The application of high performance materials for the deck can represent a fair alternative to reduce the weight of the deck and improve the econimic efficiency of the bridge even if high performance materials are costly. In UHPC(Ultra High Performance Concrete) bridges, it is necessary to verify that exiting headed stud can be used to transfer longitudinal shear forces across the steel-concrete interface. In this paper, the push-out tests are performed to analisys the composite behavior between UHPC bridge deck and steel girder. The ultimate strength of test specimens is proportional to the diameter of headed studs in push-out test for static loading. Test results show that the shear strength of headed stud is improved for the case of normal concrete bridge decks.
Ji, Gu Sam;Kim, Choong Eon;Shin, Dong Ki;Choi, Dong Ho
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.33
no.2
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pp.423-431
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2013
The k-factor method has been widely used in design of steel-concrete composite bridges to determine indeterminate stresses. The accuracy of k-factor method is examined by a comparative analysis with the equivalent load method in a continuous 2-span composite bridge. To improve the accuracy, the direction of creep stress has to be modified and the variety of section must be considered. This paper suggests j-factor method which can improve the accuracy of k-factor method with simple modification.
Im, Seok Been;Cloudt, Harding C.;Fogle, Jeffrey A.;Hurlebaus, Stefan
Smart Structures and Systems
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v.12
no.3_4
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pp.427-440
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2013
A growing need has developed in the United States to obtain more specific knowledge on the structural integrity of infrastructure due to aging service lives, heavier and more frequent loading conditions, and durability issues. This need has spurred extensive research in the area of structural health monitoring over the past few decades. Several structural health monitoring techniques have been developed that are capable of locating damage in structures using modal strain energy of mode shapes. Typically in the past, bending strain energy has been used in these methods since it is a dominant vibrational mode in many structures and is easily measured. Additionally, there may be cases, such as pipes, shafts, or certain bridges, where structures exhibit significant torsional behavior as well. In this research, torsional strain energy is used to locate damage. The damage index method is used on two numerical models; a cantilevered steel pipe and a simply-supported steel plate girder bridge. Torsion damage indices are compared to bending damage indices to assess their effectiveness at locating damage. The torsion strain energy method is capable of accurately locating damage and providing additional valuable information to both of the structures' behaviors.
Kim, Jeong Hun;Kim, Kyoung Yul;Lee, Jeong Hwa;Kim, Kyung Sik;Kang, Young Jong
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.26
no.2
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pp.91-103
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2014
High performance steel for bridges(HSB 800) with a minimum tensile stress of 800MPa was recently developed. However, the study for local buckling behavior of plate girders considering interactive effects of flanges and webs is still insufficient. In this study, the flange local buckling(FLB) strength of plate girders with HSB 800 was evaluated by nonlinear finite element analysis. The flanges and webs of plate girders having I-section were modeled as 3D shell elements in the nonlinear analysis. Initial imperfection and residual stress were imposed on the plate girder. The high performance steel was modeled as a multi-linear material. Thus, parametric study of compression flanges with a compact, noncompact and slender web was performed. The flange local buckling behavior of plate girders was analyzed, and the nonlinear analysis results were compared with the nominal flexural strength of both AASHTO LRFD(2012) and KHBDC LSD(2012) codes.
In this study, a new type of isolation bearing is proposed by combining S-shaped steel plate dampers (SSDs) with a spherical steel bearing, and the seismic control effect of a five-span standard high-speed railway bridge is investigated. The advantages of the proposed S-shaped steel damping friction bearing (SSDFB) are that it cannot only lengthen the structural periods, dissipate the seismic energy, but also prevent bridge unseating due to the restraint effectiveness of SSDs in the large relative displacements between the girders and piers. This study first presents a detailed description and working principle of the SSDFB. Then, mechanical modeling of the SSDFB was derived to fundamentally define its cyclic behavior and obtain key mechanical parameters. The numerical model of the SSDFB's critical component SSD was verified by comparing it with the experimental results. After that, parameter studies of the dimensions and number of SSDs, the friction coefficient, and the gap length of the SSDFBs were conducted. Finally, the longitudinal seismic responses of the bridge with SSDFBs were compared with the bridge with spherical bearing and spherical bearing with strengthened shear keys. The results showed that the SSDFB can not only significantly mitigate the shear force responses and residual displacement in bridge substructures but also can effectively reduce girder displacement and prevent bridge unseating, at a cost of inelastic deformation of the SSDs, which is easy to replace. In conclusion, the SSDFB is expected to be a cost-effective option with both multi-stage energy dissipation and restraint capacity, making it particularly suitable for seismic isolation application to high-speed railway bridges.
