Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection (한국구조물진단유지관리공학회 논문집)

Korea Institute for Structural Maintenance Inspection (한국구조물진단유지관리공학회)
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Prediction of Crack Distribution for the Deck and Girder of Single-Span and Multi-Span PSC-I Bridges

단경간 및 다경간 PSC-I 교량의 바닥판 및 거더의 균열분포 예측

  • 정현진 (인하대학교 토목공학과) ;
  • 안효준 (인하대학교 토목공학과) ;
  • 김재환 (한국건설기술연구원 구조연구본부) ;
  • 박기태 (한국건설기술연구원 구조연구본부) ;
  • 이종한 (인하대학교 토목공학과)
  • Received : 2023.09.04
  • Accepted : 2023.11.29
  • Published : 2023.12.31
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Abstract

PSC-I girder bridges constitute the largest proportion among highway bridges in Korea. According to the precision safety diagnosis data for the past 10 years, approximately 41.3% of the PSC-I bridges have been graded as C. Furthermore, with the increase in the aging of bridges, preemptive management is becoming more important. Damage and deterioration to the deck and girder with a long replacement cylce can have considerable impacts on the service and deterioration of a bridge. In addition, the high rate of device damages, including expansion joints and bearings, necessitates an investigation into the influence of the device damage in the structural members of the bridge. Therefore, this study defined representative PSC-I girder bridges with single and multiple spans to evaluate heterogeneous damages that incorporate the damage of the bridge member and device with the deterioration of the deck. The heterogeneous damages increased a crack area ratio compared to the individual single damage. For the single-span bridge, the occurrence of bearing damage leads to the spread of crack distribution in the girder, and in the case of multi-span bridges, expansion joint damage leads to the spread of crack distribution in the deck. The research underscores that bridge devices, when damaged, can cause subsequent secondary damage due to improper repair and replacement, which emphasizes the need for continuous observation and responsive action to the damages of the main devices.

국내 고속도로 교량 중 가장 많은 비중을 차지하고 있는 PSC-I 거더교의 최근 10년간 정밀 안전진단 데이터의 상태등급을 분석한 결과 41.3%가 C등급으로 나타났다. 노후화되는 교량이 증가함에 따라 선제적 관리가 중요시되고 있다. 바닥판과 거더는 손상 및 열화 발생 시 교체 주기가 길어 교량의 서비스 및 노후도에 미치는 영향이 매우 크다. 또한 신축이음과 교량받침 등의 장치 손상 발생 비율도 높아 교량 부재에 미치는 영향에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 단경간 및 다경간 대표 PSC-I 거더 교량을 선정하여, 교량의 주요부재 및 부재 장치의 단일손상과 바닥판의 열화가 결합된 이종손상 시나리오를 정의하였다. 이종손상이 발생한 경우 단일손상이 발생한 경우보다 균열 발생 면적이 증가하였으며, 단경간 교량의 경우 교량받침 손상으로 인해 거더 균열 분포가 크게 확산되었으며, 다경간 교량의 경우 신축이음 양면손상으로 인해 바닥판의 균열분포가 크게 확산되었다. 이를 통해 교량 장치 손상이 발생하였을 때, 신속한 보수 및 교체가 이루어지지 않으면 손상 발생과 손상 확산으로 2차 피해를 유발할 수 있어, 바닥판 및 거더의 응답에 대한 지속적인 관찰과 대응이 필요할 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 과학기술정보통신부 한국건설기술연구원 연구운영비지원(주요사업)사업으로 수행되었습니다(과제번호 20230073-001, DNA 기반 노후 교량 구조물 스마트 유지관리 플랫폼 및 활용기술개발).

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