In these days, the deterioration of bridges make it necessary for decks to be replaced and it is inevitable to apply the precast decks to minimize the traffic control induced from the deck placement. This precast deck construction makes the physically discontinuous interface between old and new concrete. Usually, the adhesive force at this interface are ignored. However, for crack behavior and reliable long term behavior, it is required to evaluate the exact value of the cohesive force at the interface. This research investigates the cohesive characteristics at the interface. Four different interface surface conditions are tested and three different methods are used to measure the cohesive strength at the interface. In addition, cohesive characteristic at the surface between precast panels are investigated with different interface surface conditions.
LB-DECK is used for both of permanent formwork and structural component with cast-in place concrete of concrete bridge decks. Current Korean design code recommends that concrete bridge deck with precast concrete panels have to be designed only using conventional flexural design method and does not allow the empirical design method which is based on punching shear strength of bridge deck. This paper present experimental test results of punching shear strength of concrete bridge decks with LB-DECKs. Six full-scaled concrete bridge decks, which are designed with the empirical design method, are fabricated with variation of girder spacings. Test results are presented in the paper and compared with the code predictions of ACI 318, CEB-FIP MC90. Based on the test results, it is proposed that LB-DECK is suitable to apply the empirical design method for concrete bridge decks.
Wang, Qian;Kim, Min-Koo;Sohn, Hoon;Cheng, Jack C.P.
Smart Structures and Systems
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제18권3호
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pp.601-623
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2016
Precast concrete elements are widely used in the construction of buildings and civil infrastructures as they provide higher construction quality and requires less construction time. However, any abnormalities in precast concrete surfaces such as non-flatness or distortion, can influence the erection of the elements as well as the functional performance of the connections between elements. Thus, it is important to undertake surface flatness and distortion inspection (SFDI) on precast concrete elements before their delivery to the construction sites. The traditional methods of SFDI which are conducted manually or by contact-type devices are, however, time-consuming, labor-intensive and error-prone. To tackle these problems, this study proposes techniques for SFDI of precast concrete elements using laser scanning technology. The proposed techniques estimate the $F_F$ number to evaluate the surface flatness, and estimate three different measurements, warping, bowing, and differential elevation between adjacent elements, to evaluate the surface distortion. The proposed techniques were validated by experiments on four small scale test specimens manufactured by a 3D printer. The measured surface flatness and distortion from the laser scanned data were compared to the actual ones, which were obtained from the designed surface geometries of the specimens. The validation experiments show that the proposed techniques can evaluate the surface flatness and distortion effectively and accurately. Furthermore, scanning experiments on two actual precast concrete bridge deck panels were conducted and the proposed techniques were successfully applied to the scanned data of the panels.
프리캐스트 패널은 교량바닥판의 합성 구조부재로서 사용된다. 프리캐스트 패널의 횡방향 강재는 교량바닥판의 주철근 역할을 하며, 또한, 패널은 상부의 현장타설 콘크리트 시공시 거푸집 대용으로 적용된다. 이 연구에서는 프리캐스트 패널과 현장타설 바닥판의 합성효과를 위해 패널 상부에 도입되는 전단철근 필요성을 확인하였다. 또한, 프리캐스트 패널을 갖는 합성바닥판에서 패널간에는 횡방향 이음부의 연속적인 거동이 요구된다. 본 연구에서는 전단철근과 루프이음을 갖는 합성바닥판의 정적실험을 수행하였다. 실험결과로부터 바닥판의 연속성 확보를 위한 루프철근 이음부의 연속성을 확인하고, 패널과 현장타설 바닥판 사이의 합성효과를 확인하였다. 전단철근이 있는 합성바닥판은 합성효과의 증가로 인해 전단철근이 없는 바닥판에 비해 약 140~164%의 극한내력을 보인다. 따라서 접합면에 도입되는 전단철근은 파괴시까지 합성거동을 확보해주는 역할을 하는 것으로 판단된다.
