PURPOSES : In this study, the basis for improving the maintenance method of road pavement in Jeju Island, where deterioration is accelerating, was presented through field construction and analysis of various combinations of maintenance methods. METHODS : Construction was performed on Jeju Island's Aejo Road, which has high traffic and frequent early damage, using various asphalt mixtures mainly applied in Jeju Island, with different maintenance cross-sections depending on the level of repair. The quality and performance of the asphalt mixture collected during construction were evaluated, and MEPDG was used to analyze the service life according to the type and maintenance level of the mixture. RESULTS : While the mixture for the surface layer satisfied the quality standards and had excellent rutting and moisture resistance performance, the asphalt mixture for the intermediate and base layer did not satisfy the quality standards such as air voids, so it was judged that quality control was necessary during production. The section repaired to the base layer was found to be advantageous for the integrated behavior of the pavement and had the best structural integrity. As a result of predicting the service life, the estimated life of the section where only the surface layer was repaired was analyzed to be approximately 7 years, the section where the intermediate layer was repaired was 14.5 years, and the section where the entire section up to the base layer was repaired was analyzed to be 18 years. CONCLUSIONS : In Jeju Island, where deterioration is accelerating, it was analyzed that when establishing a maintenance plan, it is necessary to consider repairing the middle and base floors in order to secure the designed life of 10 years.

PURPOSES : There has been increasing interest in South Korea on warm-mix asphalt (WMA) and cold-mix asphalt (CMA) technologies that allow production of asphalt pavement mixtures at comparatively lower temperatures than those of hot-mix asphalt (HMA) for use in pavement engineering. This study aims to evaluate the feasibility of replacing HMA pavement with WMA pavement with the goal of reducing CO2 emissions associated with asphalt production for road construction. METHODS : Changes in the dynamic modulus characteristics of WMA and HMA according to short-term and long-term aging were evaluated. In addition, the effects of water damage were evaluated for short- and long-term aging stages. RESULTS : For WMA, in the process of mixing and short-term aging, early-age dynamic modulus decreased owing to low temperature and reduced short-term aging (STA) time. This could result in early damage to the asphalt pavement depending on the applied traffic load and environmental load. CONCLUSIONS : Mastercurves of the dynamic modulus were used for comparative analysis of WMA and HMA. Compared to the dynamic modulus after STA of HMA, the estimated aging time determined by experiments for WMA to achieve the required stiffness was more than 48 hours, which is equiva-lent to approximately 4 to 5 years real service life when converted. It is considered that further studies are needed for performance optimization to achieve early-age performance of the asphalt mixes.

본 논문은 콘크리트 구조물 보강공법 중 하나인 CFRP 표면매립 긴장보강의 거동을 분석하였다. 이를 위해 CFRP 긴장재 및 긴장시스템을 개발하고 손상후 보강거동 및 충전재 유무에 따른 비부착 보강거동을 고찰하였다. 실험결과, 비부착 실험 체의 보강효과는 무보강 실험체보다 38% 증가하지만, 부착 실험체보다 17% 감소하였다. 손상된 콘크리트를 보강한 경우는 건전한 콘크리트의 보강효과와 유사했다. 정착장치와 부착된 CFRP 긴장재는 안정된 보강효과를 보였다.

FRP is a new material that has light, high strength and high durability characteristics and is emerging as a third construction material in and out of countries. However, very few studies have been done on curved FRP construction materials that can be used for tunnels or arched bridges. In particular, many joints are required for the application of curved panels to the open cut tunnel. Experimental data on the performance of the joint is required due to insufficient design criteria. The purpose of this study is to analyze the structural performance of real size, composite materials curved panels. To achieve this goal, curved panels were constructed and bending performance was tested. A numerical analysis was also performed and compared with the results of the test. The results of the test showed that the average load was 757.6 kN and the average displacement of bottom was measured at 53.12 mm. Compression stress on the upper flange and tensile stress on the lower flange were within acceptable limits of 50% of the allowable stress.

