Behavior of Concrete Bridge Deck Using Hybrid Reinforcement System

This study describes the basic concept and the applicability of Hybrid Reinforcement System using conventional steel reinforcing bars and Fiber Reinforced Polymer bars. The concrete bridge decks are assumed to be supported by beams and reinforced with two layers of reinforcing bars. In concrete bridge deck using HRS, the top tensile force for negative moment zone on beam supports is assumed to be resisted by FRP reinforcing bars, and the bottom tensile force for positive moment zone in the middle of hem supports is assumed to be resisted by conventional steel reinforcing bars, respectively. The FRP reinforcing bars are non-corrosive. Thus, the steel reinforcement is as far away as possible from the top surface of the deck and protected from intrusion of corrosive agent. HRS concrete bridge deck has sufficient ductility at ultimate state as the following reasons; 1) FRP bars have lower elastic modulus and higher ultimate strain than steel re-bars have, 2) FRP bars have lower ultimate strain if provided higher reinforcement ratio, 3) ultimate strain of FRP bars can be reduced if FRP bars are unbonded. Test results showed that FRP and HRS concrete slabs are not failed by FRP bar rupture, but failed by concrete compression in the range of ordinary reinforcement ratio. Therefore, in continuous concrete bridge deck using HRS, steel reinforcing bars for positive moment yield and form plastic hinge first and compressive concrete fail in the bottom of supports or in the top of the middle of supports last. Thus, bridge deck consumes significant inelastic strain energy before its failure.

Hybrid Reinforcement System을 이용한 콘크리트 교량상판 슬래브의 거동

본 연구는 재래 철근과 Fiber Reinforced Polymer 보강재를 사용한 Hybrid Reinforcement System의 기본 개념과 적용성에 대해 기술하고 있다. 콘크리트 교량상관은 보로서 지지되고 상하 두층의 보강재로 인장보강되어 있다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판에서는 보 지지점 부근의 부모멘트에 대한 상부 인장력은 FRP 봉으로 저항하고 보 지지점 중앙부근의 하부인장력은 재래의 철근으로 저항한다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판은 FRP 봉은 비 부식성이고, 부식되기 쉬운 철근은 교량상판 위로부터 가급적 멀리하여 부식물질의 침투를 막을 수 있는 장점이 있다. HRS를 이용한 콘크리트 교량상판은 또한 극한상태에서 충분한 연성을 가지고 있다. 그 이유는 1) FRP봉은 철근보다 탄성계수가 낮고 파단시의 최대 변형률이 크며, 2) 충분한 FRP 보강량을 사용하면 극한변형률을 낮출 수 있으며, 3) 부모멘트 구간의 일부를 비부착시켜 극한 변형률을 낮출 수 있다. 실험 연구 결과 보통의 FRP보강비의 범위에서는 FRP 및 HRS 콘크리트 슬래브는 FRP봉의 파단이 아니라 콘크리트의 압축에 의해 파피됨을 보여주고 있다. 그러므로 HRS를 이용한 연속 콘크리트 교량상관에서는 정모멘트부의 하부철근이 먼저 항복하여 소성힌지를 형성하고 나중에 부보멘트나 정모멘트부의 콘크리트가 압축파괴되어 FRP 콘크리트 슬래브에 비하여 상당한 소성에너지를 소모한다.