Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea ISSN:1229-3059(Print) 2287-2302(Online) 한국전산구조공학회 논문집

In design standards such as AASHTO LRFD and Korea Highway Bridge Design, the dynamic behaviors under the impact loading has not been considered and it recommends of using a static force for designing bridge column against vehicle collisions. Accordingly, in this study, models of vehicle collisions to concrete bridge column were developed with various boundary conditions in order to take into account dynamic behaviour of the column. Cargo trucks of 10tons, 16tons and 38tons were selected and a typical type of concrete bridge pier column along the Kyungbu highway in Korea was selected for this study. Results from this study indicate that the static load specified in the design standards are too small compared to results obtained in this study. It was also found that a consideration of the bridge superstructure allowed smaller damages of concrete bridge pier column under truck impact loadings. Furthermore, a comparison study of direct impact analysis of vehicle to bridge-column with in-direct impact analysis using load-time history functions was performed. The in-direct impact analysis shows that the use of load-time history graph improves the computational cost up to 92% and predict the behaviors of the bridge column under the impact loadings well. The obtained load-time history graph could be easily applied to several existing models.

본 연구에서는 차량과 교각의 직접충돌해석을 통하여 기존 설계기준(도로교설계기준, AASHOTO LRFD)에서 아직 고려하고 있지 않은 동적영향을 고려한 실제 교각의 충돌 파괴 거동을 다양한 경계조건별로 검토하였다. 선정된 차량은 10톤, 16톤, 38톤의 Cargo 트럭이며 교각은 경부고속도로 상 일반적인 제원으로 선정하였다. 해석결과 가장 많은 파괴는 상부구조의 고려없이 교각의 상부면을 구속하였을 시에 발생하였으며 상부구조는 2차적인 영향을 교각에 전달하기 보다는 충돌에너지를 일부 흡수하는 역할을 하며 파괴를 감소시키는 것으로 확인되었다. 또한 해석의 효율성을 위해 차량과 강체간 충돌시 발생하는 충돌하중이력곡선을 교각에 외력으로 부여한 간접충돌해석을 수행하고, 이를 직접충돌해석 결과와 비교하였다. 해석결과 직접충돌해석 결과와 매우 유사하게 교각의 거동을 예측하는 것으로 확인되었으며 해석효율성 또한 높아져 해석시간은 약 92%정도 감소하였다. 이러한 간접충돌해석법은 다양한 기존 모델이나 다른 해석프로그램에도 쉽게 부여될 수 있어 그 활용범위가 증가할 것으로 판단된다.