PURPOSES : The purpose of this study is to investigate the fundamental behaviors such as stresses and deflections of the middle slab in a double-deck tunnel for the development of a middle slab design guide. METHODS : The middle slab has been divided into the following three different sections as according to its structural differences: the normal section, expansion joint section, and emergency passageway section. The normal section of middle slab represents the slab supported by brackets installed continuously along the longitudinal direction of tunnel lining. The expansion joint section refers to a discontinuity of middle slab due to the existence of a transverse expansion joint. The emergency passageway section has an empty rectangular space in the middle slab that acts as an exit in an emergency. The finite element analysis models of these three sections of middle slab have been developed to analyze their respective behaviors. RESULTS: The stresses and deflections of middle slab at the three different sections decrease as the slab thickness increases. The emergency passageway section yields the largest stresses and deflections, with the normal section yielding the smallest. CONCLUSIONS: The stress concentrations at the corners of the passageway rectangular space can be reduced by creating hunch areas at the corners. The stresses and deflections in the emergency passageway section can be significantly decreased by attaching beams under the middle slab in the passageway area.

해외에서 운용 중인 복층터널 중간슬래브의 경우 핵심 설계･시공 기술은 공개되지 않고 있다. 국내의 경우 도심지 교통정체 및 지상공간의 부족문제 등으로 복층터널의 수요가 증가할 것으로 예상되므로 복층 터널 중간슬래브 설계에 대한 국내 기술을 보유함으로써 복층터널 기술 보유국으로부터의 국내 건설시장 잠식을 방지하고 기술선점 및 세계 일류 원천기술 확보가 시급한 분야라고 할 수 있다. 복층터널의 중간슬래브는 터널 라이닝에 브래킷을 설치하여 그 위에 지지되는 구조이므로 하부층에 전 면 지지되는 콘크리트 도로 포장 슬래브와 교각과 거더에 지지되는 교량 슬래브와는 다른 구조적 형식을 가진다. 따라서 슬래브가 자중에 의해 과다한 응력이 발생하게 되는데 슬래브의 두께를 늘리게 되면 중간 슬래브에 발생하는 응력을 어느 정도 감소시킬 수 있다. 하지만 중간슬래브의 응력에 지배적인 영향이 미 치는 인자는 슬래브의 자중이기 때문에 슬래브의 두께를 늘 리는 것으로 응력을 감소시키는 데에는 한계가 있다. 실제 중간 슬래브의 설계를 위해서는 프리스트레싱과 같은 방법을 통해 응력을 감소시키는 방안이 필요하다. 본 연구에서는 중간슬래브 최적 단면 설계 방안을 도출 해 내기 위하여 프리스트레싱을 통한 복층터널 중간 슬래브의 단면 감소 방안에 대하여 검토하였다. 우선 그림 1과 같이 강선 배치 간격에 따른 주인장 응력을 검토 하였으며, 그림 에서 볼 수 있듯이 강선배치 간격이 1m인 경우 강선이 없는 중간슬래브에 비해 최대 인장응력이 약 16% 감소하였으며, 간격이 0.5m인 경우 강선이 없는 중간 슬래브에 비해 최대 인장응력이 약 31% 감소하는 것을 알 수 있다. 프리스트레싱에 따른 중간슬래브의 슬래브 두께 감소 효과 를 분석하였다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 프리 스트레싱이 가 해지지 않은 두께 40cm의 슬래브에서 발생 하는 응력과 프리 스트레싱이 가해진 두께 30cm의 중간 슬래브에서 발생하는 응력이 유사하게 나타난다. 이와 같이 프리 스트레싱을 통해 서 중간슬래브의 두께 조절이 가능 하다는 것을 알 수 있다. 하지만 슬래브의 두께가 과도하게 얇아질 경우에는 차량하중 에 의한 처짐량을 제어할 수 없기 때문에 적정한 두께를 유지 하면서 프리스트레싱을 적용해야 할 것으로 판단된다.

