A Study on the Static and Fatigue Behavior of Steel-Confined Prestressed Concrete Girder

A new type of girder, called steel-confined prestressed concrete girder (SCP girder), has been developed, which maximizes the structural advantages of concrete, steel, and PS tendon, and improves on the shortcomings of steel plate girder, PSC I-girder, and preflex girder bridge for use in the construction of middle- or long-span bridges. To verify the propriety of design, structural safety, and applicability of this girder, a static load test was carried out (Kim et al.., 2002). Since the main damage typically sustained by steel bridges results from the fatigue caused by the repetition of traffic loads, fatigue safety must therefore be guaranteed in applying the SCP girder in the construction of real bridges. In this study, a fatigue test was carried out to investigate fatigue behavior and provide basic data for fatigue design. Based on the fatigue test, the fatigue safety of the girder was estimated. For the fatigue test, 10-m specimens were designed for a standard-design truckload (DB-24). A static load test was also performed before the fatigue test to analyze the structural behavior of the specimens. After the fatigue test, outer steel plates were removed to observe the condition of the concrete in the girder.

강재로 구속된 프리스트레스트 콘크리트 합성거더의 정적 및 피로거동

최근 국내에서 I형 거더의 외부가 강재로 이루어지고 내부에 무근콘크리트가 채워져 합성된 거더에 프리스트레스를 도입하여 경간을 장대화할 수 있는 새로운 개념의 합성거더인 '강재로 구속된 프리스트레스트 콘크리트 합성거더(Steel-Confined Prestressed Concrete Girder; SCP Girder)'가 개발되었다. 또한 개발된 거더를 실물크기로 제작하여 시공성을 확인하고 정적하중 재하에 의한 파괴실험을 통해 공용 중 안전성에 대한 실험적 검증이 수행되었다(김정호 등, 2002). 그러나 SCP 합성거더의 실용화를 위해서는 교량 파손의 주원인이 주행하중의 영향에 의한 피로파손인 점을 고려하여 반복하중에 대한 피로거동의 연구 및 피로 안전성 확보가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 SCP 합성거더에 대한 피로거동 특성을 파악하고 피로설계를 위한 기초적인 자료를 제시하기 위해 피로실험을 실시하였다. 피로실험을 위한 시험체의 제작은 1등교에 해당하는 설계활하중(DB-24)에 대하여 10m 지간으로 설계 제작하였으며, 실험결과 도로교설계기준(한국도로교통협회, 2000)의 상세피로범주에 따른 허용피로응력범위를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 또한 초기정적재하를 통해 설계의 타당성과 구조적 거동을 분석하였으며, 피로실험 종료 후 거더 외부를 이루고 있는 강재를 제거하여 내부콘크리트의 상태를 관찰하였다.