Structural Performance Analysis of New Type CFTA Girder Bridge

Lee, Ji-O; Jeong, Min-Chul; Park, Kyung-Hoon; Kong, Jung-Sik

Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 2011;11(1):15-22.
Published online February 28, 2011.

신형식 CFTA 거더 교량의 구조성능평가

이지오, 정민철, 박경훈, 공정식

Structural Performance Analysis of New Type CFTA Girder Bridge

Ji-O Lee, Min-Chul Jeong, Kyung-Hoon Park, Jung-Sik Kong

Abstract

In this research, static load test is performed to verify the arch effect and structural performance of CFTA(Concrete-Filled and Tied steel tubular Arch) girder, and FE(Finite Element) analysis is performed to investigate validity of the test result. CFTA girder is designed to maximize the benefit of each material, such as steel plate, filled concrete and PS tendon. Static load test is performed based on the frame-analysis result of 12m sample miniature model. The result of static load test is that structural performance and safety of CFTA girder are confirmed and there is different deflection mode with other structural form result from arch effect. FE analysis with ABAQUS is also performed to show the validity of the truck collision safety and static load test.

Key Words: CFTA; Concrete-filled structure; Steel-concrete composite girder; New type of girder; External prestressing; Tied arch effect; Static load test

요지

본 논문에서는 아치 형상을 갖는 강재 거더에 콘크리트가 충진되고 외부에 긴장력을 도입하여 구조적 효율성을 높인 CFTA 거더(Concrete-Filled and Tied Steel Tubular Arch Girder)의 아치효과와 구조적 성능을 검증하기 위해 정적하중재하실험을 수행하였고, 실험결과의 타당성을 검증하기 위해 유한요소해석을 수행하였다. CFTA 거더는 강재, 콘크리트, PS강재 등을 이용하여 각 재료의 역학적 장점을 최대한 발휘하도록 형상화하였다. 본 연구에서는 프레임해석프로그램으로 지간장 12m인 축소모형을 설계하였으며, 해석결과에 근거하여 정적재하실험이 수행되었다. 정적재하실험 결과, CFTA 거더의 구조적 성능과 안전성이 검증되었으며, 아치 효과에 의해 타 구조형식과는 다른 처짐 형상이 나타났다. 또한 ABAQUS 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통해 차량 충돌 안정성과 정적재하실험결과의 타당성을 입증하였다.

핵심용어: 콘크리트 충진 구조; 강합성 거더; 신형식 거더; 외부 긴장; 타이드 아치효과; 정적 재하실험; 유한요소해석