무도상 교량은 레일을 이음매판으로 부설하여 사용하고 있어 과다한 충격이나 궤도 틀림 등의 발생 우려로 인하여 열차의 고속주행이 어려운 실정이다. 열차의 주행안정성을 확보하기 위해서는 상호작용에 영향을 미치는 인자를 분석하여 동적 안전성에 대하여 검토할 필요가 있다. 이 연구에는 열차가 운용중인 판형교량의 현장계측을 통하여 궤도 구조 및 주거더의 충격계수를 도출하고 이를 기존연구와 비교 및 참고하여 열차의 주행속도를 고려한 충격계수의 추정식을 산정하였다. 궤도의 충격계수 산정식은 기존 연구에서 제안한 식과 유사하게 산정되었으며, 무도상교량 거더의 충격계수 산정식과 일본의 철도교 충격계수 식과 비교한 결과, 일본의 철도교 충격계수 식은 본 연구에서 산정한 거더의 충격계수 1배수 식과 2배수 식 사이에 존재하는 것으로 나타났다.

I형 플레이트 거더는 장경간 구조물, 특히 장경간 교량 및 철도교에 자주 사용되며 리벳 또는 볼트 이음과 같은 방법으로 조립할 수 있고 강판을 용접하여 설계자가 원하는 크기의 거더를 제작할 수 있다. 리벳 또는 볼트를 이용한 연결방식은 시공 중 구조물의 내하력 저하 문제를 피할 수 있고 용접으로 제작된 거더에 비해 유지관리비용이 적다는 장점이 있다. 하지만, 리벳 또는 볼트연결의 경우 하중이 거더에 전달될 때 연결부 주위에 미끄러짐이 발생 할 수 있어 이로 인한 강도감소가 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 유한요소 해석 프로그램을 통해 I형 플레이트 거더의 볼트 이음부의 거동특성을 검토하였다. 또한 수직보강재의 간격이 거더의 강도에 미치는 영향에 대해 검토하였다.

Beam bracing is applied to prevent the relative displacement of the top and bottom flanges or to effectively control the twisting of the section, and the lateral stability of the beams are provided by lateral bracing, torsional bracing or a combination of both. Modular steel I-girders are laterally interconnected by torsional bracings that are installed to increase the resistance to lateral torsional buckling. In this paper, numerical parametric study was carried out by varying the crossbeam web height to examine the effects of the web torsional stiffness. Three-dimensional finite-element analysis using the commercial finite element software ABAQUS was obtained for the parametric numerical analyses of a series of feasible two-girder models, and the failure mode, lateral-torsional buckling strength and the moment-displacement behavior of the main girders was determined.

In this paper, we present the result of analytical investigation pertaining to the structural behavior of steel-concrete composite plate girder with arch-type web stiffener. In the arch-type web stiffener located in the compression side of web, infill concrete is cast to strengthen the arch-type stiffener and also to exert resisting force against compression force. This type of composite steel-concrete plate girder bridge is built and is in service. To understand the behavior thoroughly, analytical parametric study was conducted by using the finite element method. As a result it was found that the effect of arch-type stiffener with infill concrete is considerable for the design of such type composite girder bridge.

본 논문에서는 교량, 선박 등에 사용하고 해양환경을 고려한 알루미늄 합금(A6082-T-6) 플레이트 거더의 물리적 관계를 살펴보고자 한다. 플레이트 거더는 제품수명주기에 이동하중, 적재하중 등 같은 패치로딩을 경험하게 된다. 이 하중을 받는 알루미늄합금 플레이트 거더의 최종강도에 대해 다수 수치모형을 적용하여 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하고 회귀분석을 통해 예측식을 제안하였다. 예측식은 최종강도와 세장변수의 상관관계로 나타냈으며 세장변수가 낮을 경우(0-2.3) 약 9 % 정도 오차가 발생하며 높을 경우(2.3-4.0) 약 1-2 % 정도 오차가 발생하였다. 따라서 제안 예측식 적정성은 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.

본 연구에서는 실험 모형을 이용한 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하여 플레이트 거더의 파손모드와 최종하중을 예측하였다. 수치해석 모형의 붕괴모드는 재하 시 플랜지에서 소성 힌지가 형성되었으며 실험모형의 붕괴모드와 일치하였다. 또한, 웹에서 항복선이 형성되어 크리플링 붕괴모드가 발생하는 것을 관찰할 수 있었으며 각각의 실험모형과 수치모형 최종하중의 평균값 1.07, 표준편차 0.04, 변동계수 0.04로 선형성을 유지하였으며 전체 최종하중 결과도 대략 8 % 오차를 나타내었다. 이는 수치모형 결과가 실험 및 적용 기준에 매우 만족하고 양호한 결과를 도출하였다고 생각한다. 따라서 알루미늄합금 플레이트 거더의 최종하중 예측 시 실험 및 적용 기준과 함께 병행하여 적용을 한다면 이에 대한 합리적 안전수준을 유지한다면 더 효율적이고 경제적 알루미늄 합금 플레이트 거더의 파손모드 및 최종하중에 대해 예측할 수 있을 거라고 생각한다.

