Full-Scale Testing and Modeling of a Soundproof Girder System

Abstract

Global urbanization is accelerating the concentration of population in cities. The high population density in such cities might cause various problems, among which noise-related problems are one of the serious problems. One of the countermeasures against the traffic noise problem is the construction of noise barriers. Recently, demands on replacing existing noise barriers with even higher noise barriers, over 10 m or more, is increasing. When such type of noise barrier is needed on a bridge, structural stability due to the higher wall must be investigated. To overcome structural stability issues, the needs on a separate soundproof girder system appeared. This study proposes a precast segmental prestressed concrete box girder with varying cross-sections. The proposed soundproof girder system aims to provide fast construction and cost efficiencies, and the design is verified through structural calculations. In addition, the shear key test and the four-point bending test through the full-scale girder are conducted to further verify the design. Finally, based on the design verification, a soundproof girder Finite Element Analysis (FEA) model is developed through the Abaqus program. The FEA model shows conservative analysis results compared to the full-scale girder for the four-point bending test, and satisfying the design review for stability in the ultimate limit state.|세계적인 도시화 현상은 도시로의 인구 집중을 가속화하고 있다. 이러한 도시 지역의 높은 인구 밀도는 다양한 문제를 야기할 수 있으며, 그 중 소음 문제는 심각한 문제 중 하나이다. 교통 소음 문제에 대한 대책 중 하나는 방음벽을 설치하는 것이다. 최근에는 기존 방음벽을 10m 이상의 더 높은 방음벽으로 교체하는 요구가 증가하고 있다. 이러한 형태의 방음벽이 교량에 필요한 경우, 높은 방음벽으로 인한 구조적 안정성을 조사해야 한다. 구조적 안정성 문제를 해결하기 위해 별도의 방음 거더 시스템의 필요성이 대두되었다. 본 연구에서는 변단면을 가지는 프리캐스트 방식의 분절 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더를 제안한다. 제안하는 방음 거더 시스템은 빠른 시공과 비용 효율성을 제공하는 것을 목표로 하며, 구조계산서를 통해 설계를 검증한다. 또한, 전단키 실험과 실규모 거더를 통한 4점 휨 시험을 실시하여 설계를 더욱 검증하였다. 마지막으로 설계 검증을 바탕으로 Abaqus 프로그램을 통해 방음 거더 유한 요소 해석 모델을 개발한다. 유한 요소 해석 모델은 4점 휨 시험에 대해 실규모 거더 대비 보수적인 해석결과를 보여주고 있으며, 극한 한계 상태에서의 안정성에 대한 설계검토를 만족한다.