FCM 교량 가설 공법에서 임시 고정 강봉의 응력 변화 특성

Stress Variation Characteristics of Temporary Fixed Steel Rod in FCM Bridge Construction Method

본 연구에서는 FCM 공법에서 교각과 캔틸레버 세그먼트의 임시고정을 위하여 주로 적용하고 있는 "내부 프리스트레싱 긴장재에 의한 임시 고정시스템(Stiching System)"에서 강봉의 응력특성을 분석하였다. 본 시스템에서 강봉은 교각과 PSC BOX를 내부에서 연결하여 인장 및 장착하므로 초기 긴장력의 변화 추이를 확인하기 어려웠다. 따라서, 강봉에 부착하여 강봉의 미세 길이변화를 측정할 수 있는 FBG센서를 활용하여 각 세그먼트 완료 전후에 계측 및 분석을 수행하였다. 분석 결과 캔틸레버 세그먼트 완료까지 발생한 강봉의 최대 연직 수축량의 75% ~ 90%가 강봉의 정착 ~ 1세그먼트에서 발생되었고, 이때 도입 긴장력의 최대 손실은 39%로 나타났다. 이와 같은 강봉의 정착 ~ 1세그먼트 완료까지의 긴장력의 과대 손실은 강봉 정착 중 시공의 정밀도 향상과 1세그먼트의 완료 이후 캔틸레버 세그먼트의 전도에 대한 안정성 확보를 위하여 재 긴장이 필요함을 의미한다. 2 ~ 마지막 세그먼트에서는 강봉의 응력이 완만하게 감소하였고 하절기에는 주두부 콘크리트의 연직방향 체적 증가에 상응한 강봉의 길이 증가로 인하여 응력의 감소가 일부 회복되는 경향을 보여 2~마지막 세그먼트에서는 대기 온도에 따른 강봉의 길이변화가 응력변화의 지배적인 요인인 것으로 판단된다. 강봉의 길이변화와 달리 강봉의 릴랙세이션에 의한 응력이완은 1.2 ~ 2.7%로서 매우 작은 비율로 나타났고, 강봉의 온도응력에 상응하는 반대방향 응력(강봉의 상하부 고정, 강봉과 콘크리트의 열팽창계수가 상이한 영향으로 발생)으로 대부분 상쇄되었다. 따라서, 강봉 정착 시기 조절 등 강봉의 내부응력 향상을 위한 방안을 제시하였다.

In this study, the stress characteristics of temporary fixed steel rods were analyzed in the "temporary fixing system using internal prestressing tension", which is mainly applied to the construction of superstructures by FCM. It was difficult to confirm the changes in initial tensile force in this system because the steel rod was internally connected to the pier and the PSC BOX. Therefore, measurement was performed before and after the completion of each segment using an FBG sensor to measure the change in the micro length of the steel rod. The results of the analysis showed that 75% to 90% of the maximum vertical contraction of the steel rod that occurred until the completion of the cantilever segment occurred in the fixing ~ 1segment, and the maximum loss of initial prestressing force was 39%. Such excessive loss of tension force to 1 segment means that tension is needed to improve the precision of construction during the fixation, and re-tension is needed to secure stability for conduction of cantilever segments after the completion of 1segment. In the 2 ~ last segment, the stress of the steel rod decreased gradually, and in the summer, the decrease in stress tended to partially recover due to the increase in the length of the steel rod corresponding to the increase in the vertical volume of PSC BOX. The dominant factor in the stress change in 2~ last segment in this phenomenon is judged to be the change in the length of the steel rod according to the temperature. Unlike the change in length, the relaxation was 1.2-2.7%, which was mostly offset by the opposite stress corresponding to the temperature stress. Therefore, a plan was proposed to improve the internal stress, such as adjusting the fixation time.