Abstract

This study presents the shape iteration method and the updated Lagrangian methods to calculate the initial tension and the reference length of cables of cable-stayed bridges. The girders and towers of cable-stayed bridge are modelled as 3-dimensional frame elements and the cable as nonlinear truss element or Ernst's cable element. Compared with the initial tensions of cables by finite element method in this study and by trial-and error method in practices, the tensions by the former are shown to be a little less than the those by the latter. The reference lengths of cables by Ernst's cable elements are almost consistent with those of cables by nonlinear truss elements. And the reference length of cables in this study are almost consistent with the arc length of beam with the same initial tension. Therefore the reference lengths of cables in cable-stayed bridges are shown to be obtained simply by the theory of beam with the initial tension calculated in this study.

본 연구는 형상반복법과 수정 라그랑쥐 방법으로 사장교 케이블의 초기장력과 기준길이를 계산하였다. 사장교의 거더와 주탑은 3차원 frame 요소로, 케이블은 비선형 트러스요소와 Ernst의 케이블 요소로 이상화하였다. 본 연구의 유한요소법에 의한 케이블의 초기장력과 실무에서 사용하는 시산법에 의한 케이블의 장력을 비교한 결과, 전자의 경우가 후자의 경우보다 적음을 알 수 있었다. 케이블의 기준길이는 비선형 트러스요소를 사용한 해석결과와 Ernst의 케이블 요소를 사용한 해석결과를 비교하였으며 두 가지 해석결과가 거의 일치함을 알 수 있었다. 또한 기준길이는 초기장력값을 나타내는 단순교의 지간과 거의 일치함을 알 수 있었다. 따라서 케이블의 기준 길이는 본 연구로부터 얻은 초기장력을 가진 단순보의 호의 길이를 나타냄을 알 수 있었다.

Keywords

• Cable-Stayed Bridges;
• Initial Tension;
• Reference Length;
• Nonlinear Truss Element;
• Ernst's Cable Element;
• Updated Lagrangian method;
• Shape Iteration Method

• 사장교;
• 초기장력;
• 기준길이;
• 비선형 트러스 요소;
• Ernst의 케이블 요소;
• 형상반복법;