초록 ▼

본 연구개발의 최종목표는‘리브 보강형 프리캐스트 아치 개착 터널의 설계 및 시공 신기술 개발“이며, 이를 위한 연구개발의 내용 및 범위를 정리하면 다음과 같다.
- 현재 사용하고 있는 개착 지중구조물(지중라멘교, 개착식 터널)의 설계방법, 시공방법에 대한 현황을 현장타설 공법과 프리캐스트 공법으로 각기 분류하여 조사.
- 현장타설 개착 터널을 대상으로 연구되었던 복개터널의 설계요소기술개발의 연구결과와 개착식 터널 구조물과 주변 뒤채움재를 고려한 지반 구조물 상호작용 해석법을 이용하여 개착 터널 구조물을 프리캐스트로 대

본 연구개발의 최종목표는‘리브 보강형 프리캐스트 아치 개착 터널의 설계 및 시공 신기술 개발“이며, 이를 위한 연구개발의 내용 및 범위를 정리하면 다음과 같다.
- 현재 사용하고 있는 개착 지중구조물(지중라멘교, 개착식 터널)의 설계방법, 시공방법에 대한 현황을 현장타설 공법과 프리캐스트 공법으로 각기 분류하여 조사.
- 현장타설 개착 터널을 대상으로 연구되었던 복개터널의 설계요소기술개발의 연구결과와 개착식 터널 구조물과 주변 뒤채움재를 고려한 지반 구조물 상호작용 해석법을 이용하여 개착 터널 구조물을 프리캐스트로 대체하여 적용하였을 때 활용이 가능한지 연구를 수행하여 프리캐스트를 이용한 개착식 터널 구조물의 해석기법과 설계기법을 제시.
- 개착 터널의 지간장과 현장 설계조건인 성토부 토피고에 따라 표준 리브 보강형 프리캐스트 아치 단면을 도출하며, 각각의 표준단면에 대한 다양한 설계조건을 적용하여 해석 수행한 후 그 해석결과를 토대로 최적의 프리캐스트 단면 분절 위치 선정.
- 도로상 운반이 가능하도록 하며, 크레인으로 인양할 때 프리캐스트 구조물을 경량화하여 경제성을 확보하기 위해 프리캐스트를 3분절로 제작한 후 현장에서 조립하도록 하며, 이때 구조 설계시 도입된 개념과 사용성을 동시에 만족할 수 있는 이음 형상을 기존의 프리캐스트 이음 사례를 조사하여 제시.
- 리브 보강형 프리캐스트 아치를 이용한 개착식 터널의 설계 및 시공법 개발은 광폭터널 및 고성토 조건을 위한 것이므로, 프리캐스트 상부 슬래브에 하중이 크게 발생하는 경우 슬래브 하면의 리브에 추가로 강선을 삽입한 후 포스트 텐션에 의해 프리스트레싱을 도입하여 외적 하중에 효과적으로 저항할 수 있도록 하는 설계 및 시공 방법을 개발하여 개시.
- 현장 실물 실험 혹은 대형 실내 실험을 통해 리브 보강된 프리캐스트 아치 개착 터널 구조물의 설계 방법을 검증하고 현장 적용성을 평가.
- 리브 보강형 프리캐스트 아치를 이용한 개착 터널의 설계 지침을 마련하며, 프리캐스트 세그먼트의 공장 제작, 운반, 보관 및 인양 방법, 그리고 조립 설치 및 뒤채움 되메우기 전 과정에 걸쳐 시공 지침을 마련.

Abstract ▼

- Suggest the analysis and design technique for the structure of cut-and-cover tunnel by carrying out a study whether it is usable when applying the structure of cut-and-cover tunnel by substituting it for a precast.
- Select the optimal precast section location based on the analysis result afte

