한랭 지방 온도 조건에서의 콘크리트 PSC 거더 반일체식 교대 교량의 적용 한계 분석

Abstract

The Semi-Integral Abutment Bridge is a bridge type that removes the expansion joints of the superstructure and rigid connected the superstructure with the end diaphragm. Domestic design guidelines for Semi-Integral Abutment Bridges restrict bridge length, skew angle, alignment of center angle, and minimum cross-section of end diaphragm to application limits in consideration of normal region thermal condition. In this study, the application limit of Semi-Integral Abutment Bridges at cold region thermal condition was verified through parameter analysis. The parameters were selected as conditions of bridge length, skew angle, alignment of center angle, and backfill compaction. Numerical analysis was performed by modeling the analysis bridges as beam element and plate element with MIDAS CIVIL. The application limit was verified by analyzing the maximum expansion length in the direction of longitudinal axis and transverse axis and the flexural strength of minimum cross-section of the end diaphragm. As a result of the verification, a bridge length of 500 m and a skew angle of 30°, which are the application limits of the current domestic design guidelines, were suitable at a cold region thermal condition. However, depending on the backfill and the type of cycle control joint, it is necessary to add restriction considering the displacement of transverse axis to current design guidelines. The alignment limit was suitable at 10°. On the other hand, 95% of the backfill compaction was inappropriate. The quality control of the backfill was required so that the backfill does not increase until the shrinkage is completed. This study, which reflects cold region conditions in Korea, was expected to improve the design guidelines.|반일체식 교대 교량은 교량 상부 구조에서 신축 이음 장치를 없애고 상부 구조와 단부 벽체를 강결 결합한 교량 형식이다. 국내의 반일체식 교대 교량 설계 지침에서는 보통 지방 온도를 고려하여 교량 연장, 평면 사각, 평면 선형의 중심각, 최소 벽체 단면 등을 적용 한계로 제한하고 있다. 본 연구에서는 매개 변수 해석을 통해 한랭 지방 온도에서의 반일체식 교대 교량 적용 한계를 검증하였다. 매개 변수는 교량 연장, 평면 사각, 평면 선형의 중심각 및 뒤채움재 다짐도 조건으로 선정하였다. 수치 해석은 상용 프로그램인 MIDAS CIVIL로 해석 교량을 보 요소 및 판 요소로 구현하여 수행하였다. 교량 적용 한계는 교축 및 교축 직각 방향 최대 신축량과 최소 벽체 단면의 휨강도를 분석하여 검증하였다. 검증 결과, 현행 국내 설계 지침의 적용 한계인 교량 연장 500 m, 평면 사각 30°가 한랭 지방 온도에서도 적합하였다. 다만, 뒤채움재 다짐도 조건과 신축 조절 장치의 종류에 따라 적용 한계에 부적합한 경우가 발생하여 현행 설계 지침에 교축 직각 방향 변위를 고려한 제한 조건의 추가가 필요하였다. 평면 선형 중심각 한계는 10°도 적합한 것으로 판단하였다. 한편, 뒤채움재 다짐도 95%의 적용은 불안전을 초래하여 부적합한 것으로 판단되었다. 따라서 건조 수축 완료 시까지 뒤채움재 다짐도가 커지지 않도록 다짐도 품질 관리가 필요하다고 판단된다. 국내 한랭 지방 조건을 반영한 이 연구는 반일체식 교대 교량의 설계 지침을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.