우리나라에서 공용중인 시설물은 총 172,111개로 집계되고 있으며, 그 중 교량은 34,199개로 사회 기반시설 중 가장 많은 비중을 차지한다. 이러한 교량은 공용하중, 온도, 습도 등에 의해 거더간 신축 량이 발생하게 되고 신축량 발생으로 인한 유간거리에 대해 차량의 통행 안정성 및 주행성 확보를 위 한 신축이음장치를 설치하게 된다. 신축이음장치를 설치하여 차량의 통행 안정성 및 주행성을 확보할 수 있지만 누수 및 퇴적물 낙하 등을 직접적으로 방지하지 못하여 고무지수재를 별도로 설치하게 된 다. 하지만 이러한 고무지수재는 다양한 원인에 의해 쉽게 손상이 발생한다. 손상된 고무지수재를 통 해 거더의 부식, 교량하부 인명사고 등 다양한 2차 피해가 발생할 수 있다. 피해방지를 위한 교량의 유지관리를 지속적으로 수행하고 있지만 고무지수재 특성상 지속적인 교체가 불가피한 실정이다. 따라 서 본 연구에서는 기존 신축이음장치에 활용되는 고무지수재의 문제점을 해결하기 위하여 초탄성 형 상기억합금을 활용한 새로운 지수재 개발 연구를 수행하였다. 이에 대해 초탄성 형상기억합금 지수재 와 고무지수재에 대한 유한요소해석을 수행하고 비교 및 분석하였으며, 하중 제거 후 원형으로 복원되 는 효과를 통해 지속 사용 가능한 지수재 연구를 검증하였다.

국내에서 공용중인 교량은 33,177개로 사회기반시설 중 가장 많은 비중을 차지한다. 이러한 교량은 공용하중, 온도, 습도 등에 의해 거더에 신축량이 발생하게 되고, 거더간 유간거리에 대한 안정성을 확보하기 위해 신축이음장치를 설치한다. 신 축이음장치에는 교량의 누수 및 퇴적물 낙하 등을 방지하기 위해 고무지수재를 설치하는 것이 일반적이다. 하지만 이러한 고무 지수재는 다양한 원인에 의해 쉽게 손상이 발생하게 된다. 손상된 고무지수재를 통해 거더의 부식, 교량하부 인명사고 등 다양 한 2차 피해가 발생할 수 있다. 이러한 피해를 예방하기 위해 교량의 유지관리를 수행하고 있지만 고무지수재 특성상 지속적인 교체는 불가피한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 신축이음장치에 활용되는 고무지수재의 문제점을 해결하기 위하여 초탄 성 형상기억합금을 활용한 새로운 지수재 개발 연구를 수행하였다. 초탄성 형상기억합금 지수재에 대한 유한요소해석을 수행 및 분석하였으며, 복원 효과를 통해 지속 사용 가능한 지수재 연구를 검증하였다.

슬라이딩 궤도는 콘크리트 궤도와 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 레일신축이음장치와 같은 특수 장치를 적용하지 않고도 궤도-교량 상호작용 효과를 효과적으로 저감시킬 수 있는 새로운 궤도 시스템으로 개발되고 있다. 이 논문에서는 장경간 교량에 슬라이딩 궤도와 레일신축이음장치를 각각 적용한 경우에 대하여 궤도-교량 상호작용해석을 수행하고 그 결과를 비교 검토하였다. 대상교량은 상호작용 효과를 극대화하기 위하여 9경간 연속 PSC교와 2경간 연속 강합성교를 포함하며, 총 연장 1,205m, 최대 고정지점간 거리 825m인 장경간 교량을 선정하였다. 해석결과 슬라이딩 궤도는 레일신축이음장치를 적용한 경우보다 레일 부가 축력이 더 작은 것은 물론, 지점부에 재하되는 수평 반력 또한 작게 나타나 궤도-교량 상호작용 저감 효과가 뛰어난 것으로 확인되었다. 반면 슬라이딩 궤도는 온도하중에 의해 높은 슬래브 축력이 발생되므로, 궤도 설계 시 슬래브 축력에 대한 단면 설계에 주의를 기울일 필요가 있다.