연속철근 콘크리트 포장(CRCP)은 별도의 줄눈을 설치하지 않고, 온도변화에 의한 슬래브의 자연적인 균열 발생을 허용하는 포장 형식이다. 이러한 CRCP는 연속적으로 철근이 배근되기 때문에 철근 설치에 따른 초기 시공비용이 높고, 균열이 균일하게 발생하지 않을 경우 균열간격이 넓은 곳에서는 균열폭이 과 대하여 균열보수가 필요하며 균열간격이 너무 좁은 곳에서는 펀치아웃, 팝아웃 등의 파손이 발생할 수 있 다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 균열의 불규칙적인 발생으로 인한 문제점과 과다한 철근사용으 로 인한 초기시공비용이 크다는 단점을 해결하기 위한 새로운 콘크리트 포장 공법을 개발하고자 하였다. CRCP는 균열간격이 넓은 시공 초기 환경하중에 의하여 그림 1(a)와 같이 중앙부 콘크리트와 균열부 철 근의 인장응력이 높게 발생하게 된다. CRCP의 균열은 콘크리트 인장강도보다 슬래브 인장응력이 더 큰 경우 그림 1(b)와 같이 균열이 발생하게 되며, 어느 곳에서 균열이 발생할지 모를 균열의 벌어짐을 구속하 기 위하여 연속적으로 철근이 설치된다. 하지만 철근은 균열의 벌어짐을 구속하기 위한 목적으로 설치되 기 때문에 균열부를 제외한 슬래브 중앙부에는 응력이 작게 발생한다. 즉, 균열과 균열사이에는 철근의 영향이 크지 않기 때문에 그림 1(c)와 같이 원하는 위치에 균열을 유도하고, 이러한 균열부를 보강하더라 도 기존의 CRCP와 동일한 응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 기존의 CRCP가 균열 간에 있어 연속철근의 역할이 크지 않음에 착안하여 그림 3과 같이 균열유도를 통하여 균열을 유도시키고 이렇게 균열이 유도될 부분에만 부분철근이 배근되도록 하는 신개념 연속철근 콘크리트 포장 공법을 개발하였다.

연속철근 콘크리트 포장(CRCP)은 균열이 균일하게 발생하지 않을 경우 균열간격이 넓은 곳에서는 균 열폭이 과대하여 균열보수가 필요하며 균열간격이 너무 좁은 곳에서는 펀치아웃, 팝아웃 등의 파손이 발 생할 수 있어 일정한 균열간격을 유지할 필요가 있다. 본 연구에서는 균등한 간격으로 CRCP의 균열을 형 성할 수 있도록 실내실험을 통하여 유도균열장치의 최적 크기와 설치 위치를 선정하고자 하였다. 본 실험에서는 한국산업표준 KS F 2595의“콘크리트의 건조수축 균열 시험방법”에 사용되는 일축구 속시험체를 사용하였다. CRCP는 연속된 철근이 균열의 벌어짐을 구속하는 포장형식으로 CRCP를 모사하 기 위해서는 시험체의 길이가 길거나 양단을 고정할 수 있는 별도의 장치를 사용하여야 한다. 하지만 본 실험에 사용된 일축구속시험체는 양단에 앵커역할을 할 수 있는 강체가 있어 콘크리트의 수축 발생 시의 CRCP 거동 모사가 가능하다. 균열유도장치 높이 및 위치에 따라 유도균열 발생과정과 특성을 분석하기 위하여 유도균열장치의 높이 와 설치 위치에 따라 총 5개의 시험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 그림 1과 같이 굳지 않은 콘크리트 내에 박막의 플라스틱 소재의 분리막을 삽입함으로써 균열을 유도하였다. 자연적인 건조수축에 의한 균열 의 발생은 과다한 시간이 소요되기 때문에 드라이아이스를 시험체 상부에 놓아 시험체의 온도를 인위적으 로 하강시켜 그림 2와 같은 균열의 발생을 앞당길 수 있도록 하였다. 균열유도장치 높이 및 위치에 따른 유도균열 발생 실험 결과 균열유도장치의 높이가 클수록 균열이 발 생하는 온도하강의 폭이 작아 균열을 유도하기 유리한 것으로 나타났다. 또한 균열유도장치의 높이가 클 수록 균열폭이 넓은 것으로 나타났으며, 이는 균열유도장치 높이가 클수록 균열진전 깊이가 더 깊기 때문 인 것으로 확인하였다. 또한 균열유도장치 설치를 상부에서 아래로 설치할수록 균열의 형태가 자연발생 균열과 유사한 형태로 발생하는 것으로 나타났다.

