일체식 교대 교량의 거동 계측과 수치해석 모델의 적용성 분석

Abstract

Integral abutment bridges are a type of jointless bridges that removes the expansion joint in joint bridges. In South Korea, adoption of integral abutment bridges is later than overseas. So construction, maintenance experience and data of long-term behavior are insufficient. In this study, numerical analysis models with high applicability suggested to secure the stability of Integral abutment bridges. Applicability analysis of the numerical analysis models used structural models consisting of the Beam element (Model 1), Plate-Beam element (Model 2), and Solid-Beam element (Model 3). The following models are those proposed in previous studies. Additionally, to enhance the precision of numerical analysis modeling, numerical analysis model applied model input variables that reflect site-specific behavior. Applicability verification was conducted in the order of analysis of numerical analysis results between structural models and comparative analysis of long-term measurement results and numerical analysis results. Similarity analysis, relative error analysis, and statistical analysis using t-test were used as verification methods. The analysis between structural models was conducted on Bridges A, B, and C representing the integral abutment bridge types among six bridges that were subjected to long-term measurement. Model 1, 2, and 3 had high precision in Bridge A, while Models 2 and 3 were selected as high precision numerical analysis models for Bridges B and C. In the analysis of long-term measurement results and numerical analysis results for six bridges, displacement trends of all bridges according to temperature changes were similar, and the precision of the numerical analysis models was verified in the t-test, which is a significance test. As a result of synthesizing the following applicability verification results, Model 2 and 3 were selected as models with high applicability. Depending on the purpose of use, Model 2 was suggested for variable interpretation and trend analysis, Model 3 was suggested for analysis requiring precision.|일체식 교대 교량(integral abutment bridges)은 조인트 교량에서 신축 이음 장치를 제거한 무조인트 교량 형식이다. 국내의 경우 일체식 교대 교량의 도입이 해외보다 늦어 시공 및 유지 관리 경험과 장기 거동에 대한 데이터가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 일체식 교대 교량의 안정성 확보를 위해 적용성이 높은 수치해석 모델을 제안하고자 한다. 수치해석 모델의 적용성 을 분석하기 위해 선행연구에서 제안한 Beam 요소(모델 1), Plate-Beam 요소(모델 2), Solid-Beam 요소(모델 3)로 구성된 구조 모델을 사용하였다. 그리고 장기 계측 결과와 비교하 기 위해 현장 특이 거동이 반영된 모델 입력 변수를 적용하여 수치해석 모델링의 정밀도를 높였다. 적용성 분석은 구조 모델 간 수치해석 결과 분석, 장기 계측과 수치해석 결과 비교 검증 순으로 진행하였다. 분석 방법으로 유사성 분석, 상대오차 분석, 그리고 t 검정을 이용한 통계적 분석을 사용하였다. 구조 모델 간 분석은 장기 계측을 진행한 6개 교량 중 일체식 교대 교량 형식을 대표하는 A, B, C교를 대상으로 진행하였다. A교에서는 모델 1, 2, 3 모두 정밀도 가 높았으며 B교와 C교에서는 모델 2, 3이 정밀도가 높은 수치해석 모델로 선정되었다. 6개 교량의 장기 계측 결과와 수치해석 결과 비교에서는 모든 교량의 수치해석 모델이 온도 변화에 따른 변위 추이가 유사하였으며 유의성 검정인 t 검정에서 수치해석 모델의 정밀도가 높음을 검증하였다. 다음 적용성 분석 결과를 종합한 결과 모델 2와 모델 3이 적용성이 높은 모델로 선정되었다. 사용 목적에 따라 변수 해석 및 경향 분석 시에는 모델 2, 정밀도를 요구하는 분석 시에는 모델 3의 사용을 제안한다.