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[국내논문] 이동하중을 받는 사장교의 거동비교
Comparative study on the cable stayed bridge under moving load state 원문보기

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.13 no.2 = no.36, 2017년, pp.258 - 266  

Sung, Ikhyun (Department of Civil Engineering, Hanseo University)

초록
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사장교는 특수목적으로 장 경간을 갖는 교량이다. 긴 경간으로 인하여 차량의 이동하중에 대한 동적응답이 매우 특별하다. 거동역시도 비선형을 갖고 있어 설계에 어려움이 많은 형식이다. 연구에서 다양한 차량하중을 고려하여 사장교의 응답을 구하고 장 경간 교량의 이동하중에 대한 거동을 파악한다. 특히, 한 방향과 양방향에 대한 하중이 속도를 가지고 이동할 때 교량의 부재에 대한 거동은 케이블의 유연성에 기인하는 것으로 나타났다. 차량하중의 영향은 케이블의 진동과 함께 수직변형을 증폭하는 경향을 나타내므로 케이블과 바닥판의 동적거동을 포함한 분석이 보다 효과적임을 알 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Cable-stayed bridges are bridges with long spans for special purposes. Due to the long span, the dynamic response of the vehicle to the moving load is very special. The behavior also has nonlinear, which makes it difficult to design. In this study, the responses of cable - stayed bridges are conside...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 이러한 변위벡터{D}의 비선형 방정식을 풀기 위하여 수치해석기법을 도입하게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 사장교의 비선형성을 고려하기 위하여 비선형 정적해석을 수행한 후 사하중상태하에서 접선강도행렬을 구하여 이를 Fig. 1.과 같이 동적해석의 기준점으로 사용하도록 하였다.
  • 그리고 차축의 수는 4개로 제한되며 교량의 전체길이에 대하여 일정속도를 갖는다고 가정하였다. 트럭하중의 동시통과를 고려할 경우와 단위하중 혹은 한대의 트럭통과의 경우를 비교하여 응답의 차이를 비교해 보고자 한다. 그러므로 하중재하의 경우는, ① 단위하중의 이동 ② 표준 트럭 하중 DB241대의 이동(Fig.

가설 설정

  • 그러나 연구자들에 의하면 만약 노면상태가 양호하다면 이동차량하중에 대한 전체교량의 응답에서 차량자체 응답은 극히 미약하므로 그 영향은 무시할 수 있다고 하였다. 따라서 본 연구의 대상인 사장교모델에서 교량의 노면이 평탄하다고 가정하여 이러한 차량의 진동을 고려않고 일련의 집중이동하중이 바닥판에 수직하게 작용한다고 이상화하여 수행하였다. 이동하중을 재하하기 위하여 transient dynamic해석을 수행하고 여기에 차량의 이동하중을 time history data(Fig.
  • 여기서 차량의 속도 ,차선 수 및 양방향재하가 고려되도록 하였고 또한 한 대의 차량과 함께 다수의 차량 진행도 적용할 수 있도록 하였다. 그리고 차축의 수는 4개로 제한되며 교량의 전체길이에 대하여 일정속도를 갖는다고 가정하였다. 트럭하중의 동시통과를 고려할 경우와 단위하중 혹은 한대의 트럭통과의 경우를 비교하여 응답의 차이를 비교해 보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사장교란 무엇인가? 사장교는 특수목적으로 장 경간을 갖는 교량이다. 긴 경간으로 인하여 차량의 이동하중에 대한 동적응답이 매우 특별하다.
차량하중의 영향은 어떤 경향으로 케이블과 바닥판의 동적거동을 포함한 분석이 보다 효과적임을 알 수 있는가? 특히, 한 방향과 양방향에 대한 하중이 속도를 가지고 이동할 때 교량의 부재에 대한 거동은 케이블의 유연성에 기인하는 것으로 나타났다. 차량하중의 영향은 케이블의 진동과 함께 수직변형을 증폭하는 경향을 나타내므로 케이블과 바닥판의 동적거동을 포함한 분석이 보다 효과적임을 알 수 있다.
사장교에서 케이블의 역할을 다시 생각하게 하는 계기가 된 것은? 최근 사장교는 하부공간에 대한 활용이 요구되는 장소에서 공간 확보를 위하여 적용되는 특수교량으로 도심근교에 주로 건설되었다. 케이블로 지지된 교량에서 케이블의 역할은 주 부재로 교량의 안전과 강도 및 지지의 대부분 역할에 매우 중요한 기능을 담당하고 있으나 외관으로는 다른 부재에 비하여 가늘고 얇은 형태로 인하여 기능에 대한 공학적 검증과 안전에 대한 담보가 필요한 부재이다. 더욱이 근래에 평택과 당진을 이어주는 서해대교에서 낙뢰로 인한 케이블 파단이 발생하여 오랫동안 통행차단이 발생한 바가 있다. 이는 사장교에서 케이블의 역할을 다시 생각하게 하는 계기가 되었다.
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참고문헌 (11)

  1. Ermopoulos, J. C., Vlahinos, A. S., & Wang, Y. C. (1992). Stability analysis of cable-stayed bridges. Computers & structures, 44(5), 1083-1089. 

  2. Adeli, H., Weaver, W., & Gere, J. M. (1978). Algorithms for nonlinear structural dynamics. Journal of the Structural Division, 104(2), 263-280. 

  3. Klaus-J ?rgen.Bathe. (1982). Finite element procedures in engineering analysis. Prentice-Hall. 

  4. Bathe, K. J., & Gracewski, S. (1981). On nonlinear dynamic analysis using substructuring and mode superposition. Computers & Structures, 13(5-6), 699-707. 

  5. Clough, R. W., & Wilson, E. L. (1979). Dynamic analysis of large structural systems with local nonlinearities. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 17, 107-129. 

  6. Ernst, M. J. (1965). The E-Modulus of Cables Considering the Deflection. Der Bauigenieur, 40(2), 52-55. 

  7. Fleming, J. F., Zenk, J. D., & Wethyavivorn, B. (1983). Static and dynamic analysis of cable-stayed bridges. Department of Civil Engineering, School of Engineering, University of Pittsburgh. 

  8. Rajaraman, A. (1980). Nonlinear analysis of cable-stayed bridges. IABSE Proceedings Mem AIPC IVBH Abhandlungen, 80(P-37/80). 

  9. Irvine, H. M., & Irvine, M. (1992). Cable structures (No. Sirsi) i9780486671277). 

  10. Khalifa, M. A. (1993). Parametric study of cable-stayed bridge response due to traffic-induced vibration. Computers & structures, 47(2), 321-339. 

  11. HIKAMI, Y. (1986). Rain vibrations of cables in cable-stayed bridge. Wind Engineers, JAWE, 1986(27), 17-28. 

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