연속철근 콘크리트 포장(CRCP)에서 철근의 역할은 균열의 과도한 벌어짐을 구속하도록 하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 그림 1(a)와 같이 슬래브 전체에 연속철근이 설치된 경우와 그림 1(b)와 같이 균열 부에만 부분적으로 철근이 설치된 경우의 거동을 비교함으로써 연속철근 콘크리트 포장의 철근감소를 위 한 기반을 마련하고자 하였다. 본 연구에서는 두 가지 실험을 통하여 연속철근과 부분철근이 설치된 시험체를 비교하였다. 첫 번째는 그림 1과 같이 시험체에 인위적인 온도하강을 통하여 균열을 발생시키고 이러한 균열의 거동 측정하는 것 이며, 두 번째는 각 시험체에 그림 2와 같이 하중재하를 함으로써 철근부착 정도를 비교하고자 하였다. 연속철근과 부분철근이 설치된 시험체에 대한 실내실험 결과 상부에만 균열이 발생 시의 균열폭 거동 을 측정한 결과 연속철근이 설치된 시험체와 부분철근이 설치된 시험체의 상부 균열폭 거동은 약 7%의 미소한 차이가 발생하여 두 시험체의 균열 거동은 유사한 것으로 확인되었다. 관통균열이 발생하였을 경 우에는 두 시험체의 상부 균열폭 거동이 2%의 미소한 차이가 발생하였다. 두 시험체에 하중을 재하함으 로써 철근부착실험을 진행한 결과 두 시험체의 파괴하중 차이가 10%로 미소하게 발생하여 두 시험체의 유도균열부에서 차량하중전달율은 유사할 것으로 판단되었다.

일반적인 콘크리트 구조물은 길이가 길 경우 수축에 의한 인장균열의 발생을 억제하기 위하여 수축줄 눈을 설치된다. 하지만 연속철근 콘크리트 구조물은 별도의 수축줄눈을 설치하지 않고 그 대신 자연적으 로 발생하는 횡방향 균열을 허용하며 이러한 횡방향 균열의 과도한 벌어짐을 구속하기 위하여 연속철근이 설치된다. 대표적인 연속철근 콘크리트 구조물은 도로포장에 사용되고 있는 연속철근 콘크리트 포장 (CRCP)와 연속철근 콘크리트 궤도(CRCT)가 있다. CRCP의 횡방향 균열은 대략 0.8 - 1.5m 간격으로 발 생하며, CRCT는 레일을 지지하기 위한 프리캐스트 침목이 슬래브 내에 설치되기 때문에 침목과 슬래브 의 분리에 의하여 0.325m마다 균열이 발생하게 된다. 본 연구에서는 현장실험을 통하여 CRCP와 CRCT의 균열폭 거동을 각각 계측하고 이에 대한 분석 및 비교를 수행하였다. 그림 1~4는 CRCP와 CRCT의 슬래브 깊이에 따른 온도와 균열폭을 나타내었다. 분석 결과 균열간격이 상대적으로 작은 CRCT의 거동이 CRCP의 균열폭의 거동과 비교하여 큰 차이가 발생하 지 않는 것으로 나타나 균열간격에 비례하여 균열폭이 거동하지 않음을 알 수 있다.

현 버스전용차로 정차대의 포장 형식으로는 연성포장 형식인 아스팔트 포장이 주를 이루고 있다. 그러 나, 버스전용차로 정차대 특성상 중차량의 반복적인 정지하중에 의해 포트홀 및 소성변형 발생으로 인해 반복적인 재포장을 실시하고 있으며, 이로 인해 폐기물 및 교통통제 등의 사회 간접비용 발생이 크게 증 가되고 있는 실정이다. 현 상황으로 보아 우수한 장기 공용성을 갖는 강성포장 형식의 콘크리트 포장 적 용이 시급한 상황이다. 강성포장 형식으로는 콘크리트의 수축･팽창에 의해 발생될 수 있는 균열에 대응하기 위해 줄눈을 두어 균열을 유도하는 줄눈 콘크리트 포장(JCP, Jointed Concrete Pavement)과 종방향으로 연속철근을 배치 하여 연속체로 거동하며, 자연적인 횡방향 균열의 발생을 허용하는 연속철근 콘크리트 포장(CRCP, Continuously Reinforced Concrete Pavement)이 있다. 본 연구에서는 CRCP 형식의 프리캐스트 콘크 리트 포장 공법을 개발하여 현장에 적용하고, 다년간의 유지관리 데이터 분석을 통하여 현장 적용성 및 공법 개선책 등을 판단하고자 한다. 본 공법은 교통통제 최소화 및 신속한 설치를 위해 공장에서 제작하여 현장에서 설치하는 방법을 선택 하였으며, 운반을 위해 분절된 패널간 연결부에는 루프이음 연결 방법을 적용하여 전체 패널을 일체화 될 수 있도록 하였다.

