현수교 설계와 시공을 위한 구조해석 및 제진대책에 관한 연구 : (A Study of Structural Analysis and Vibration Control for the Design and Construction of Suspension Bridge)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study a program, DACS(Design and Analysis of Cable-Supported bridge)is developed for the design and construction of suspension bridges. The suggested method that can satisfy the design specifications for initial equilibrium state of main cable sag and the camber of stiffening girder without any iterations leads to efficient design process. The dead load, the live loads, the temperature load and the support displacement conditions and the automatic loading procedures of live loads and the response spectrum method are implemented in this program. The initial equilibrium states and some analyses are performed for the Namhae and Yong-Jong suspension bridges to verify the suggested method. Some numerical methods are proposed and presented for the wind-resistant design of suspension bridges to optimize the design procedures. Some numerical prediction methods for evaluating the flutter velocity and vortex-induced motion of the structures are presented and they are verified through the examples.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 현수교의 설계 및 시공을 위한 구조해석 프로그램인 DACS ( Design and Analysis of Cable-Supported bridge)를 개발하였다. 이 프로그램은 현수교 해석 시에 비선형 반복계산과정이 필요 없이 한번만에 주어진 설계조건들(주케이블의 새그, 보강형의 캠버)을 만족하는 초기평형상태를 결정하는 방법으로서 효율적인 현수교설계가 가능하도록 한 것이다. 설계 하중으로는 사하중을 비롯하여 활하중, 온도하중, 지점침하하중 등을 고려할 수 있도록 하였다. 특히 각부재에 대한 영향면을 산정하여 최대 부재력 유발 활하중을 자동적으로 재하할 수 있도록 하였으며, 응답스펙트럽법을 적용하여 지진에 대한 교량의 안전성을 평가할 수 있도록 하였다. 남해대교와 영종대교에 대한 초기 평형상태 결정 및 제반 하중에 대한 해석을 수행하였으며, 그 결과를 제시함으로써 본 연구의 실제 적용성을 검증하였다. 또한 본 연구에서는 현수교 내풍 설계의 효율성을 극대화 하기 위하여 수치해석적인 방법에 의한 구조물의 내풍 안정성 평가 기법을 개발하였다. 그 결과 구조물의 플러터 발생풍속 및 와류진동에 의한 정적, 동적 공기력들을 산정할 수 있는 수치해석적 방법들을 개발하였으며, 이를 몇 가지 예제를 통하여 검증하였다.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 표목차
• 그림목차
• 요약문
• ABSTRACT
• 제1장 서론
• 1.1 연구의 배경
• 1.2 현수교 설계기술 현황 및 기존의 연구
• 1.3 연구의 목적과 범위
• 제2장 현수교의 초기평형상태 해석
• 2.1 현수교 초기 평형상태의 역학적 특성
• 2.2 3차원 케이블의 초기형상 결정
• 2.3 초기 평형 상태를 만족하는 각 부재의 초기부재력 결정
• 제3장 구조모델링 및 수치해석 기법
• 3.1 비선형 트러스요소를 이용한 케이블의 초기평형상태 모델링
• 3.2 초기 압축력을 받는 부재의 요소강도행렬
• 3.3 국부좌표계의 전체좌표계로의 변환
• 3.4 수치해석적 기법
• 3.5 영향면 해석을 이용한 활하중 자동재하
• 3.6 내진해석
• 제4장 해석 예제
• 4.1 2차 안정상태 케이블 시스템
• 4.2 2차원 현수교케이블의 자유진동 해석
• 4.3 남해대교 해석
• 4.4 영종대교 해석
• 제5장 수치해석에 의한 현수교의 동적 내풍설계
• 5.1 수치해석적 내풍해석에 대한 기존의 연구
• 5.2 수치해석적 방법에 의한 구조물의 내풍해석
• 5.3 해석결과
• 5.4 장대교량의 풍동실험
• 제6장 결론
• 참고문헌
• Appendix
• A. DACS(댁스)의 사용자 안내서
• B. DACS POST(댁스 포스트)의 사용자 안내서
• C. 장대교량 고풍속 풍동실험