Abstract
For continuous I-girder bridges, a large negative bending moment is generated near pier region so that plastic hinge is first formed at this point. Then, the bending moment is redistributed when the I-girder has enough flexural ductility (or rotational capacity). However, for I-girder with high strength steel, it is known that the flexural ductility is considerably decreased by increasing the yield strength of material. Thus, it is necessary to conduct a study for guaranteeing proper flexural ductility of I-girder with high-strength steel. In this study, the evaluation of flexural ductility of negative moment region of I-girder with high strength steel where yield stress of steel is 680 MPa is presented based on the results of finite element analysis and experiment. From the results, it is found that the flexural ductility of the I-girder is significantly reduced due to the increase of elastic deformation and the decrease of plastic deformation ability of the material when the yield strength increases. In this study, the method to improve the flexural ductility of I-girder with high strength steel is proposed by an unequal installation of cross beam and an optimal position of cross beam is also suggested. Finally, the effects of the unequal installation of cross beam on the flexural ductility are discussed based on the experimental results.
I-거더 형식의 연속교 교각 부근에서는 큰 부모멘트가 작용하게 되며 이로 인하여 소성힌지가 생성된다. 소성힌지가 형성됨에 따라 교각 부근의 부모멘트는 감소하게 되며, 정모멘트부의 휨모멘트는 반대로 증가하게 된다. 이러한 모멘트 재분배가 원활히 발생하기 위해서는 소성힌지가 충분한 휨연성 혹은 단면회전 능력을 가지고 있어야 한다. 하지만 고강도 강재에 있어 재료연성이 다소 떨어지는 경향이 있고, 재료의 항복응력이 증가할수록 I-거더의 탄성 변형량은 이에 비례하여 증가하므로, 소성변형 능력 및 휨연성이 감소하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 고강도 강재를 I-거더 형식의 연속교에 적용할 때 동일한 수준의 휨연성을 확보할 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석 및 실험 연구를 통하여 항복강도 680 Mpa급 강재 적용 I-거더의 휨연성 평가 및 휨연성 확보 방안에 대하여 연구를 수행하였다. 연구 결과 재료의 인장 강도가 증가함에 따라 탄성 변형이 증가하며 소성 변형 능력이 저하됨으로 I-거더의 휨연성이 현저하게 감소하는 것으로 나타났으며, I-거더의 휨연성 확보를 위하여 부등간격으로 가로보를 배치하는 방안을 제안하였다. 최종적으로 가로보부등배치가 I-거더의 휨연성에 미치는 영향을 실험적으로 검증하였다.