복층터널은 터널을 상하부로 분리하는 중간슬래브를 설치하여 상하층 모두 차량이 통행하기 때문에 기 존의 터널과 지하차도에 비해 더 많은 교통량을 수용하여 도심지의 교통정체를 해소할 수 있다. 또한 지 하공간을 활용하여 건설되기 때문에 지상의 녹지공간을 확보하여 환경을 개선할 수 있는 장점이 있다. 하 지만 국내에서는 복층터널의 설계 및 시공기술이 부족하여 복층터널의 시공사례가 전무한 실정이다. 중간 슬래브는 그림 1과 같이 터널 라이닝에 설치된 브래킷에 지지되는 형식으로, 하부지반에 지지되는 도로포 장보다 그림 2와 같이 교각과 거더에 지지되는 교량 슬래브와 유사한 형식이다. 하지만 중간슬래브의 경 우 그림 3과 같이 지지점인 브래킷으로부터 멀어질수록 차량하중에 의한 처짐이 크게 발생하며, 교량 슬 래브의 경우 그림 4와 같이 교각으로부터 멀어질수록 처짐이 증가하는 차이가 있다. 따라서 본 연구에서는 복층터널 중간슬래브와 교량슬래브의 거동을 비교 분석하였으며, 이를 토대로 복층터널 중간슬래브 설계 기준 정립 시 교량슬래브 설계 기준의 적용 가능성 검증과 복층터널 중간슬래 브 설계를 위한 해석모델 개발의 기반을 마련하고자 한다.

본 연구는 프리스트레스 접속슬래브(PTAS: Post-Tensioned Approach Slab)가 환경하중을 받아 컬링할 때의 거동을 수치해석을 통해 적절히 분석하기 위하여 수행되었다. PTAS의 한쪽 단부가 교대에 힌지로 연결되는 부분을 해석 모형에 적합하게 포함시킬 수 있는 방법을 마련하였으며, 접속슬래브의 헌치 부분을 삭제한 단순 형상의 접속슬래브 모델의 사용성도 분석하였다. 개발한 모델을 이용하여 교대 뒤채움부 침하에 의한 접속슬래브의 컬링 응력 특성을 분석하였다. 연구 결과, PTAS의 단순화 힌지를 포함한 단순 형상 모델은 실제 형상 모델의 최대인장응력을 산출하기에 적합한 것을 알 수 있었다. 또한 컬업시에는 하부지반 침하가 없는 PTAS에서 최대인장응력이 도출되었으며, 컬다운 시에는 하부지반 침하가 진행된 PTAS에서 최대인장응력이 발생하므로 이러한 컬링 응력을 고려하여 설계를 수행하는 것이 적절할 것으로 분석되었다.

본 연구는 특수 구간의 도로 포장에 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement) 공법을 적용하기 위한 설계 방안을 제시하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서 고려한 특수 구간으로는 기존의 포장에서 많은 문제점이 발생하는 도심지 버스전용차로 정류소 구간과 고속도로 암거 설치 구간을 선정하였다. 이러한 특수 구간의 PTCP 설계는 응력 기준 설계와 피로파손 기준 설계로 이루어지며 두 설계 결과 중에서 보수적인 결과를 설계에 적용한다. 응력 기준 설계에서는 유한요소해석을 통해 극한의 하중조건을 고려하여 발생할 수 있는 최대 인장응력을 산정한 뒤 이를 감소시켜서 최대 인장응력이 허용휨강도 이하가 되도록 텐던의 개수와 긴장 간격을 산정하였다. 피로파손 기준 설계에서는 AASHTO 피로파손 공식을 기반으로 긴장 설계를 수행하였다. 연구결과, 버스전용차로 정류소 구간과 암거 설치 구간에 PTCP 공법을 적용할 수 있는 설계 방안을 수립하였다.