외부 긴장재를 이용한 연속 강합성교의 내하력 향상에 관한 연구

Abstract

최근 교통량의 증가와 차량의 대형화에 따라 기존 교량의 구조적 성능을 개선하기 위한 다양한 보강공법이 적용되고 있다. 그 중 외부 강선에 긴장력을 도입한 외부 후긴장 공법은 실용성과 경제성에 있어서 효율적이다. 국내의 경우에 외부 긴장 보강공법은 콘크리트 교량에 먼저 적용되었으며 많은 보수·보강 사례가 있다. 하지만 강교량에 확대 적용에 있어 2경간 연속 강합성보를 위한 외부 긴장재를 이용한 기존 교량의 효과적인 보강을 위해서는 목표로 하는 내하율을 만족시키기 위한 긴장재의 배치형상, 개수, 초기 긴장력의 결정과정에 있어서 충분한 검토가 필요하다. 또한 보강설계 변수의 결정과정에 대한 합리적이고 구체적인 방법의 제시가 필요하다. 본 논문에서는 외부 긴장재를 이용한 기존 2경간 연속 강합성교량의 내하력을 향상시키기 위한 방법을 제시하였다. 2경간 연속 강합성보에 외부 긴장재를 직선 또는 절곡 배치시 보강효과와 증가 프리스트레스력의 영향을 검토하였고 초기 긴장력 산정 방법의 기초 자료를 제시하고자 긴장재의 배치 형상을 변수로 하여 보강효과를 수치적으로 분석하였다. 또한 증가 프리스트레스력 계산식의 검증을 위해 유한요소해석 결과와 비교·검토하였다. 외부 긴장재로 보강된 2경간 연속 강합성교량의 정확한 내하율 산정을 위하여 증가 프리스트레스력을 고려한 내하율 산정식을 제안하였으며, 이것을 이용하여 긴장재 개수와 초기 긴장력의 계산방법 및 과정을 제시하였다. 또한, 본 방법을 실교량에 적용하여 산정식의 타당성과 합리성을 보였다.; The concept of external post-tensioning has been used as an effective technology to strengthen composite steel-concrete girders in bridges. External post-tensioning method, which is practical and economical, has been applied in concrete bridges. The effect of composite bridges strengthened with external post-tensioning has being studying, but it has been applied to a few existing bridges. Therefore, a specific presentation needs for efficient strengthening method related to determination of resonable initial tendon force. An analytic expression for the increment in the initial tendon force is derived using the virtual work method for configurations of straight and draped tendons under external loads. Considering the initial tendon force and its increment under external loads, a new rating factor equation is introduced. A systematic procedure has been developed to calculate the number of tendons and the initial tendon force using the proposed rating factor equation. This study shows the process of determination of initial tendon force using proposed rating factor equation for efficient tendon configuration to improve of load-carrying capacity in a two-span continuous composite girder. This method has been shown as an effective one for an existing two-span continuous composite girder.