The special orthotropic plate theory is used for analysis of panels made of plate girders and cross beams. The cross-sections of cross-beams are WF types. The result is compared with that of the beam theory. According to the numerical examination given in this paper, the result by the plate theory is 2.43 times stiffer than that of beam theory.

본 연구에서는 단면형상변화 따른 플레이트거더단면의 공기역학적 진동특성을 파악하기 위하여 변장비 B/ D=2.5~15범위에서 6종류의 기본단면에 대하여 주거더수를 2개 및 3개로 변화시킨 12개의 단면에 대하여 영각 -5o~+5o 범위에서 풍동실험을 통하여 동적 풍응답을 측정하였다. 그 결과를 요약하면, 변장비가 증가할수록 연직와류진동의 최대진폭이 감소하였고 비틀림 와류진동은 증가하는 경향이 나타났으며, 대상단면들은 비틀림 발산진동이 내풍안정성을 지배하고 있으며 변장비 증가와 함께 한계풍속이 점차 증가하였고 갤로핑은 변장비 2.5단면에서만 발생하였다. 3-주거 더 단면은 중앙거더의 영향으로 2-주거더 단면에 비하여 전반적으로 안정적인 것으로 나타났다.

본 연구에서는 플레이트거더단면의 정적공기력특성에 미치는 단면형상의 영향을 파악하기 위하여 변장비 B/ D=2.5~15범위에서 6종류의 기본단면을 채택하고 주거더의 수와 브래킷 길이를 변화시킨 총 36개 단면에 대하여 영각 -8o~ +8o 범위에서 풍동실험을 통하여 정적공기력을 측정하였다. 그 결과를 요약하면, 전연박리류의 재부착여부에 따라 정적공기력계수는 확연한 차이를 나타냈으며, 브래킷부의 유무에 따라서도 공기력계수의 변화특성이 달라졌으며, 거 더수의 변화는 공기력계수의 변화에 크게 영향을 미치지 않았다. 또, 영각 -5o ~ +5o 범위에서 최대 항력계수는 변장비가 8이상에서는 현행 기준의 항력계수보다 월등히 크게 나타났으며, 양력계수는 최대값이 CL=1, 최소값은 -0.7 정도였고, 모멘트계수의 최대값은 0.1, 최소값은 -0.18이였다. 이를 근거로 항력계수 및 양력계수에 대한 제안식을 도출하였다. 변장비에 따른 양력계수의 기울기 dCL/dα는 변장비 7.5까지는 증가하다가 그 이상이 되면 일정한 값을 가지고 브래킷의 길이가 길어질수록 작아지는 경향을 나타냈으며, 모멘트계수의 기울기는 변장비 5까지는 증가하다가 그 이후부터는 감소하는 패턴을 가지고 있었다.

본 논문에서는 거더교 형식을 갖는 교량구조물의 격자 유한요소모델에 대한 모델개선을 위해 하이브리드 유전자 알고리즘에 기초한 유한요소 모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 유전자 알고리즘은 유전자 알고리즘과 심플렉스 최적화방법에 기초한 직접탐색기법으로 구성하였다. 제안된 기법에 적용할 수 있도록 고유진동수, 모드형상 및 정적 처짐에 대한 계측값과 유한요소해석 결과를 사용한 적합함수를 제시하고, 강성과 질량을 동시에 개선할 수 있도록 이들 세 가지 적합함수의 선형 조합 형태를 갖는 다중목적함수를 제시하였다. 제안된 방법은 2경간 연속 격자 유한요소모델의 수치예제와 단경간 플레이트 거더교에 대하여 검증하였다. 수치예제의 경우, 랜덤 노이즈를 고려한 계측오차의 영향을 수치해석적으로 평가하였다. 수치해석과 실험적 검증을 통해, 제안된 방법이 거더교 형식의 교량에 대한 유한요소 모델개선에 적합하고 효과적임을 검증하였다.