Jung, Kwang-Hoe;Lee, Sang-Hyu;Yi, Jong-Won;Choi, Ji-Hun;Kim, Jang-Ho Jay
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.25
no.1
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pp.63-72
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2013
HTB (hybrid truss bridge) steel truss webs instead of concrete webs in prestressed box girder bridges has been widely used in, because of its structural benefit such as relatively less self-weight and good aesthetics due to open web structure. Since the core technology of this bridge is the connection system between concrete slabs and steel truss members, several connection systems were proposed and experimentally evaluated. Also, the selected joint system was applied to the real bride design and construction. The researches were performed on the connection system, since it can affect the global behavior of this bridge such as flexural and fatigue behaviors as well as the local behavior around the connection region. The evaluation study showned that HTB applied to a curved bridge or a eccentric loading bridge, characteristic has a weak torsional capacity compared to an ordinary PSC box girder bridges due to the open structure of HTB. In this study, three box shaped hybrid truss specimens were made and the torsional test and evaluation for them were performed in order to find out the torsional behavior of HTB according to the connection system.
In the case of the superstructure which is consist of two I girders and slab, the section can behave as II section, so that the neutral axis with respect to out of plane direction flexure can be regarded as major axis. Therefore in-plane flexural mode might govern the free vibration mode. Meanwhile, horizontally curved girders always experience not only bending moments but also torsional moments although the primary load is usually supposed to be gravitational load. The interaction due to bending and torsional moments make the behavior complicated and torsional mode may govern the free vibration mode. In other words, structure can have different dynamic characteristic due to its initial curvature. In this research, using 3-dimensional sell elements, free-vibration analyses are carried out due to initial curvature. The analysis models are assumed to be composite and non-composite and finally natural frequency and eigen mode are discussed.
A structural reliability analysis of fatigue truck model for fatigue failure of highway steel bridges was performed by applying the Miner's fatigue damage rule expressed as a function of various random variables affecting fatigue damage. Among the variables, the statistical parameters for equivalent moment, impact factor, and loadometer were obtained by analyzing recently measured domestic traffic data, whereas the parameters on fatigue strength, girder distribution factor, and headway factor of the measured data available in the literature were used. The effects of various fatigue truck models, fatigue life, ADTT, fatigue detail category, loadometer, and gross vehicle weight of fatigue truck on the reliability index of fatigue damage were analyzed. It is expected that the analytical results presented herein can be used as a basic background material in the calibration of both fatigue design truck and fatigue load factor of LRFD specification.
This paper presents a research work for the evaluation of the nominal flexural strength of composite girders in positive bending region. Current predicting equations for the nominal flexural strength of composite girders in the 2012 version of the Korea Bridge Design Codes based on Limit State Design Method are able to apply for the composite girders with conventional structural steels. For applying composite girders with high yield strength steels of HSB800 as well as HSB600, there is a need for improving the current predicting equations. In order to investigate the nominal flexural strength of composite girders, previous research works are carefully reviewed and parametric study using a moment-curvature analysis program is conducted to evaluate the ultimate moment capacity and the ductility of a wide range of composite girders. Based on the results of the parametric study, less conservative nominal flexural strength design equations are proposed for conventional composite girders. In addition, new design equations for predicting the nominal flexural strength of composite girders with HSB600 and HSB800 high-performance steels are provided.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.1
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pp.1-7
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2020
Although the temperature load is an important load among the various loads affecting the behaviors of general rahmen-type temporary bridges (GRTB), no study of the thermal load has been carried out. In the case of GRTB, horizontal displacement should be free, and the generated internal force should be minimized to reduce stress due to a temperature load. Sliding girder type bridge (SGTB) allows the axial deformation due to thermal load, and decreases the axial stress and delivers bending stress. This study examined the temperature behavior of an SGTB. Structural analysis was carried out for four types of spans (eq, 10, 20, 30, and 40m) and three types of pier heights (eq, 2, 4, and 6m) along with the GRTB. The applied loads were a fixed vertical load and an axial temperature load. The friction coefficient was 0.4, which is a representative value of a steel girder. Consequently, the stress of the SGTB increased with increasing span length, regardless of the temperature load. The stress of the GRTB increased with increasing temperature and span length. Compared to the GRTB, the stress of the SGTB decreased by 20% to 50% at the center of the girder and by 50% to 90% at the bottom of the pier. This could secure the structural efficiency compared to the GRTB with the same specifications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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