Life-Cycle Reliability Analysis and Safety Evaluation of PSCI Bridge Pre-stressed with External Strand
- 주제(키워드) Reliability , PSCI bridge , EXTERNAL STRAND
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 공정식
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위구분 석사
- 학과 일반대학원 건축·사회환경공학과
- 세부전공 구조공학
- 원문페이지 90 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000025190
- 본문언어 영어
- 제출원본 000045641921
초록/요약
This research carried out an analysis on material and structural performance and behavior of structures in accordance with public elapsed time along with reliability analysis. Based on this, this research raised the rationality and practicality of bridge safety evaluation and carried out reliability analysis on structure. It enabled us to calculate the failure probability related to strength limit of existing structures and evaluate its risk so that we could carry out the safety evaluation. So, this research has established DB and carried out an analysis on variation of dimension, materials and properties targeting the Moonrae elevated bridge which had been comprised of PSC Beam and RC Slab and completed in 1979. Hence an actual measurement that can't be done on existing public structure was carried out. Targeting 1 span section out of 6 span sections of PSC Beam, reliability index and probability failure could be drawn using response surface method based on properties analysis and statistical information. The target bridge was classified into integral girder-slab behavior and non-integral behavior. Those cases that girder and slab are designed to be integral but constructed to be separated don't rarely happen and this research therefore considered both cases. Each case of behavior was classified into interpretation based on design drawing and interpretation based on actual measurement and properties. Also, each interpretation considered the construction stage including right after the beginning of construction, right after the external tendon stiffening and evacuation time. Interpretation based on design drawing was carried out by modeling the design drawing of the bridge and interpretation based on actual measurement and properties was carried out by considering the measured value in site and strength of materials. The measured values contain the sizes of each girder section, compression strength of girder and slab and ultimate strength and yield strength of internal and external steel wire. This research mainly used the FORM method based on Response Surface Method which is proper for reliability analysis of bridge structures. Resultingly, this research found out that the variation of material strength, member value, tendon strength and applied load between design and reality did exist.
more초록/요약
본 연구에서는 공용년수 경과에 따른 시설물의 재료․구조적인 성능 및 거동분석 수행, 신뢰성 해석 수행을 바탕으로 교량 안전성 평가의 합리성 및 현실성을 제고하며, 구조 신뢰성 해석을 수행함으로써 실제 구조물의 강도 한계상태에 대한 파괴확률을 산정하고 그에 대응하는 위험도를 평가함으로써 안전성 검토를 수행하였다. 즉, 실제교량인 1979년에 준공된 PSC Beam과 RC Slab 형식으로 이루어진 문래고가교를 대상으로 기존 공용중인 시설물에서 수행 할 수 없는 실측을 통해 제원 및 재료 물성치의 변동성 분석과 DB화를 수행하였다. 실제 교량의 본교 6경간 PSC Beam 구간 중 1경간을 대상으로 재료 물성치 분석 및 통계적 자료를 기반으로 한 응답면기법(Response Surface Method)을 이용하여 신뢰성 지수(reliability index) 및 파괴확률(probability failure)을 도출하였다. 연구 대상 교량을 거더와 슬래브의 일체형 거동 및 비 일체형 거동의 두 가지 케이스를 나누어 해석을 실시하였다. 설계 시에는 거더와 슬래브가 일체화되어 거동하는 것으로 설계하지만 시공 후 실제 교량의 거동에서는 거더와 슬래브가 비합성형으로 거동하는 경우가 많다. 따라서 두 가지 경우를 모두 고려하여 해석을 수행하였다. 거동의 각 경우에서 설계도면기반 해석, 실측제원 및 물성치기반 해석의 두 가지 케이스로 재분류하였으며 각 해석에서는 시공직후, 외부긴장재 보강 직후, 철거시점 등 각 시공단계별로 해석을 실시 하였다. 설계도면기반 해석은 교량의 설계도면으로 모델링하여 해석하였으며 실측제원 및 물성치기반 해석에서는 현장에서 실측한 값과 재료들의 강도 등을 고려하여 해석을 실시하였다. 실측한 제원들은 거더 단면의 각 치수들이며, 이외에 거더 및 슬래브의 압축강도, 내부강선 및 외부강선의 극한강도와 항복강도 등이다. 본 연구에서는 교량 구조물의 신뢰성 해석에 적합한 기법인 Response Surface Method에 기반한 FORM 해석법을 바탕으로 분석이 이루어 졌으며, 연구를 통하여 재료강도, 부재제원, 긴장력, 작용하중 등에 있어 설계 시 가정과 실제 사용환경 사이의 변동성이 존재함을 확인하였다.
more목차
Contents
감사의 글 ⅰ
ABSTRACT ⅱ
Contents ⅳ
Table Contents ⅵ
Figure Contents ⅷ
Chapter 1. Introduction 1
1.1 Background 1
1.2 Research Purpose and Contents 2
1.3 Research Composition 2
Chapter 2. Study on PSCI Bridge 4
2.1 Introduction of Target Bridge 4
2.1.1 Management History of Bridge and Condition Change 8
2.2 Interpretation on Design Drawing 10
2.2.1 Value of Design Drawing 11
2.2.2 Design Section Strength Right After Beginning of Construction 13
2.2.3 Design Section Strength Right After External Steel Wire Stiffening 14
2.2.4 Design Section Strength on Evacuation Time 15
2.3 Study on Long-term Behavior 17
2.3.1 Design Section Strength Right After Beginning of Construction 17
2.3.2 Design Section Strength Right After External Steel Wire Stiffening 18
2.3.3 Design Section Strength on Evacuation Time 19
Chapter 3. Strength Measurement and Experiment on Each Material 21
3.1 Concrete Strength Measurement and Its Results 21
3.2 Tension Test on Internal and External Steel Wire and Its Results 30
3.3 Bar Strength Test and Its Results 34
3.4 Test for Chloride Content and Its Results 39
Chapter 4. Reliability Analysis on PSCI Bridge using Response Surface Method 46
4.1 Reliability Analysis Process 46
4.1.1 RSM: response surface method 47
4.1.2 Polynomial Expression of Response Surface 48
4.1.3 Experimental Design Method 49
4.1.4 Response Surface Model 51
4.2 Reliability Analysis using RSM 56
4.2.1 Reliability Analysis Method 56
4.2.2 Calculation of Limit State Function 58
4.2.3 Calculation of Random Variable 60
4.3 Reliability Analysis Result and Safety Evaluation 66
4.3.1 Reliability Analysis on Non-Integral Behavior 68
4.3.2 Reliability Analysis on Integral Behavior 72
Chapter 5. Conclusion 74
Reference 76
