장기 계측을 통한 일체식 교대 교량의 구조 거동 안정성과 수치 해석 모델의 적용성 검증

Abstract

일체식 교대 교량(integral abutment bridges) 공법은 미국, 캐나다 등에서는 1930년대 이후 적용되고 있다. 국내의 경우 해외 사례에 비해 공용기간이 짧아 설계, 시공 및 유지관리 경험 등이 부족한 실정이다. 장기 거동에 관한 추적 데이터 역시 부족하여 설계 시 예측한 구조 거동에 대한 안정성 확인이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 국내에서 공용 중인 일체식 교대 교량을 대상으로 장기 계측을 하고 선행 연구에서 제안된 수치 해석 모델을 적용하여 해석한다. 구조 거동의 안정성과 수치 해석 모델 적용성은 장기 추적 데이터와 수치 해석 모델의 결과를 비교하여 정성적∙정량적인 유사성을 분석하여 검증한다. 정성적인 분석은 계절적 온도 변화에 따른 변위 값의 크기와 변화 형상의 유사성으로 판단한다. 정량적인 분석은 실측과 수치 해석 변위 집단을 t 검정을 사용하여 비교한다. 대상 교량들은 설계 시 예측된 값과 실측 값이 큰 오차가 없는 범위 내에서 안정적인 구조 거동을 보였다. 따라서 일체식 교대 교량의 거동 안정성과 제안된 수치 해석 모델의 적합성을 확인하였다. 현장 추적 조사 결과 일부 교량에서 교대 밀림 현상으로 인한 신축 유간 축소 및 교대 벽체와 거더부 협착이 발견되었다. 수치 해석 모델링의 정확도를 높이기 위해서는 설계 시 반영하는 지반-교대 벽체 스프링 강성 및 교량 받침 전단 강성을 설계 값에 비하여 증가시킬 필요가 있었다.|Integral abutment bridges have been applied since the 1930s in the United States and Canada. In Korea, there is a lack of experience in design, construction, and maintenance. Tracking data on long-term behavior is also insufficient, so it is necessary to assess the stability of the structural behavior predicted at the designing of the bridge. In this study, long-term measurements were made on integral abutment bridges that were existing in Korea and interpreted by applying the numerical analysis model proposed in previous studies. The stability of structural behavior and the applicability of numerical analysis models were verified by analyzing qualitative and quantitative similarities by comparing long-term tracking data with the results of numerical analysis models. The similarity between the size and shape of the displacement value according to seasonal temperature changes was qualitatively assessed. Quantitative analysis compares the measured and numerical analysis displacement groups using a t-test. The target bridges showed stable structural behavior within a range in which there was no large error between the predicted value and the measured value at the designing of the bridge. Therefore, the behavior stability of the integral abutment bridges and the suitability of the proposed numerical analysis model were confirmed. As a result of the on-field investigation, the reduction of the expansion clearance and the constriction of the alternating wall and girder due to the alternating pushing phenomenon are found in some bridges. This study suggest that an increase in the Soil-abutment spring rigidity and bridge bearing shear rigidity reflected in the design compared to the design value can improve the accuracy of the numerical analysis modeling.