강재의 고강도화 및 경량화가 실현되고 토목기술이 발달함에 따라 장경간 형식의 교량 건설이 증가하면서 새로운 형식의 교량구조가 대두되고 있다. 이와 더불어 교량의 미관에 대한 중요성이 증가되면서 장경간 아치교의 건설이 증가하는 추세이다.
아치교는 작용하중을 지점까지 축방향 압축력으로 전달하는 구조적 특성으로 일반거더교에 비하여 아치리브에 큰 축응력이 발생하게 된다. 따라서 아치리브 단면력을 효율적으로 경감시켜 구조적 효율성을 향상시키는 아치 구조형식에 대한 연구가 필요하다. 본 논문은 외부아치리브 및 보강거더에 모멘트와 축력이 발생하는 로제식 아치교를 일반아치라고 정의하고 일반아치에 두 개의 내부아치를 추가하여 보강거더와 외부아치리브를 연결하는 다중아치로 정의하여 두 가지 아치교의 구조거동을 비교분석하였다.
다중아치의 경간-라이즈 비를 ...
강재의 고강도화 및 경량화가 실현되고 토목기술이 발달함에 따라 장경간 형식의 교량 건설이 증가하면서 새로운 형식의 교량구조가 대두되고 있다. 이와 더불어 교량의 미관에 대한 중요성이 증가되면서 장경간 아치교의 건설이 증가하는 추세이다.
아치교는 작용하중을 지점까지 축방향 압축력으로 전달하는 구조적 특성으로 일반거더교에 비하여 아치리브에 큰 축응력이 발생하게 된다. 따라서 아치리브 단면력을 효율적으로 경감시켜 구조적 효율성을 향상시키는 아치 구조형식에 대한 연구가 필요하다. 본 논문은 외부아치리브 및 보강거더에 모멘트와 축력이 발생하는 로제식 아치교를 일반아치라고 정의하고 일반아치에 두 개의 내부아치를 추가하여 보강거더와 외부아치리브를 연결하는 다중아치로 정의하여 두 가지 아치교의 구조거동을 비교분석하였다.
다중아치의 경간-라이즈 비를 매개변수로 선정하여 단면력과 고유진동수를 비교분석하여 최적형상을 결정하였다. 다중아치의 최적형상을 결정한 후 유한요소해석을 수행하여 다중아치와 일반아치의 정적 및 동적 구조거동을 비교분석하였다. 정적거동 비교를 위하여 도로교 설계기준 DB-24하중을 3개의 집중하중으로 모사하여 처짐과 단면력에 대한 영향선 해석을 수행하였고 동적거동 비교를 위하여 자유진동해석을 통한 고유진동수 및 고유진동모드를 분석하였다. 또한, 이동하중 해석을 수행하여 동적 응답 및 동적확대계수를 분석하였다.
정적거동에서 처짐과 단면력 감소로 인한 다중아치의 구조적 효율성을 확인하였고 자유진동해석에서 다중아치의 고유진동수가 일반아치보다 크게 나타남으로써 다중아치의 효율적인 강성도 증가를 확인하였다. 이동하중해석에서 일반아치보다 다중아치의 동적응답이 안정적임을 알 수 있으며 동적 안정성 확보에 유리할 것으로 판단된다. 따라서 다중아치의 구조거동이 일반아치보다 효율적인 것으로 판단된다.
강재의 고강도화 및 경량화가 실현되고 토목기술이 발달함에 따라 장경간 형식의 교량 건설이 증가하면서 새로운 형식의 교량구조가 대두되고 있다. 이와 더불어 교량의 미관에 대한 중요성이 증가되면서 장경간 아치교의 건설이 증가하는 추세이다.
아치교는 작용하중을 지점까지 축방향 압축력으로 전달하는 구조적 특성으로 일반거더교에 비하여 아치리브에 큰 축응력이 발생하게 된다. 따라서 아치리브 단면력을 효율적으로 경감시켜 구조적 효율성을 향상시키는 아치 구조형식에 대한 연구가 필요하다. 본 논문은 외부아치리브 및 보강거더에 모멘트와 축력이 발생하는 로제식 아치교를 일반아치라고 정의하고 일반아치에 두 개의 내부아치를 추가하여 보강거더와 외부아치리브를 연결하는 다중아치로 정의하여 두 가지 아치교의 구조거동을 비교분석하였다.