- Suggest the analysis and design technique for the structure of cut-and-cover tunnel by carrying out a study whether it is usable when applying the structure of cut-and-cover tunnel by substituting it for a precast.
- Select the optimal precast section location based on the analysis result after carrying out an analysis while applying various design conditions to the standard sections of the precast arch of using standard rib-reinforcement.
- When a load is heavily applied to the upper slab of precast, develop and suggest the design and engineering method that can effectively resist against an external load while introducing pre-stressing by a post tension after inserting an additional steel wire into the lower rib of the slab.
- Verify the design method for the structure of rib-reinforced precast arch cut-and-cover tunnel through a field test or full-size indoor test and evaluate its field applicability.
- Prepare the engineering guidelines throughout the entire processes of the factory manufacture, transportation, storage and salvage method, assemblage, installation, and earth-filling of precast segment by preparing the design guidelines for the cut-and-cover tunnel of using rib-reinforced precast arch.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...4
• summary ...15
• contents ...20
• 목차 ...11
• 제 1 장 서 론 ...24
• 1. 연구개발의 필요성 ...24
• 2. 연구개발 목표 ...27
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...29
• 1. 개 요 ...29
• 2. 국내 현황 ...30
• 3. 국외 현황 ...33
• 4. 국내외 현황 비교 ...34
• 5. 리브 보강 프리캐스트 세그먼트를 이용한 개착식 터널구조물 개요 ...37
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...38
• 1. 문헌고찰을 통한 개착식 터널구조물 설계기법의 비교 분석 ...38
• 1.1 개착식 터널구조물의 설계 개요 ...38
• 1.1.1 구조해석적 기법 ...38
• 1.1.2 수치해석적 기법 ...56
• 1.2 개착식 터널구조물에 작용하는 토압 ...57
• 1.2.1 Silo 이론 ...58
• 1.2.2 Marston(1913) 이론 ...60
• 1.2.3 Spangler(1948) 이론 ...61
• 1.2.4 Handy(1985) 이론 ...64
• 1.2.5 Kellogg(1993) 이론 ...67
• 1.3 지반-구조물 상호작용을 고려한 설계기법 ...70
• 1.3.1 파형강관의 국내외 설계기준 ...70
• 1.3.2 연성 구조물 설계방법 ...73
• 1.4 개착식 터널구조물에 작용하는 편토압 고려방안 ...77
• 1.4.1 모형 터널에 작용하는 편토압 ...77
• 1.4.2 탄성론을 이용한 편토압 분석 ...79
• 1.4.3 유한요소법을 이용한 편토압의 영향 ...83
• 1.4.4 개착식 터널구조물에 작용하는 편토압의 결과분석 ...94
• 2. 개착식 터널구조물의 전단면 프리캐스트화 요소기술 개발 ...95
• 2.1 프리캐스트 세그먼트 이음부 현황분석 ...95
• 2.2 최적화된 프리캐스트 세그먼트 이음부 위치 선정 ...106
• 2.3 구조적인 거동을 고려한 이음부 형상 개발 ...107
• 3. 리브 보강형 프리캐스트 아치구조물의 대형재하실험 ...110
• 3.1 리브 A형 보강구조의 성능평가 ...110
• 3.2 정적재하실험 ...115
• 3.2.1 NR-1P 실험체 ...117
• 3.2.2 RA-1P 실험체 ...119
• 3.2.3 NR-3P 실험체 ...121
• 3.2.4 RA-3P 실험체 ...122
• 3.2.5 NR-5P 실험체 ...124
• 3.2.6 RA-5P 실험체 ...126
• 3.2.7 리브 A형 보강 아치형 터널 구조물의 안정성 검토결과 ...128
• 3.3 개량형 리브 보강 프리캐스트 아치구조물의 대형재하실험 ...131
• 3.3.1 개 요 ...131
• 3.3.2 정적재하실험 ...132
• 3.3.3 개량형 리브 보강 프리캐스트 아치형 터널의 성능평가 ...140
• 3.4 프리스트레싱 보강된 리브 아치 단면의 구조 성능 검토 ...143
• 3.4.1 프리스트레스 콘크리트 개요 ...143
• 3.4.2 프리스트레싱 방법 ...145
• 3.4.3 프리스트레스의 도입과 손실 ...148
• 3.4.4 리브보강 아치형 개착식 터널의 프리스트레스 손실도 ...149
• 4. 프리캐스트 아치를 이용한 개착식 터널구조물의 거동분석 ...156
• 4.1 터널구조물 거동분석을 위한 계측 ...156
• 4.2 디지털 영상의 터널 내 활용 개념 ...161
• 4.2.1 디지털 영상 정보 획득 장비 구성 ...164
• 4.2.2 디지털 영상계측을 이용한 개착식 터널구조물 변위 계측 ...168
• 5. 세그먼트 연결부 방수 및 배수 ...170
• 5.1 방수 및 배수공 설계 ...170
• 5.1.1 방수공 개요 ...170
• 5.1.2 세그먼트 연결부 외벽 방수공 ...170
• 5.1.3 프리캐스트 중앙이음부 배수공 ...172
• 5.2 화재에 의한 방수재 영향 평가 ...174
• 6. 프리캐스트 세그먼트를 이용한 개착식 터널의 내진안정성 ...179
• 6.1 개 요 ...179
• 6.2 지진활동 ...180
• 6.2.1 지진의 특성 ...180
• 6.2.2 지하구조물의 지진특성 ...185
• 6.3 지진에 의한 터널의 지진 피해 사례 분석 ...186
• 6.4 지하 구조물의 내진 설계기준 ...189
• 6.4.1 국내 설계기준 ...189
• 6.4.2 미국 설계기준 ...192
• 6.4.3 일본 설계기준 ...192
• 6.5 지하구조물의 내진해석법 ...193
• 6.5.1 수치해석 프로그램 ...194
• 6.5.2 해석영역 및 경계조건 ...195
• 6.5.3 역학적인 감쇠비의 설정 ...198
• 6.5.4 유한차분법 해석조건 ...200
• 6.6 리브 보강형 프리캐스트 아치 개착 터널의 내진 해석 ...206
• 6.6.1 개착식 터널의 특징 ...206
• 6.6.2 수치해석을 위한 입력 물성치 (Input Parameter) ...208
• 6.7 수치해석 결과분석 ...214
• 6.7.1 Case-1; 토피고의 영향 ...214
• 6.7.2 Case-2; 성토사면의 영향 ...220
• 6.7.3 Case-3; 굴착사면의 영향 ...224
• 6.8 소결론 ...228
• 6.9 추후 연구과제 ...229
• 제 4 장 연구개발 결과의 활용계획 ...230
• 1. 연구성과 활용방안 ...230
• 2. 연구성과 기대효과 ...230
• 2.1 기술적 측면 ...230
• 2.2 사회.경제적 측면 ...234
• 참 고 문 헌 ...236