• Steel and Composite Structures
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• 제9권4호
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• pp.303-323
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• 2009

Charts for the bending moments in the closed rib orthotropic deck plate are derived, based on the method originally introduced by Pelikan and Esslinger. New charts are done for EN 1991-2 traffic load distribution schemes. The governing Huber plate equation is solved utilizing Fourier series for various bridge deck plate boundary conditions. Bending moments are given as a function of deck plate rigidities and span length between cross beams. Old diagrams according to DIN 1072, the new ones according to EN 1991-2 and FE analyses results are compared. For typical bridge orthotropic deck plates, it can be concluded that the new EN 1991-2 traffic loads produce larger mid-span bending moments when two lane schemes are used, then those of DIN 1072. For support moments, DIN 1072 gives larger values for any number of lanes, especially under span lengths of 5m. The relevant differences are up to 25%.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1084-1089
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• 2004

Recently, Orthotropic steel deck bridges, which have long span decks, have been regarded as one of economical as well as durable bridge types. However, Orthotropic steel deck bridge is used by a lot of welding, which may cause welding defect and deformation of connections. This kind of system happens some damages by the fatigue cracks of welding. The cross-connection of longitudinal rib and transversal rib is one of the weakest point because of the fatigue. The secondary stresses which are from the out-plane deformation of transversal rib and the torsion of longitudinal rib make the topical stress concentration phenomenon. But, it is principle that a Bulkhead Plate is not established in the domestic design standard. Therefore, it is estimated that a study for the installing of Bulkhead Plate is needed. This study with considering these circumstances proves efficiency of Bulkhead Plate and will be presented optimal design details through finite element analysis according to change the geometrical system of Bulkhead Plate and the cross-connection area of longitudinal and transversal rib

• 한국도로학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.103-110
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• 2013

PURPOSES: The objective of this study is to analyze and evaluate the behavior of orthotropic steel bridge deck pavement using three-dimensional finite element analysis and full-scale wheel load testing. METHODS: Since the layer thickness and material properties used in the bridge deck pavement are different from its condition, it is very difficult to measure and access the behavior of bridge deck pavement in the field. To solve this problem, the full-scale wheel load testing was conducted on the PSMA/Mastic bridge deck pavement and the deflection of bridge deck and horizontal tensile strain on top of pavement were measured under the loading condition. Three-dimensional finite element analysis was conducted to predict the behavior of bridge deck pavement and the predicted deflection and tensile strain values are compared with measured values from the wheel loading testing. RESULTS: Test results showed that the predicted deflections are 10% lower than measured ones and the error between predicted and measured horizontal tensile strain values is less than 2% in the critical location. CONCLUSIONS: The fact indicates that the proposed the analysis is found to be accurate for estimating the behavior of bridge deck pavements.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.101-108
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• 2012

강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판이 사용되며, 가로 세로리브 및 가로보 등의 구조부재가 용접에 의해 복잡한 형상으로 조립되므로 용접에 의한 변형과 결함이 발생할 가능성이 매우 높고, 용접연결부에서의 응력 상태가 매우 복잡하다. 또한 실제 강바닥판 교량에서의 피로균열은 주부재보다 2차부재와의 용접연결부에서 발생되고 있다. 그러나 강바닥판교량 설계시에는 대부분 주부재에 대한 응력 평가가 이루어지고 있으며, 피로균열이 발생하는 구조상세에 대한 상세 응력 평가 및 특성 분석은 거의 검토되고 있지 있다. 본 연구에서는 공용년수 29년된 개단면 세로리브를 가진 강바닥판을 대상으로 피로균열의 원인을 조사하고, 재하시험 및 실교통류 흐름하에서의 현장계측을 통하여 대상 교량의 피로안전성을 검토하였다. 또한 피로균열이 발생된 세로리브 및 다이아프램의 용접부를 대상으로 격자해석 및 상세해석 모델을 사용하여, 이들 구조상세에 대한 영향면해석을 이용하여 이동하중에 따른 거동 특성을 조사하고, 대상교량의 피로균열 발생 원인을 규명하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.1-9
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• 2013

PURPOSES: The purpose of this study is to evaluate physical properties, durability, fatigue resistance, and long-term performance of poly-urethane concrete (PU) which can be possible application of thin layer on long-span orthotropic steel bridge and to check structural stability of bridge structure. METHODS : Various tests of physical properties, such as flexural strength, tensile strength, bond strength and coefficient of thermal expansion tests were conducted for physical property evaluation using two types of poly urethane concrete which have different curing time. Freezing and thawing test, accelerated weathering test and chloride ion penetration test were performed to evaluate the effect of exposed to marine environment. Beam fatigue test and small scale accelerated pavement test were performed to assess the resistance of PU against fatigue damage and long-term performance. Structural analysis were conducted to figure out structural stability of bridge structure and thin bridge deck pavement system. RESULTS: The property tests results showed that similar results were observed overall however the flexural strength of PUa was higher than those of PUb. It was also found that PU materials showed durability at marine environment. Beam fatigue test results showed that the resistances of the PUa against fatigue damage were two times higher than those of the PUb. It was found form small scale accelerated pavement test to evaluate long-term performance that there is no distress observed after 800,000 load applications. Structural analysis to figure out structural stability of bridge structure and thin bridge deck pavement system indicated that bridge structures were needed to increase thickness of steel deck plate or to improve longitudinal rib shape. CONCLUSIONS: It has been known that the use of PU can be positively considered to thin layer on long-span orthotropic steel bridge in terms of properties considered marine environment, resistance of fatigue damage and long-term performance.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.98-106
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• 2011

