KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Dynamic Load Allowance of Highway Bridges by Numerical Dynamic Analysis for LRFD Calibration

LRFD 보정을 위한 동적해석에 의한 도로교의 동적하중허용계수

  • 정태주 (한라대학교 토목공학과) ;
  • 신동구 (명지대학교 토목환경공학과) ;
  • 박영석 (명지대학교 토목환경공학과)
  • Received : 2007.05.30
  • Accepted : 2008.02.25
  • Published : 2008.05.31
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Abstract

A reliability based calibration of dynamic load allowance (DLA) of highway bridge is performed by numerical dynamic analysis of various types of bridges taking into account of the road surface roughness and bridge-vehicle interaction. A total of 10 simply supported bridges with three girder types in the form of prestressed concrete girder, steel plate girder, and steel box girder is analyzed. The cross sections recommended in "The Standardized Design of Highway Bridge Superstructure" by the Korean Ministry of Construction are used for the prestressed concrete girder bridges and steel plate girder bridges while the box girder bridges are designed by the LRFD method. Ten sets of road surface roughness for each bridge are generated from power spectral density (PSD) function by assuming the roadway as "Average Road". A three dimensionally modeled 5-axle tractor-trailer with its gross weight the same as that of DB-24 design truck is used in the dynamic analysis. For the finite element modeling of superstructure, beam elements for the main girder, shell elements for concrete deck, and rigid links between main girder and concrete deck are used. The statistical mean and coefficient of variation of DLA are obtained from a total of 100 DLA results for 10 different bridges with each having 10 sets of road surface roughness. Applying the DLA statistics obtained, the DLA is finally calibrated in a reliability based LRFD format by using the formula developed in the calibration of OHBDC code.

본 연구에서는 교량의 노면조도 및 교량과 차량 사이의 상호작용을 고려한 수치해석방법을 사용하여 구한 도로교의 동적하중허용계수(DLA)를 LRFD 형식으로 신뢰도이론의 2차 모멘트법을 적용하여 보정하였다. 대상교량은 건설교통부에서 제정한 "도로교 상부구조 표준도"에 수록되어 있는 단순 PSC빔교와 단순 강판형교, 그리고 LRFD로 설계된 개구제형 단면을 갖는 강박스형교를 사용하고, "보통의 도로"에 대하여 생성시킨 10개의 노면조도를 사용하였다. 차량은 5축 트랙터-트레일러인 표준트럭(DB-24)을 3차원 차량모델로 모델링하고, 교량은 주형을 보요소로, 콘크리트 바닥판은 쉘요소로 이상화시켰으며 주형과 콘크리트 바닥판 사이는 Rigid Link를 사용하여 3차원으로 모델링하였다. 3가지 형식에 대한 10개의 교량에 각각 10개의 노면조도를 사용하여 해석적 방법으로 구한 100개의 해석결과와 OHBDC에서 사용한 보정 식을 사용하여 PSC빔교, 강판형교, 강박스형교 및 전체 대상교량에 대한 LRFD 형식의 DLA를 통계적으로 추정하였다.

Keywords

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