국내 대부분을 차지하고 있는 노출형 신축이음장치는 주행 시 소음과 충격을 발생시켜 주행성을 떨어뜨리며, 많은 유지관리비가 소요되고 있다. 이에 미국과 유럽 등에서 적용되었던 매설형 신축이음장치인 Asphalt Plug Joint(APJ) 시스템을 기본으로 하부 구조를 개량한, 새로운 매설형 신축이음장치 Buried Folding Lattice Joint(BFLJ) 시스템이 제안되었다. 본 연구에서는 실험을 통해 매설형 신축이음장치의 상부포장 혼합물에 따른 내구성 및 신축 특성을 비교하였으며, 포장가속시험을 통해 실제 차량 하중에 대한 BFLJ 시스템의 내구성을 평가하였다. 실험결과 개발된 BFLJ 시스템은 기존 APJ 시스템에 비해 신축성능이 우수하며 접합부에서의 응력 집중을 완화시켰다. 또한 차량 하중에 의한 BFLJ 시스템의 표면 처짐이 크게 발생하지 않았으며, 신축이음장치 내의 하부 구조의 손상이 없었던 점에서 기존 APJ 시스템의 문제점을 극복하고 조기파손을 예방할 수 있을 것이라 판단되었다.

Asphalt Plug Joint(APJ)는 통상 무게비로 20%의 역청(bitumen)과 80%의 골재로 구성된 역청 혼합물을 이용하여 포장 사이의 신축이음부를 메꾸는 형태의 신축이음장치로, 도로 포장과 신축이음부의 매끄러운 연결을 가능케 하여 평탄성을 확보하면서 재료의 특성을 이용하여 교량 상판의 신축을 자체적으로 흡수하도록 되어 있는 매설형 신축이음장치이다. 그러나 APJ은 6-7년의 사용주기를 가지고 설계되지만 때때로 시공 후 6개월 내에 조기파손의 사례가 나타나고 있다. 이러한 조기파손은 잦은 보수 공사로 인한 교통정체 등을 유발하며 이로 인한 사회적 비용은 이음장치의 설치비용을 훨씬 상회한다. 이에 본 연구에서는 APJ의 단점을 극복할 수 있는 새로운 시스템인 Buried Folding Lattice Joint(BFLJ)을 개발하였고 시험체를 제작하여 실험을 통해 기존 시스템과 성능을 비교 분석하였다. 실험결과 APJ는 신축에 의하여 철판 양끝에서 변형이 발생하여 표면으로 확산되었다. 이 결과로 철판 끝을 따라 발생하는 아스팔트 혼합물의 변형집중으로 인한 인장균열과 접합부의 부착파괴 현상이 발생하였으며 이것이 조기파손의 원인이 된다는 것을 알 수 있었다. 반면 새로 개발된 BFLJ의 경우는 움직이는 스터드를 사용하고 고성능 재료를 사용함으로써 조인트 전체에 고른 변형을 유도하여 APJ의 변형집중의 단점을 해소할 수 있었다. 이에 새로 개발된 BFLJ는 APJ의 문제점을 극복하고 조기파손을 예방할수 있을 것이라 판단된다.

교량의 신축이음장치는 상부구조의 온도신축 이동 및 회전을 원활하게 수용하기 위하여 설치하는 부속장치 중의 하나이다. 따라서 계절에 따른 즉, 온도 변화에도 적정 유간을 확보하여 교량의 설계시의 구조적 거동을 유지하는 데에 그 중요성이 있다 하겠다. 그러나, 최근 잦은 이상기온(폭염) 지속, 교대 지반이동, 접속부 콘크리트 포장 팽창 등 여러 요인으로 신축 이음장치 유간의 부족 현상이 관찰되고 있다. 이는 Blow up, 교량 구조적 손상으로 이어지게 되므로 모니터링을 통하여 선제적 유지관리가 가능하도록 ‘무차단 교량 신축이음장치 유간 조사 장비(이하, NEXUS)를 개발하여 실용화 중에 있다. 본 연구에서는 온도 변화에 따른 유간을 NEXUS 장비를 활용하여 조사하여 그 거동특성을 살펴보고자 하였다.

교량의 시공기술 발달에 따른 다양한 교량의 건설과 교통량의 증가에 따른 내구성 및 유지보수의 중요성이 크게 부각되면서, 이와 같은 요구조건을 충족시킬 수 있는 신축이음장치의 개발이 요구되고 있다. 또한 최근 기후온난화로 인한 여름철 도로 블로우업 현상에 기인한 신축이음장치의 하자가 최근 발생하고 있는 실정이다. 신축이음장치는 교량형식 및 제원, 교통량, 보수, 교체성 및 강설량 등에 따라 점차 다양해지고 기술이 집약화되고 있으나, 아직까지 모든면에서 완벽한 신축이음장치는 없으며, 각 형식에 따라 장단점이 존재한다. 본 연구에서는 기존 강재형 신축이음장치가 아닌 저온·고온에 성능에 우수 한 탄성아스팔트 바인더 혼합물에 응력분산을 통한 균열에 효과적인 신축보강재를 복합 구성하여 프리캐스트방식으로 공장에서 제작하여 현장에 적용 빠른 시간내 시공이 가능하도록 신축이음장치를 제작하여 이를 연구·평가하고자 한다

