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

Korea Institute for Structural Maintenance Inspection (한국구조물진단유지관리공학회)
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The Inclination Characteristics of PSC BOX in FCM Bridge Construction Method

FCM 교량 가설 공법에서 주두부의 기울음 특성

  • 강현억 (충남대학교 융복합시스탬공학과) ;
  • 박완신 (충남대학교 건설공학교육과) ;
  • 장영일 (충남대학교 건설공학교육과) ;
  • 김선우 (충남대학교 건설공학교육과) ;
  • 윤현도 (충남대학교 건축공학과)
  • Received : 2023.03.20
  • Accepted : 2023.04.11
  • Published : 2023.06.30
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Abstract

This study presents basic data on how to secure stability by analyzing the change in tensile force of steel rod and the inclination characteristics of PSC BOX in the "Temporary fixation system using internal prestressing tendon", which is mainly applied to construction of superstructures by FCM. To date, it has been difficult to confirm the changes in tension force of the steel rod and the inclination of the PSC BOX because the steel rod was installed vertically inside the pier and the PSC BOX. Therefore, measurement of the change in length of the steel rod and the displacement of PSC BOX were performed using a micro-measured FBG sensor. Comparisons of the calculated tensile force and the residual tensile force of the steel rod revealed that the safety factor decreased in all bridges. The cause was mainly identified to be the loss of tensile force in fixation~1segment, and countermeasures are suggested. The analysis of the inclination characteristics showed that the inclination increased with the segment progresses even in bridges with sufficient safety factor, and the difference before and after the segment was confirmed. In addition, the increase in inclination was related to the loss of tension force in the steel rod, and the stress on the opposite sides of the inclination was further reduced. It is believed that upward tensile force is generated in the steel rod on the opposite side of the inclined side due to the unbalanced moment, causing the difference in stress of the steel rod between the two sides.

본 연구에서는 영구 교좌장치가 설치되는 교량의 교각 상부에서 FCM에 의한 상부공 시공에 주로 적용하고 있는 "내부 프리스트레싱 긴장재에 의한 임시 고정시스템"에서 강봉에 도입한 긴장력의 변화와 주두부의 기울음 특성을 분석하여 안정성 확보 방안에 대한 기초자료를 제시하였다. 상기 시스템은 시공 중 불균형 모멘트에 의하여 발행하는 상향력에 저항하기 위하여 교각과 교각 상부의 PSC BOX 내부에 연직으로 강봉을 설치한 후 상부에서 인장 및 정착하기 때문에, 그 동안 강봉에 도입한 긴장력의 변화와 주두부의 기울음 정도를 확인하기 어려웠다. 따라서, 강봉의 길이 변화 및 주두부 변위에 대한 계측 및 분석은 미세 측정이 가능한 FBG 센서를 활용하여 각 세그먼트 진행의 전후에 수행하였다. 강봉의 계산 인장력과 잔존 인장력을 비교한 결과 안전율은 모든 교량에서 저하하였다. 그 원인은 주로 강봉의 정착 과정에서부터 1세그먼트 완료까지의 초기 긴장력 손실로 확인되어 이에 대한 대책을 제시하였다. 주두부의 미세 기울음 특성을 분석한 결과 안전율이 충분히 확보된 교량에서도 세그먼트의 진행에 따라 미세 기울음이 증가되는 양상을 보였으며, 세그먼트 진행 단계별로 콘크리트 타설 전,후의 차이도 뚜렸하게 확인되었다. 또한, 모든 교량에서 미세 기울음의 증가는 강봉의 긴장력 손실과 밀접한 관계를 보이며 기울음 측면과 반대 측면의 응력 감소가 더욱 크게 나타났다. 이러한 현상의 원인은 불균형모멘트에 의하여 기울음 측면과의 반대 측면의 강봉에 상향 인장력이 발생하여 강봉의 응력 차이를 유발시킨 때문으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구를 위한 안정적 계측과 미세변위 분석에 적용성이 우수한 FBG 센서의 활용 및 기술적 지원을 아끼지 않은 (주) FBG 코리아에 감사드립니다.

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