Moment Equations for Long-Span Soil-Steel Box Culverts

장지간 지중강판 박스컬버트의 휨모멘트 식

This paper studies the moment equations in the 2000 Canadian highway bridge code(CHBDC) for soil-steel box structures, which are applicable to the span less than 8m. Finite element analyses carried out for soil-steel box structures having spans of 3-12m using the deep corrugated steel plates under three construction stages; backfill up to the crown, backfill up to the cover depth, and live loading. The coefficients of moment equations are newly proposed based on the results of numerous finite element analyses considering various design variables, such as span length, soil depth, backfill conditions. The validity of the proposed coefficients in the moment equations of the 2000 CHBDC is investigated by the comparison with the existing coefficients and numerical results of finite element analyses. The comparisons show that the moments of the 2000 CHBDC give good predictions for the span less than 8m, but underestimate for the span greater than 8m, whereas the proposed moments give good estimates of numerical results for the spans of 3-12m.

본 논문은 CHBDC(2000)에서 적용중인 지간 8m까지 사용 가능한 지중강판 박스컬버트의 휨모멘트 설계식을 연구하였다. 3단계의 시공과정(최소 토피고까지의 뒷채움, 토피고까지의 뒷채움, 활하중 재하)을 고려하고 대골형 파형강판을 사용하여 지간 3m~12m에 해당하는 지중강판 박스컬버트의 수치해석을 수행하였다. 휨모멘트 계산식은 지간, 토피고 뒷채움 흙 같은 다양한 설계변수를 고려한 수치해석 결과를 토대로 새롭게 제안되었다. 또한, CHBDC(2000)의 휨모멘트식에서 새롭게 제안된 계산식의 타당성은 기존의 계산식과 수치해석결과와 비교하여 평가 되었다. 기존의 CHBDC(2000)의 식으로 구한 모멘트는 지간 8m이하에서 수치해석 결과와 잘 일치하지만, 지간 8m이상에서는 과소평가 되었다. 반면에, 제안된 식으로 산정한 모멘트는 지간 3~12m까지 수치해석 결과와 잘 일치하였다.