3축 이동하중을 고려한 충격계수 응답스펙트럼 개발 및 중소규모 RC 슬래브 노후교량 응답계수 분석 = Development of Impact Factor Response Spectrum with Tri-Axle Moving Loads and Investigation of Response Factor of Middle-Small Size-RC Slab Aged Bridges

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper the response factor is investigated for middle and small size-RC slab aged bridges. The response factor consists of static and dynamic response factors and is a main parameter in the frequency based-bridge load carrying capacity prediction model. Static and dynamic response factors are determined based on the frequency variation and the impact factor variation respectively between current and previous (or design) states of bridges. Here, the impact factor variation is figured out using the impact factor response spectrum which provides the impact factor according to the natural frequency of bridges. In this study, four actual RC slab bridges aged over 30 years after construction are considered and their span length is 12m. The dynamic loading test in field using a dump truck and eigenvalue analysis with FE models are conducted to identify the current and previous (or design) state-natural frequencies of the bridges, respectively. For more realistic considerations in the moving loading situation, the impact factor response spectrum is developed based on tri-axle moving loads representing the dump truck load distribution and various supporting conditions such as simply supported and both ends fixed conditions. From the results, the response factor is widely ranged from 0.21to 0.91, showing that the static response factor contributes significantly on the results while the dynamic response factor has a small effect on the result. Compared to the results obtained from the impact factor response spectrum based on the single axle-simply supported condition, the maximum percentage difference of the response factors is below 3.2% only.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 노후된 중소규모 RC슬래브 교량에 대한 응답계수를 분석하였다. 이 응답계수는 진동수 기반 교량의 내하력 예측 모델에서 중요한 변수이며, 정적 및 동적 응답계수로 구성되어 있다. 정적 및 동적 응답계수는 교량의 현재와 이전(또는 설계) 상태의 진동수 변화와 충격 계수 변화에 따라 각각 결정된다. 여기서 충격계수 변화는 충격계수 응답스펙트럼에서 교량의 고유진동수에 따라 산출된다. 본 연구에서 고려한 총 4개의 대상교량은 지간길이가 12 m이고 시공 후 30년 이상 된 RC슬래브 노후 교량이다. 진동수 분석을 위해 덤프 트럭을 이용한 현장 동적 재하시험과 설계기반 FE모델을 이용한 고유치 해석을 통해 교량의 현재 및 설계 상태의 고유 진동수를 각각 도출하였다. 충격계수 응답스펙트럼 개발에 있어서 좀 더 현실적인 조건을 반영하기 위해 3축이동하중과 단순지지 및 양단고정 조건을 고려하였다. 분석 결과 응답계수는 0.21에서 0.91까지 광범위하게 분포하였고, 정적 응답계수가 총 응답계수 결과에 크게 기여한 반면 동적 응답계수는 결과에 작은 영향을 미쳤다. 1축 이동하중과 단순지지 조건에서의 응답계수와 비교해 보았을 때 최대 오차는 약 3%미만으로 매우 작게 나타났다.

참고문헌 (Reference)

1 이후석, "충격계수 응답스펙트럼을 이용한 단경간 교량의 내하력 평가" 한국산학기술학회 17 (17): 730-736, 2016

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4 이종호, "고속도로 교량의 개선된 안전성 평가방안을 위한 실측자료에 기초한 공용 내하력 검토" 대한토목학회 29 (29): 597-605, 2009

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6 "SAP2000, Version 17.3.0."

7 Korea Road & Transportation Association (KRTA), "Korean bridge design specifications"