鐵道橋用 PSC거더의 疲勞性能 評價 및 動特性 變化 = An Evaluation of Fatigue Performance and Analyzing Trend of the Changes in the Dynamic Properties of the PSC Girders for Railway Bridges

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The objectives of this paper are evaluating the fatigue performance and analyzing trend of the changes in dynamic properties of IT girder. The IT girder is a new type of the PSC girder with double prestressing capacity using the prestressed H beams installed in the top of the section. Since the IT applies new structural concept of double prestressing, It is necessary to evaluate its fatigue performance and dynamic characteristic changes through experiments. Currently, the fatigue performance of concrete structures including PSC girders are limited only to steel reinforcements and tendons in the domestic design codes. Therefore, in this paper, the Japanese and European codes are applied to evaluate the fatigue performance of the PSC girder.

From the fatigue test, following static and dynamic characteristic changes are observed. Firstly, static stiffness of the IT girder decreases proportional to the logarithm of the number of cyclic loads. Secondly, as the number of the cyclic load accumulates, the residual strain increases and the neutral axis goes up. Thirdly, the concrete strength after the 2 million repetition of the cyclic load, back-calculated using the static displacement, satisfies the fatigue strength requirements of the Japanese and European codes. Finally, as the number of the cyclic load accumulates, the natural frequency decreases down to 4.3%, and the damping ratio increases up to 56%.

Key words : fatigue performance, PSC girder, IT girder, dynamic characteristics, frequency, damping ratio

국문 초록 (Abstract)

PSC거더의 일종인 IT거더의피로 실험을 통하여 주기적, 반복적으로 재하되는 열차 하중에 대한 IT 거더의 피로성능을 검토하고, 반복하중 재하에 따른 동적 특성 변화 추이를 분석한다. 이러한 목표는 다음의 세부 연구를 통하여 달성될 수 있었다. 첫 번째, 피로실험을 위한 시험체의 제원을 결정하고, 정적 및 동적 실험을 통한 응답 계측한다. 그리고 설계기준에 따른 피로성능 평가 한다. 두 번째, IT거더의 고유진동수 산정, IT거더의 감쇠비산정등 모달해석을 한다. 마지막으로 IT거더의 동적파라메터 변화 특성 분석 하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 1.1 연구배경 및 목적
• 1.2 연구내용 및 범위
• 2. 이론적 배경
• 2.1 피로
• 2.1.1 강재 및 콘크리트의 피로강도
• 2.1.2 피로에 의한 동특성 변화
• 2.1.3 피로성능기준
• 2.2 동적응답계측 및 모달해석
• 2.2.1 동적응답계측
• 2.2.2 모달해석
• 3. PSC거더의 피로실험 및 성능평가
• 3.1 개요
• 3.2 시험체의 제원 및 실험체 제작
• 3.2.1 PSC거더 시험체의 설계
• 3.2.2 실험장비 및 장치
• 3.3 반복하중의 선정
• 3.4 피로실험결과
• 3.4.1 재하 횟수와 변위의 관계
• 3.4.2 하중과 변위의 관계
• 3.4.3 H형 강재의 변형률
• 3.4.4 철근의 변형률
• 3.4.5 중립축의 거동
• 3.5 피로성능평가
• 4. PSC거더의 피로누적에 따른 동특성 변화 분석
• 4.1 개요
• 4.2 모달 해석
• 4.3 피로누적에 따른 동특성 변화 분석
• 5. 결론 및 추후연구과제
• 참 고 문 헌
• Abstract
• 감사의 글