The time-dependent temperature distribution within the cross section of bridges is analyzed using the three-dimensional finite element method and numerical time integration in this study. We use the three-dimensional isoparametric element with eight nodes to model the shape of bridges and the two-dimensional isoparametric element with four nodes to apply boundary conditions. The temperature distribution is nonlinear and depends upon the thermal conductivity, density, specific heat, hydration heat(concrete) of the material and the air temperature, heat transfer coefficients, solar radiation. Especially, the early-age behavior is analyzed because of the hydration heat. And we can analyze more exactly due to temperature-dependent thermal conductivity. Nonlinear temperature distribution over the cross section of a simply supported bridge produces longitudinal self-equilibrium thermal stresses. In a continuous bridge, additional continuity stresses develop. In this study, we use time-dependent nonlinear elastic modulus in concrete bridges. Parametric studies are conducted in order to find the conservative conditions to analyze design codes of Korea and England. And we can propose new design code by comparing results of analysis with design codes in concrete, composite, steel bridges.
이 논문에서는 교량 내 단면의 시간에 따른 온도분포가 3차원 유한요소법과 수치시간적분을 사용하여 해석되었다. 교량의 형상을 모델링하기 위해 3차원 8절점 등매개변수 요소를, 경계조건을 적용하기 위해 2차원 4절점 등매개변수 요소를 사용하였다. 온도분포는 비선형이며 재료의 열전도율, 밀도, 비열, 수화열(콘크리트) 그리고 기온과 대류계수, 태양열에 영향을 받는다. 특히, 수화열로 인한 초기재령의 거동이 해석되었다. 또한 온도에 의존하는 열전도율의 적용으로 좀 더 정확한 해석이 이루어졌다. 단순보에서 단면의 비선형 온도분포는 축방향으로의 자체평형 열응력을 발생시킨다. 연속보에서는 추가적인 연속응력이 발생한다. 이 논문에서는 콘크리트 교량일 경우 시간 의존적인 비선형 탄성계수가 적용되었다. 한국과 영국의 디자인 코드 해석을 위하여 보수적인 조건들을 찾는 해석이 실행되었고 기존의 콘크리트교, 합성교, 강교의 디자인 코드와 비교함으로써 새로운 디자인 코드를 제안하게 되었다.
