is used thus it is not an easy task to examine the three global responses separately. This study is to propose an analysis method using conventional shell element in which the three global responses can be separately decomposed. The force decomposition method which was designed for a single-cell box girder by Nakai and Yoo is expanded herein to multicell box girders. The eccentric load is decomposed in the expanded method into flexural, torsional, and multimode distortional forces by using the force equilibrium. From the force decomposition, the combined global responses of multicell box girders can be resolved into separate responses and the distortional response which is of primary concern herein can be obtained separately. It is shown from a series of extensive comparative studies using three box girder bridge models that the expanded method produces accurate decomposed results. Noting that the separate consideration of individual global response is of paramount importance for optimized multicell box girder design, it can be said that the proposed expanded method is extremely useful for practicing engineers.
This paper presents the analysis results to evaluate the application of separation sleeper boot of turnout in concrete track in subway. An analysis includes the dynamic load on turnout-bridge and the ballast improvement method of upbound and down line independent girder in servicing line. From the results, the aspect and the property of separation sleeper boot of turnout are evaluated. FE analysis explain the relationship between independent bridge and track behaviour of dynamic loads. The assessment of application based on FE analysis results in a good improvement method of servicing subway line is proposed.
본 논문에서는 편재하된 하중이 작용하는 제형 다실 박스거더의 정확한 뒤틀림 거동규명을 위해 3차원 쉘 요소를 사용한 해석법이 제안된다. 쉘 요소를 사용한 독립적인 뒤틀림 해석을 위해서는 정확한 뒤틀림 하중을 산정해야 하는데 본 논문에서는 정역학적인 힘의 평형조건 및 중첩의 원리를 토대로 작용하는 편재하된 하중을 제형 다실 박스거더의 주요한 거동을 유발하는 하중들로 분해하는 하중분해식을 유도하였다. 제안된 하중분해식에 의해 편재하된 하중은 휨과 비틂 그리고 뒤틀림 거동을 유발하는 하중들로 분해되고 이렇게 분해된 하중들을 쉘 요소에 적용하면 각 거동의 독립적인 해석결과를 얻을 수 있다. 이러한 독립적인 해석법은 다실 박스거더의 주요 거동의 역학적 특성을 이해하는 데 매우 유용할 것이고 특히 박스거더의 뒤틀림 거동에 대해 명확히 규명할 수 있는 기반을 마련할 수 있을 것이다. 그리고 현장의 설계자가 복잡한 뒤틀림 상수들을 계산하지 않고도 간단한 쉘요소 모델을 이용하여 독립적인 뒤틀림 해석을 수행할 수 있도록 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.
This study has focused on aerodynamics for a wind-resistance design about the single and tandem box girder sections to realize a super-long span bridge in the near future. Three-dimensional static analysis of flows around the fundamental single and tandem box girder sections with fairing is carried out by means of the IBTD/FS finite element technique with LES turbulence model. As the results of the analysis, computations have verified aerodynamic characteristics of both sections by the histories of aerodynamic forces, the separation and reattachment flow patterns and the surface pressure distributions. The relationship between the section shapes and the aerodynamic characteristics is also investigated in both sections. And the mechanism about the generation of fluctuating aerodynamic forces is discussed.
The program which could determine cross-sectional dimension of the prestressed concrete box girder bridges at the stage of preliminary design was developed using the optimal technique in this study. It could minimize the cost required in the design of box girder bridges and the construction with the full staging method. Objective cost function consisted of six independent variables such as height of cross-section, jacking force and thickness of web and bottom flange. The SUMT(Sequntial Unconstrained minimization Technique) was used to solve the constrained nonlinear minimization optimal problem. Using the program developed in this study, optimum design was performed for existing bridges with one cell cross section of constant depth. The result verify the compatibility of the program.
This paper describes an in-depth analysis on flexural strength of a girder-deck system experiencing a strand debonding damage with various strengthening systems, based on finite element software ABAQUS. A detailed finite element analysis (FEA) model was developed and verified against the relevant experimental data performed by other researchers. The proposed analytical model showed a good agreement with experimental data. Based on the verified FE model, over a hundred girder-deck systems were investigated with the consideration of following variables: 1) debonding level, 2) span-to-depth ratio (L/d), 3) strengthening type, 4) strengthening material thickness. Based on the data above, a new detailed analytical model was developed and proposed for estimating residual flexural strength of the strand-debonding damaged girder-deck system with strengthening systems. It was demonstrated that both finite element model and analysis model could be used to predict flexural behaviors for debonding damaged prestressed girder-deck systems. Since the strands are debonding from surrounding concrete over a certain zone over the length of the beam, the increase of strain in strands can be linked with a ratio ψ, which is Lp/c. The analytical model was proposed and developed regarding the ratio ψ. By conducting procedure of calculating ψ, the ψ value varies from 9.3 to 70.1. Multiple nonlinear regression analysis was performed in Software IBM SPSS Statistics 27.0.1 to derive equation of ψ. ψ equation was curved to be an exponential function, and the independent variable (X) is a linear function in terms of three variables of debonding level (λ), span length (L), and amount of strengthening material (As). The coefficient of determinate (R2) for curve fitting in nonlinear regression analysis is 0.8768. The developed analytical model was compared to the ultimate capacities computed by FEA model.
An analytical method considering axial equilibrium is proposed for the short- and long-term analyses of shear lag effect in reinforced concrete (RC) box girders. The axial equilibrium of box girders is taken into account by using an additional generalized displacement, referred to as the longitudinal displacement of the web. Three independent shear lag functions are introduced to describe different shear lag intensities of the top, bottom, and cantilever plates. The time-dependent material properties of the concrete are simulated by the age-adjusted effective modulus method (AEMM), while the reinforcement is assumed to behave in a linear-elastic fashion. The differential equations are derived based on the longitudinal displacement of the web, the vertical displacement of the cross section, and the shear lag functions of the flanges. The time-dependent expressions of the generalized displacements are then deduced for box girders subjected to uniformly distributed loads. The accuracy of the proposed method is validated against the finite element results regarding the short- and long-term responses of a simply-supported RC box girder. Furthermore, creep analyses considering and neglecting shrinkage are performed to quantify the time effects on the long-term behavior of a continuous RC box girder. The results show that the proposed method can well evaluate both the short- and long-term behavior of box girders, and that concrete shrinkage has a considerable impact on the concrete stresses and internal forces, while concrete creep can remarkably affect the long-term deflections.
A moment-independent importance measure analysis approach was introduced to quantify the effects of structural uncertainty parameters on probabilistic seismic demands of simply supported girder bridges. Based on the probability distributions of main uncertainty parameters in bridges, conditional and unconditional bridge samples were constructed with Monte-Carlo sampling and analyzed in the OpenSees platform with a series of real seismic ground motion records. Conditional and unconditional probability density functions were developed using kernel density estimation with the results of nonlinear time history analysis of the bridge samples. Moment-independent importance measures of these uncertainty parameters were derived by numerical integrations with the conditional and unconditional probability density functions, and the uncertainty parameters were ranked in descending order of their importance. Different from Tornado diagram approach, the impacts of uncertainty parameters on the whole probability distributions of bridge seismic demands and the interactions of uncertainty parameters were considered simultaneously in the importance measure analysis approach. Results show that the interaction of uncertainty parameters had significant impacts on the seismic demand of components, and in some cases, it changed the most significant parameters for piers, bearings and abutments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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