강박스거더의 바닥틀은 바닥강판, 종방향 리브 및 횡방향 리브로 구성된다. 강바닥판 교량은 용접 접합부의 개소가 많고 중차량 접지하중과 반복응력의 증가에 의해 피로손상의 발생 가능성이 매우 높다. 일반적으로 강바닥판의 피로균열은 중차량 트럭하중의 반복적인 재하하중으로 인한 국부응력에 의하여 발생한다. 또한 중차량 통행량의 증가 및 통행차량의 대형화는 피로균열 발생 가능성을 촉진한다. 따라서 교량에 영향을 미치는 실제 통행 차량하중의 하중재하 패턴을 고려한 하중 접지면적에 따른 교량의 거동을 정확히 평가하는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 강바닥판 교량에서 통행 차량의 접지면적과 하중재하 효과를 고려하여 설계하중에 의한 접지면적과 실제 통행 차량의 접지면적을 유한요소해석을 통하여 비교 평가하였다. 유한요소해석은 강바닥판 교량의 4가지 하중 재하패턴에 대하여 수행하였다, 또한 해석은 다이아프램의 설치 유무에 따른 통행트럭의 접지면적 영향을 비교 평가하였다. 유한요소해석 결과, 실제 싱글타이어의 하중재하면적이 설계하중의 접지면적보다 보다 큰 국부응력을 보였고, 바닥강판은 전륜하중인 싱글타이어 재하에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 다이아프램의 설치 유무는 탄성영역에서 다이아프램 설치가 강바닥판 가로리브와 세로리브 교차부의 피로저항에 대한 구조성능 개선에는 효과가 없는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권2호
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• pp.357-374
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• 2015

Orthotropic decks composed of deck plate, ribs, cross beams and wearing surface are frequently used in industry to span long distances due to their light structures and load carrying capacities. As a result they are broadly preferred in industry and there are a lot of bridges of this type exist in the world. Nevertheless, some of them cannot sustain the anticipated service life and damages in form of cracks develop in steel components and wearing surface. Main reason to these damages is seen as the repetitive wheel loads, namely the fatigue loading. Solutions to this problem could be divided into two categories: qualitative and quantitative. Qualitative solutions may be new design methodologies or innovative materials, whereas quantitative solution should be arranging dimensions of deck structure in order to resist wheel loads till the end of service life. Wearing surface on deck plate plays a very important role to avoid or mitigate these damages, since it disperses the load coming on deck structure and increases the bending stiffness of deck plate by forming a composite structure together with it. In this study the effect of Elastic moduli, Poisson ratio and thickness of wearing surface on the stresses emerged in steel deck and wearing surface itself is investigated using a FE-model developed to analyze orthotropic steel bridges.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.395-402
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• 2002

본 연구는 강상판교량의 합리적인 설계를 위한 다목적 최적설계 방법을 제안하였다. 다목적 최적설계 방법은 기존의 제작비용만을 목적함수로 사용하는 최적설계와는 달리 제작비용과 처짐을 동시에 고려함으로써 보다 합리적인 설계를 유도하고자 하였다. 강상판교량은 많은 부재를 가지고 있고 구조거동이 복잡한 이유로 기존의 최적설계 알고리즘을 이용하면 매우 비효율적이다. 따라서, 매우 효율적인 다단계 최적설계를 이용하였다. 강상판교량의 합리적이고 경제적인 설계를 위해 최적의 제작비용과 처짐과의 관계를 파레토 곡선으로 표현하고 이를 이용하여 합리적인 설계 수준을 정하는 척도로 사용하였다. 이러한 방법은 기존의 단일목적 최적설계에 비해 매우 합리적인 설계결과를 얻을 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.417-426
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• 2006

최근에 강바닥판 교량에서 여러 가지 피로손상이 보고되고 있는데, 이들 대부분의 피로 손상은 윤하중의 직접 재하에 의한 강바닥판의 복잡한 구조거동에 기인한다. 따라서 본 연구에서는 강바닥판교의 세로 리브와 가로리브 용접이음부와 데크 플레이트와 세로리브 용접이음부의 피로손상원인을 구조해석에 의해 분석한 후, 피로를 고려한 구조상세를 제안하기 위해 데크 플레이트 두께, 가로리브 스켈럽 상세, 가로리브 이음길이를 변수로 하는 구조해석을 수행하였다. 이들 연구결과로부터 이들 구조상세에 대한 피로거동특성을 파악하고, 피로강도가 향상된 구조상세를 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.33-44
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• 2013

강바닥판의 구조상세에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있으나, 대부분의 연구가 표준형의 U-rib를 대상으로 실시되었을 뿐, 강바닥판 건설초기의 개단면리브형식에 대한 연구는 미진한 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 공용연수 31년된 개단면세로리브형식의 강바닥판 교량의 피로균열 발생 원인을 조사하기 위하여 실교통류하에서의 계측 데이터를 통하여 대상구조상세의 거동 특성을 분석하였다. 또한 상세구조해석을 통하여 대상교량을 통과하는 대표트럭하중을 추정하고, 상세영향면해석을 이용하여 대상구조상세의 응력 및 변형특성을 분석하였다. 이들 분석에 기초하여 피로균열이 발생된 대상구조상세의 보강방안을 제시하고, 이에 대한 타당성을 검증하였다. 연구결과, 개단면리브에서의 피로균열의 발생원인은 개단면부에서의 전단변형에 의한 응력증가 및 차량의 이동에 따른 교번응력의 발생에 기인하는 것으로 조사되었으며, 국부구조상세에 대한 피로설계에서는 구조상세의 거동특성이 충분히 반영된 상세해석에 근거한 설계를 실시하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.