내진 성능 학보를 위해서는 신축이음장치가 지진력에 대하여 적절한 변형이 발생하여 신축이음장치의 파괴를 방지하여야 하는데 최근에 국내에서 신축이음장치의 핑거부에 힌지를 설치하여 교축방향의 지진력에 대한 변위 저항성을 확보한 신제품이 개발되고 있다. 이에 본 논문에서는 가변형 핑거 조인트를 가지는 신축이음장치에 대하여 실물규모의 교축직각방향 하중에 대한 저항성을 실험적으로 평가하였다. 실험결과, 최대 수평변위는 기존 신축이음 실험체의 경우 약 21.1mm, 내진 신축이음 실험체의 경우 51.00mm로 나타났으며, 기존제품은 추가적으로 16.5mm의 솟음이 발생되었다. 기존 신축이음 실험체는 어느 정도의 교축직각 방향의 하중에 대하여 저항한 후, 핑거의 휨 및 전단 변형이 과도하게 발생되며 파단 현상이 발생할 가능성이 있을 것으로 추정된다. 반면에 내진 신축이음 실험체의 경우, 교축 직각방향의 하중에 대하여 하중에 대한 변형을 핑거의 힌지가 흡수하여 신축이음장치 및 상부구조에 응력을 발생시키지 않고 다만 하중 작용방향으로의 수평 변형만 발생시킬 것으로 예상된다.

The refraction expansion joints have been newly developed by complementing the problems of shock, noise, replaceability, displacement in the direction perpendicular to bridge, vertical difference, which are problems of existing expansion joints. The Refraction expansion joints are characterized by continuous surfaces with small impact and low noise. The behavior of the Refraction expansion joints performs the bridge expansion behavior by rotation of the link. In the rotational behavior of the link, the bolt is the central axis of the behavior. Therefore, it can be said that the durability of the bolt is very important. However, the theoretical and experimental verification of the bolt durability of the Refraction expansion joint is lacking. In this paper, to verify the fatigue durability of the bolt, test specimens with a 300 mm Refraction expansion joint were fabricated. A strain gauge dedicated to the bolt was installed inside the manufactured test specimen bolt. The test method was applied in accordance with KS F 4425. The fatigue durability of the bolts assembled inside the diaphragm expansion joint was confirmed by the repeated fatigue test of 2,000,000 cycles.

Recently, there has been frequent shortage of expansion joint in expressway bridges. When that happens, maintenance budgets will be overloaded and not effective, so it is not easy to come up with a solution. In this study, we introduce a bridge inspection system that combines laser image sensing technology and automatic control technology, which have been recently applied in various fields. And this system was developed to measure bridge extension joints while traveling more than 80km/h.

This study focused on whether the large-scale expansion joints of the Diamond Bridge, a suspension bridge, is being appropriately and efficiently utilized during maintenance period. In this study, a linear regression model was developed by analyzing long-term monitoring data from the bridge, considering the bridge design standards in Korea and building-related literatures. Then, the reliability of the model was verified through a theoretical review on the relationship between temperature change and expansion joint displacement. The expansion joint displacements of the bridge showed a regular time series graph with temperature change. A linear regression analysis indicated that the slope of the graph was very similar to the displacement of steel due to linear expansion coefficient, with a high determination coefficient (R2=0.979), meaning that the actual behavior of the bridge conforms to the theory. Considering the expansion joint specification of the bridge and existing external loads, actual expansion joint displacement was only 8.5 percent of its specification, so the specification can be adjusted in order that actual expansion joint displacement can be up to 21.6 percent of its specification. In this case, expansion joint cost can be reduced as much as 78.4 percent of its original cost.

논문은 고속도로 교량 하부구조 열화를 가속시키는 요인의 하나인 신축이음장치의 손상 조사를 통하여 현황을 분석하고 개선방안을 제시해보고자 한다.

In this study, We estimated a life time of the expansion joint using survival functions on reliability theory. The sample data were extracted in the Highway Bridge Management System(HBMS). It were about six thousands of bridges from 1999 to 2013. the average life of all the expansion was 16~20years, type and figure type were superior in life.

To evaluate seismic performance of rail type modular bridge expansion joint system with excellent durability and large expansion length, we tested simulation of the seismic behavior in the thesis. Seismic response behavior analysis created artificial seismic wave applying design basis response spectrum from Korea(KS), USA(AASHTO LRFD) and Europe(Eurocode) standards.

This paper reports the result of five type vibration and noise tests to expansion joints. Field tests on the vibration and the noise at expansion joints, rail type and finger type joints which are typical ones in bridge with short or middle span, are performed and performance of expansion joints are analyzed.