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주케이블의 슬라이딩을 고려한 현수교의 시공단계 해석

Erection Sequence Analysis of Suspension Bridge Considering to Sliding of Main Cable

구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection, v.13 no.3 = no.55, 2009년, pp.164 - 172  

임성순 (서울시립대학교 토목공학과) ,  공민식 ((주)다산컨설턴트 구조부) ,  김병철 (서울시립대학교 토목공학과)

초록
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현수교는 주케이블이 목표하는 형상을 이루어 기하학적 강성을 갖도록 앵커, 새들과 같은 장치를 적용하고 있다. 지금까지의 연구에서는 두 장치를 모두 고정절점으로 단순화하여 해석하는 것이 일반적이었다. 그러나 새들의 경우 주케이블의 슬라이딩 현상이 발생할 수 있으며 이로 인하여 구조물의 응답이 달라진다. 특히 현수교의 시공단계 초기에 셋백로프를 철거하거나 셋백을 수행하지 않는 경우 새들 전후 주케이블의 장력 차이가 커지므로 슬라이딩이 발생하기 쉽다. 따라서 본 연구는 유한요소법을 이용한 케이블의 슬라이딩 해석방법을 제시하고 슬라이딩을 고려한 현수교의 시공단계별 해석을 수행하여 슬라이딩을 고려하지 않은 해석결과와 차이를 분석하였다. 슬라이딩을 고려한 해석을 통해 얻어진 결과는 구조물에 불리한 응답을 나타낼 수 있으므로 주케이블과 새들 사이의 슬라이딩을 고려한 해석은 필수적이다. 또한 본 연구의 슬라이딩 해석방법 및 해석결과는 이후 현수교의 설계와 시공시의 참고자료로 활용될 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Anchors and saddles are used to have sufficient geometrical rigidity and make target configuration of main cable of suspension bridge. Neglecting the sliding effect at saddles, points at them have been idealized as fixed nodes in lots of former studies. In general, sliding effects are reported to sh...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그 결과 슬라이딩 길이, 보요소 하부의 모멘트, 보 요소 상단의 수평변위 및 케이블의 최대 인장력에 대한 각각의 응답은 슬라이딩이 발생하는 케이블 구조물의 특성을 합리적으로 반영하고 있다고 판단된다. 따라서 본 연구는 상기 해석방법을 이용하여 현수교의 슬라이딩 현상을 고려한 시공단계 해석을 수행하였다.

가설 설정

  • 케이블의 슬라이딩을 고려한 정적 해석을 검증하기 위해 Fig. 1과 같이 4개의 탄성현수선 요소와 1개 의보 요소로 구성된 슬라이딩이 발생하는 구조물을 가정하였으며 각 부재의 부재력과 외부에서 작용하는 외력은 Fig. 2와 같다.
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참고문헌 (13)

  1. 공민식, 안찬혁, 임성순, "초기길이 수정법(ULMM)을이용한 케이블 장력 결정에 관한 연구", 구조물진단학회 논문집, 제12권, 2호, 2008, pp. 113-120 

  2. 김문영 외, "슬라이딩을 허용하는 다절점 케이블요소", 한국강구조학회 논문집, 제17권 4호, 2005, pp. 449-45 

  3. 김호경, "시공단계를 고려한 현수교의 3차원 해석", 서울대학교 박사학위논문, 1993 

  4. 신욱범, "자정식 현수교 케이블의 최적장력 결정", 서울시립대학교 박사학위논문, 2003 

  5. 임성순, "사장교의 케이블 초기장력 및 기준길이 결정에 관한 연구", 한국구조물진단학회 제9권, 2호, 2005,pp. 137-146 

  6. 장재순, "시공단계별 현수교 주케이블의 응력산정", 서울시립대학교 석사학위논문, 2008 

  7. 전범렬, 박정일, 이경찬, 장승필, "슬라이딩 효과를 고려한 탄성 현수선 케이블의 정적 거동에 대한 연구",대한토목학회 정기학술대회논문집, 2007, pp. 1700-1703 

  8. Desai, Y. M. et al., "Geometric nonlinear staticanalysis of cable supported structures", Computers & Structures, Vol. 29, 1988, pp. 1001-1009 

  9. Gambhir, M. L. and Batchelor, B., "A finiteelement for 3-D prestressed cable nets", Int. J. Num. Meth. Engrg., Vol. 11, 1977, pp.1699-1718 

  10. Gimsing, N. J., "Cable supported bridges :Concept and design, 2nd Ed.", John Wiley & Sons, 1997 

  11. Irvine, H. M., "Cable Structures", MIT Press 

  12. Ozdemir, H., "A finite element approach forcable problems", Int. J. Solids Structures,Vol. 15, 1979, pp. 427-437 

  13. Zhou, B. et al., "Finite element formulation for modeling sliding cable elements", Computers& Structures, Vol. 82, 2004, pp. 271-280 

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