다중아치의 경간-라이즈 비를 매개변수로 선정하여 단면력과 고유진동수를 비교분석하여 최적형상을 결정하였다. 다중아치의 최적형상을 결정한 후 유한요소해석을 수행하여 다중아치와 일반아치의 정적 및 동적 구조거동을 비교분석하였다. 정적거동 비교를 위하여 도로교 설계기준 DB-24하중을 3개의 집중하중으로 모사하여 처짐과 단면력에 대한 영향선 해석을 수행하였고 동적거동 비교를 위하여 자유진동해석을 통한 고유진동수 및 고유진동모드를 분석하였다. 또한, 이동하중 해석을 수행하여 동적 응답 및 동적확대계수를 분석하였다.
정적거동에서 처짐과 단면력 감소로 인한 다중아치의 구조적 효율성을 확인하였고 자유진동해석에서 다중아치의 고유진동수가 일반아치보다 크게 나타남으로써 다중아치의 효율적인 강성도 증가를 확인하였다. 이동하중해석에서 일반아치보다 다중아치의 동적응답이 안정적임을 알 수 있으며 동적 안정성 확보에 유리할 것으로 판단된다. 따라서 다중아치의 구조거동이 일반아치보다 효율적인 것으로 판단된다.
Due to high strength and light weight of steel materials and growth of analysis methods, steel arch bridges with long span could have been constructed. Members of arch bridges have excessive member forces because of structure feature that the loads are delivered to supports as axial compressive forc...
Due to high strength and light weight of steel materials and growth of analysis methods, steel arch bridges with long span could have been constructed. Members of arch bridges have excessive member forces because of structure feature that the loads are delivered to supports as axial compressive forces of arch ribs. Accordingly, research for arch types which can reduce the member force effectively is needed. In this study Lohse-acrh bridge which has moment and axail forces in arch rib and stiffened plate girder is defined 'single arch'. And multiple arch bridge which can enhance structure efficiency by connecting arch rib and stiffened plate girder using two inner arches is presented as a new type arch bridge.
The most optimum shape of multiple arch bridge is determined by analyzing member force and natural frequency with rise-span ratio parameter. After that, static and dynamic behavior was analyzed by finite element method. For comparison of static behavior, influence line analysis as for displacements and member forces is executed. For comparison of dynamic behavior, natural frequency and vibration mode were analyzed. Also, dynamic response and dynamic magnification factor was analyzed with moving load analysis
In static behavior, the structure efficiency of multiple arch was confirmed with decrease in displacements and member forces. And in free vibration analysis, efficient stiffness increase was confirmed because natural frequency of multiple arch bridge larger than that of single arch. In moving load analysis, dynamic response of multiple arch is more stable than that of single arch. Now to conclude, because of these characteristics of structure behavior, multiple arch is more efficient than single arch.
Due to high strength and light weight of steel materials and growth of analysis methods, steel arch bridges with long span could have been constructed. Members of arch bridges have excessive member forces because of structure feature that the loads are delivered to supports as axial compressive forces of arch ribs. Accordingly, research for arch types which can reduce the member force effectively is needed. In this study Lohse-acrh bridge which has moment and axail forces in arch rib and stiffened plate girder is defined 'single arch'. And multiple arch bridge which can enhance structure efficiency by connecting arch rib and stiffened plate girder using two inner arches is presented as a new type arch bridge.
The most optimum shape of multiple arch bridge is determined by analyzing member force and natural frequency with rise-span ratio parameter. After that, static and dynamic behavior was analyzed by finite element method. For comparison of static behavior, influence line analysis as for displacements and member forces is executed. For comparison of dynamic behavior, natural frequency and vibration mode were analyzed. Also, dynamic response and dynamic magnification factor was analyzed with moving load analysis
In static behavior, the structure efficiency of multiple arch was confirmed with decrease in displacements and member forces. And in free vibration analysis, efficient stiffness increase was confirmed because natural frequency of multiple arch bridge larger than that of single arch. In moving load analysis, dynamic response of multiple arch is more stable than that of single arch. Now to conclude, because of these characteristics of structure behavior, multiple arch is more efficient than single arch.
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