지진하중에 의한 인접교량간 충돌 분석
Pounding Analysis of Adjacent Bridgesubjected Earthquake Load
초록/요약
최근 상·하행선으로 분리되어 시공되는 교량이 많이 늘고 있으며, 이러한 교량의 경우 인접교량간 여유유간이 충분하지 못할 경우, 지진으로 인한 교량 상부구조의 교축직각방향운동은 인접한 진동계의 고유주기차로 인해 교량간 충돌을 일으키게 된다. 이러한 충돌은 교량상부 단부에서의 주요 구조부재의 손상은 물론, 더 나아가 교량상부의 낙교를 유발하는 주된 원인으로 밝혀져 있다. 따라서 본 연구에서는 교량 상부구조물의 질량과 교각의 강성 변화를 주요 해석변수로 상·하행선으로 분리되어 설계?시공된 5경간씩 연속인 10경간 교량에 지진설계하중 작용시 교축직각방향운동으로 인한 인접교량간 충돌여부를 검토하였고, 충돌여부를 판단할 수 있는 간단한 충돌방정식을 개발하였다. 연구 결과 본 연구 대상의 교량의 경우 국내에서 교량 설계시 고려되는 최대지반가속도 0.154이하에서도 교축직각방향의 상대변위가 교량 가설시 여유유간 2cm를 초과함으로써 충돌이 발생하였다. 충돌여부를 판단할 수 있는 충돌방정식으로 주기비 P_(R)과 기준 교량의 교각 강성 K_(0)에 관한 최대상대변위 모형식을 도출하였다. 최대상대변위 모형식을 이용하여 1차적인 충돌발생가능성을 평가할 수 있을 것으로 판단되며, 평가 후 충돌가능성이 있다고 판단되면 정밀한 검토와 이에 대한 대책 수립이 이루어져야 할 것이다. 또한 최대상대변위 모형식을 이용하여 교량설계시 인접교량간 여유유간을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
more초록/요약
Recently construction of bridges with separate inbound and outbound lanes are increasing. For these bridges, when there is no enough space between the adjacent bridges, vertical motion of the superstructure of a bridge made by an earthquake causes collision between bridges due to difference in natural period between neighboring vibration systems. Such a collision is known to be a major cause of structural damages on the ends of the superstructure of bridges and, furthermore, a major cause of the falling-off of girders on the superstructure of bridges. Accordingly, this study has examined collision of adjacent bridges due to vertical motion during earthquakes using mass of the superstructure of a bridge and stiffness change of bents as important parameter of separate 5-span continuity and 10-span steel box girder bridge and has developed simple collision equation to predict collisions. The results of the study require the need for safety inspection as collisions occur by exceeding 2 cm of surplus space in vertical motion under 0.154g of maximum ground acceleration. As collision equation to prevent collision, maximum relative displacement model equation was invented regarding period ratio, PR and bent stiffness, K0. It is judged to be able to access the primary collision possibility using the maximum displacement model equation and is required to have further detail reviews to establish the proper countermeasures. In addition, it is also judged to be able to present required surplus space between the two bridges in its design drawings using the maximum displacement model equation.
more목차
목차 = ⅰ
표목차 = ⅲ
그림목차 = ⅳ
＜국문요약＞ = ⅶ
제1장 서론 = 1
1.1 연구개요 및 목적 = 1
1.2 연구동향 = 2
1.3. 연구 범위 및 방법 = 4
제2장 이론적 고찰 = 6
2.1 운동방정식 = 6
2.2 고유치 해석 (Eigenvalues Analysis) = 7
2.3 내진 설계 = 9
2.3.1 지진의 개요 및 기본개념 = 9
2.3.2 내진 설계 규정 = 10
2.3.3 지진 해석방법 = 19
제3장 시간이력 해석에 사용된 지진 = 26
3.1 실제 지진기록을 이용한 입력지진하중 = 26
3.2 국내 설계응답스펙트럼과 비교 = 27
3.3 인공지진의 산정 = 28
제4장 해석 및 고찰 = 34
4.1 평가대상 교량의 제원 및 특성 = 34
4.1.1 상부질량은 같고 교각의 강성이 다른 경우 = 34
4.1.2 상부질량과 교각의 강성이 다른 경우 = 36
4.1.3 해석 대상 교량의 모델링 = 38
4.2 고유주기비 = 39
4.3 교량의 거동 분석 = 43
4.3.1 마찰포트 받침의 하중-변위 관계 특성 = 43
4.3.2 여유유간 = 46
4.4 상·하행선으로 분리되어 시공된 강상자형교량 충돌 분석 = 47
4.4.1 상부질량은 같고 교각 강성이 다른 경우 = 47
4.4.2 상부질량과 교각 강성이 다른 경우 = 60
4.5 교축직각방향의 최대상대변위 모형식 = 72
제5장 결론 = 74
참고문헌 = 75
＜Abstract＞ = 77