유한요소 포장구조해석을 통한 콘크리트 교면포장의 거동분석 및 공용성 평가

기존의 교량 교면포장공법은 크게 아스팔트 콘크리트 교면포장과 콘크리트 마모층 교면포장의 두 가지로 대별될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 고분자 개질 아스팔트와 개질 콘크리트 포장에 대해서 실제 설계속도에 대한 거동분석을 3차원 범용 유한요소프로그램인 ABAQUS 해석으로부터 포장체거동을 비교분석하였다. 이를 위하여 먼저, 콘크리트 박스거더위에 개질아스팔트 포장체와 개질 콘크리트 포장체에 대하여 제시된 물성이 없는 바 이를 설계기준자료 및 기연구자료로부터 추정하였고, 3차원 유한요소 모델링을 수행하였다. 3차원 모델링으로 구축된 콘크리트 박스거더 및 상판에 놓인 개질 아스팔트 포장과 개질 콘크리트 포장에 대하여 실제 교량을 통과하는 차량의 설계속도에 대한 포장체 영향을 분석하였다. 또한 3차원 범용유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 설계속도에 따라 분석된 거동으로부터 기존연구에서 발표된 피로균열의 파괴기준에 근거하여 공용 수명을 예측하여 비교하였다.<BR> 콘크리트 박스거더와 교면포장을 3차원 모델링하여 설계속도에 따른 개질 아스팔트포장과 개질 콘크리트포장의 처짐 및 응력등 거동분석을 수행한 결과, 표면처짐의 경우 개질아스팔트포장은 개질콘크리트포장보다 3배 가량 크게 나오나 30㎛ 정도로 큰 영향이 없음을 알 수 있었다.<BR> 또한 주행하중에 의해서 발생되는 압축응력은 개질 아스팔트 포장과 개질 콘크리트 포장체에서 유사한 경향을 보여주고 있다. 반면에 개질 콘크리트 포장체에서는 최대 압축응력의 10% 정도의 인장응력이 차량주행방향과 직교방향으로 발생하는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 모델링을 통한 해석적 분석으로부터의 공용성 수명평가결과, 개질 아스팔트 포장과 개질 콘크리트 포장의 두 경우 모두 포장체의 공용성 수명이 설계교통량을 크게 상회하는 것으로 나타났다.

This paper presents the results of a study that was performed to evaluate structural behaviors and related performance life of AC modified SBS pavement and Con`c modified LMC pavement on concrete bridge deck based on ABAQUS, 3-dimensional finite element analysis considering vehicle speed. As a results, the difference of surface deflections on pavements is negligible, which was 30㎛ and compression stresses are similar on the two type pavements. But Con`c modified LMC pavement show the tensile stress, which is 10% of the maximum compression stress. It is show that the performance life evaluations of both pavement are much larger than design traffic repetition.