프리캐스트 콘크리트 페널의 일종인 LB-DECK은 콘크리트 교량 바닥판의 시공시 LB-DECK 위에 현장타설되는 콘크리트와 합성 거동하는 영구 콘크리트 거푸집이다. 현행 LB-DECK은 두께가 60 mm인 콘크리트 슬래브와 슬래브 내부에 높이 125 mm인 lattice-girder들의 일부가 매립되어 있는 구조이다. 이러한 LB-DECK은 시공하중에 의해 종방향 균열이 발생하지 않도록 거더 간격이 충분히 작은 교량 바닥판 시공시 주로 적용되고 있다. 이 논문에서는 최근 강박스 교량과 같이 교량 바닥판의 지간장이 긴 교량에 LB-DECK를 적용할 경우 콘크리트 하부에 발생될 수 있는 종방향 균열을 최소화시키기 위하여, LB-DECK의 균열강도를 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. LB-DECK 콘크리트 슬래브의 두께, lattice-girder의 높이, 그리고 top-bar의 지름을 변수로 하는 8종류 24개의 비합성 보부재와 4가지 종류의 합성 보부재 4개를 제작한 후 정적하중 재하실험을 수행하였다. 실험체에 대한 정적하중 재하 실험을 통해 각 실험체의 균열하중과 극한하중을 평가하였으며, 또한 최종 파괴시까지 중앙부 처짐, top-bar의 변형률, 콘크리트 슬래브의 균열 진전 양상 그리고 최종 파괴 형태를 살펴보았다. 각 실험체로부터 얻은 균열하중의 크기는 탄성해석을 통해 얻은 해석치와 비교하였다. 또한 콘크리트 건조수축이 균열강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 AEMM 방법을 이용한 장기 거동 해석을 수행하였다. 실험 결과를 토대로, 지간장이 긴 교량 바닥판에 LB-DECK 적용시, 균열 발생을 예방할 수 있도록 LB-DECK 콘크리트 슬래브의 균열강도와 설계상세를 검토하였다.
Full depth precast concrete bridge deck system can be advantageously to reduce construction time, hence lowering the cost. This system has several significant design and construction component. To connect between the concrete slab and steel girder, precast deck has shear pocket. Post-tensioning tightens the joints and prevents any leakage though the joint. When post-tensioning is applied, stress concentration occurs in the edge of shear pocket. In this study, precast decks using four types of shear pocket is analyzed by F.E.M.
중트럭 통행으로 인한 철근콘크리트 교량바닥판의 열화는 교량구조물을 유지보수하는데 있어 심각한 문제 중 하나이며, 프리캐스트 바닥판을 이용한 교량바닥판의 시공 및 교체 방법이 실용적이며 효과적인 방법으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 횡방향 ddusruf부에 종방향 프리스트레싱을 도입한 프리캐스트 바닥판의 모델을 제작하여 바닥판간 횡방향 연결부의 강성 평가 및 연결부의 피로 거동을 파악하기 위해서 피로실험을 수행하여 피로하중하에서의 휨강성의 변화, 균열발생 및 파괴하중 등을 측정하였다. 실험결과를 통해서 피로하중하에서 프리스트레스 프리캐스트 부재의 프리스트레스 효과를 평가하였으며, 현장타설에 의해서 시공되는 일반 RC 부재에 비해서 우수한 구조적 거동을 보여주는 적정량의 종방향 프리스트레스 크기를 결정하였다.
Precast concrete deck has many advantages comparing with the in-situ concrete deck, and has been successfully applied to replacement of the deteriorated decks and to the newly constructed highway bridges in domestic region. In order to apply the precast decks into the railway bridges, however, differences of the load characteristics between the highway and the railway should be properly taken into account including the train load, longitudinal force of the continuous welded rail. acceleration or braking force, temperature change and shrinkage. Proper level of the longitudinal prestress of the tendons that can ensure integrity of the transverse joints in the deck system is of a primary importance. To this aim, the longitudinal tensile stresses induced by the design loads are derived using three-dimensional finite element analyses, design codes and theoretical equations for the frequently adopted PSC composite girder railway bridge. The estimated proper prestress level to counteract those tensile stresses is over 2.4 MPa, which is similar to the case of the highway bridges.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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