본 연구에서는 변장비 1:5인 플레이트거더 단면에 대하여 주거더의 위치 및 개수를 달리한 총 7종류의 단면을 대상으로 풍동실험을 통하여 비틀림 응답특성을 파악하였다. 본 연구에서 얻어진 결과로서 2-거더 단면의 경우 진폭이 큰 2회의 와류진동이 발생하는 등 동적 안정성에 문제가 있었으나, 하부 거더의 개수를 1개 또는 2개를 추가한 경우, 플러터 한계풍속이 증가되었고 와류진동의 최대진폭이 감소하고 발생영역이 축소되는 등 거더의 추가가 내풍안정성 향상에 효과가 있음을 알 수 있었다. 또, 브래킷부를 두는 경우, 와류진동의 안정성이 향상되는 것을 확인하였으며 브래킷 길이가 증가할수록 (-)영각에서의 발산진동에 대한 한계풍속이 증가됨을 알 수 있었다.

In this study, finite element analysis was performed to analyze the load carrying capacity of corroded plate girder. Consequently, web buckling load indicated drastic reduction in corrosion thickness less than 1 millimeters. Therefore, if the plate girder is seriously corroded to time of drastic reduction of web buckling load, it will need appropriate maintenance and reinforcement to guarantee of safety.

This study addresses to evaluate the reaction of bridge support in associate with analytical parameters of skew angle and radius of curvature in curved bridge, which results in the finding of weakest point in dynamic analysis. It was found from the analysis that reaction at the support of acute angle area located at inner side of curved bridge has the lowest value which means the possibility of negative reaction when seismic load happens.

In recent days, many damages have been detected in superannuated bridges. Especially, the fatigue problems become serious in the maintenance of the bridges. It is important to investigate the load bearing capacity of the girder ends ability when some crack damages have occurred in the steel bridge. In this study, typical crack damages have dealt with analytically; one is the crack which occurred in the vicinity of the welding of the sole plate, the other is the crack which occurred in the vicinity of the gusset section of the web. Based on the analytical results, the relation between the load carrying capacity at the girder end and the crack length/direction is discussed. The crack occurred in the part which a tension field forms with cracks of steel girder on which shearing force acts in analysis in case a crack occurs, it turned out that reduction of ultimate shear strength is large.

Structure analysis and field instrumentation were carried out to understand the cause of crack taken place on a cover plate of a lower flange in plate-girder bridge. A cause of the crack turn out to be fatigue stress so that the bridge is in need of repair and reinforcement such as surface grinding, rewelding after gouging and reinforcement for a part of welding on a cover plate.

Curved girders show very complex behavior compare to straight girders because the torsional moments always act on the structure even if there are no additional loads except self-weight. For this reason, engineers need to consider torsional behavior when design or analyse structure. However, most of curved bridges are designed as a series of straight girders because design specification does not reflect the curved beam theory. In this paper, curved girders are analysed by FEA program and the results are compared with the results of straight girders. Selecting the radius of curvature as a parameter, suitable analysis method for design of horizontally curved girder was suggested.

연속교의 교대부와 교각부에 설치되는 받침 용량은 통상적으로 각 지점에 작용하는 최대수직반력의 크기에 따라 결정되며 교각부에 더 큰 용량의 받침이 위치한다. 본 연구에서는 지진격리장치가 적용된 세 가지 받침배치에 따른 사교의 지진거동 변화를 비교･분석하여 연속 사교의 지진성능 향상 가능성을 검토하였다. 기존 받침배치(Case A)를 기준으로 교각부에 설치되는 납고무받침(LRB)의 수평강성에 변화를 주어 세 가지 받침배치(Case A, Case B, Case C)를 선정하였다. 납고무받침 자체의 감쇠효과가 고려된 hybrid response spectrum을 이용한 응답스펙트럼 해석을 수행하여 총 36개의 연속 플레이트 거더 사교들의 지진거동을 조사하였다. 해석결과 교대부에 설치된 LRB와 유사한 수평강성 또는 작은 수평강성을 가진 LRB를 교각부에 설치할 때 훨씬 바람직한 사교의 지진거동이 유발되었다. 즉, 교각부에 설치되는 LRB의 수평강성 변화는 사교의 고유진동주기를 길게 하고 모드형상에 변화를 유발시켜 전체밑면전단력과 교각부에서의 최대밑면전단력 그리고 거더에 걸리는 응력을 크게 감소시킨다. 비록 하부구조의 유연성이 증가할수록 받침배치 변경에 따른 지진거동의 긍정적인 효과가 다소 감소되지만, 10m 미만의 교각 높이를 가지면서 지진격리받침(LRB)이 설치된 연속 플레이트 거더 사교의 경우 제안된 받침배치는 지진성능 향상을 가져온다.