[논문]지점부 상부슬래브에 PS강선 긴장된 강 박스거더교의 구조적 특성 분석

차태권; 장일영

doi:10.11112/jksmi.2021.25.2.1

지점부 상부슬래브에 PS강선 긴장된 강 박스거더교의 구조적 특성 분석
Structural Characteristics Analysis of Steel Box Girder Bridge being stressed the PS Steel Wires at the Upper Slab of the Intermediate Support 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.25 no.2, 2021년, pp.1 - 7

차태권 (금오공과대학교 토목공학과) , 장일영 (금오공과대학교 토목공학과)

초록
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강 박스거더 교량의 연속지점부 바닥판은 상부플랜지와 합성되는 구조이며 장경간 교량에서는 지점부 바닥판에 인장균열이 발생할 수 있는 구조로서 내구성 저하 등의 문제가 발생하고 있다. 이는 장경간 적용시 고정하중 및 활하중의 영향으로 슬래브의 교축방향 인장응력이 설계인장강도를 초과하기 때문이다. 이에 지점부 슬래브에 교축방향 철근을 추가하여 인장균열을 제어하고 추가의 압축응력 도입이 필요하다. 이러한 문제점 해결을 위해 연속지점부 상부슬래브의 인장응력 구간에 PS강선 긴장으로 압축응력을 도입하는 강 박스거더교의 구조계를 제안하였고, 이에 따른 구조적 성능을 유한요소해석과 실물시험체의 강선긴장 실험을 통해서 비교 검증하였다. PS강선 긴장을 통해 부모멘트부에 발생하는 슬래브의 인장응력 및 균열을 제어할 수 있는 압축응력을 도입하면 기존 강 박스거더교에 비해 구조안전성 개선 및 내구성능을 강화할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The concrete deck slab at the continuous span support of the steel box girder bridge is a structure that is combined with the upper flange. It is a structure that can cause tension cracks in the deck slab at the support causing problems such as durability degradation in long span bridges. This is because the tensile stress in the longitudinal direction of the slab exceeds the design tensile strength due to the effects of dead load and live load when applying a long span. Accordingly, it is necessary to control tensile cracking by adding a reinforcing bar in the axial direction to the slab at the support and to introduce additional compressive stress. To solve this problem, a structural system of a steel box girder bridge was proposed that introduces compressive stress as PS steel wire tension in the tensile stress section of the upper slab in the continuous support. The resulting structural performance was compared and verified through the finite element analysis and the steel wire tension test of the actual specimen. By introducing compressive stress that can control the tensile stress and cracking of the slab generated in the negative moment through the tension of the PS steel wire, it is possible to improve structural safety and strengthen durability compared to the existing steel box girder bridge.

주제어

표/그림 (23)

그림 Fig. 1 Design section of existing case
그림 Fig. 2 Steel wire placement at pier
그림 Fig. 3 Modelling (Plate + solid + beam)
표 Table 1 Bridge specifications
표 Table 2 Geometric properties(Steel box)
그림 Fig. 4 Compressive stress of upper slab at pier
그림 Fig. 5 Compressive stress of upper flange at pier
그림 Fig. 6 Experiment view (slab composition)
표 Table 3 Geometric properties(PS tendon)
그림 Fig. 7 Load and measuring sensor location (After slab composition)
그림 Fig. 8 Overall introduction of prestress
그림 Fig. 9 Structural modelling (After slab composition)
그림 Fig. 10 Deflection as a result of structural analysis (PS Tension force 2,432kN)
표 Table 4 Specimen specifications
표 Table 5 Geometric properties(Steel box)
표 Table 6 Geometric properties(PS tendon)
그림 Fig. 11 Gauge sensor position
그림 Fig. 12 Strain of the upper flange steel in case of PS steel wires tension
그림 Fig. 13 Strain of the upper slab rebar in case of PS steel wires tension
표 Table 7 Deflection as a result of the test specimen and structural analysis
표 Table 8 Strain and stress introduced in upper slab
그림 Fig. 14 Stress introduced in upper slab concrete (Structural analysis (S1 + S2))
표 Table 9 Stress introduced in upper slab concrete (Experiment & structural analysis)

참고문헌 (4)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). (2020). LRFD bridge design specifications. (9th ed). Washington, DC, USA: American Association of State Highway and Transportation Officials.
Korean Institute of Bridge and Structural Engineers (KIBSE). (2015). Description of Road Bridge Design Criteria (Limit State Design Method). KIBSE, Seoul, Korea.
MIDAS Civil. (2006). Standard User's Manual, Ver.2.0.0. MIDAS Information Technology Co., Ltd.
Nakamura, S., Momiyama, Y., Hosaka, T., and Homma, K. (2002). New technologies of steel/concrete composite bridges, Journal of Constructional Steel Research, 58(1), 99-130.

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