고속도로를 주행하다보면 빈번하게 터널 및 교량을 통과하게 되는데 특히 운전자는 교량통과 시 교량 접속부에서 승차감이 나빠지는 경험을 자주하곤 한다. 이는 교량 뒷채움부의 다짐불량 등으로 인해 접속 슬래브의 침하에 기인한 것으로 본 연구에서는 현재 공용중인 고속도로에서 접속슬래브 부근의 실제 도로 프로파일을 그림 1(좌측)과 같이 Walking Profiler를 이용하여 측정하였으며 그림 1(우측)는 실제 프로파 일을 보여주고 있다. 측정결과 그림 2와 같이 접속슬래브 부근에서는 크게 8가지 형태로 분류할 수 있었 으며 대부분의 처짐 형태는 d와 e의 형태처럼 접속이나 완충슬래브에서 본선 슬래브까지 처지는 경우가 약 80% 이상을 차지하였으며, 접속슬래브와 완충슬래브만 국부적으로 처진 형태는 약 8.5% 정도 분포하 였다. 또한 접속슬래브 부근에서 처짐만 발생되는 것이 아니라 g와 h의 형태처럼 융기가 발생되는 구간도 존재하는 것으로 조사되었다.

변근주 외(1988)는 도로포장의 하부는 공용기간이 경과함에 따라 지지력이 약해지거나 공동이 발생하 면서 품질이 저하되며, 이로 인해 국부적인 균열 및 침하가 발생하여 포장의 수명이 저하된다고 하였다. 국내 도로 하부구조의 지지력 측정방법은 대표적으로 다짐도를 측정하는 현장밀도 시험, 하중 지지력을 확인하는 평판재하 시험, 동적 콘 관입시험, 소형 충격 재하시험 등을 이용하고 있다. 이러한 방법들은 포 장체가 포설되기 전에 수행하는 방법으로 포장체가 시공된 후에는 포장 하부의 지지력을 측정하는데 어려 움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 현재 공용중인 노선에서 하중을 자유낙하시켜 그 때의 충격하중에 의 해 발생되는 처짐량을 측정하여 포장하부의 지지력을 산출할 수 있는 포장구조지지력 장비(Falling Weight Deflectometer, 이하 FWD)를 이용하여 접속슬래브, 완충슬래브, 본선의 구조지지력을 측정하였 다. 본 연구에서는 지지력 측정을 위하여 사용한 장비 및 측정위치는 그림 1과 같다. 콘크리트포장에서의 구조적 상태를 평가하는 동적지지력에 대한 분석결과는 접속, 완충, 본선구간에 대한 동적 지지력 평균은 각각 531.6, 801.6, 460.5(pci)으로 완충 슬래브 구간에서 가장 큰 값이 분석되 었으며 본선구간에서 가장 작은 동적지지력 값이 도출되었다. 아스팔트포장에서 수집된 FWD 자료 41개 구간에서 대하여 접속, 완충, 본선 구간에서의 보조기층과 하부층의 구조적상태를 분석한 결과는 접속 < 완충 < 본선구간 순으로 나타나지만 측정된 구간 모두 50㎛ 미만으로 구조적 상태는 ʻ상ʼ으로 분석되었다.

고속도로의 접속슬래브의 경우 공용기간이 경화함에 따라 지지력이 약해지는 원인이 다양하게 있겠지만 특히 교량 뒷채움부의 다짐불량 및 우수침투로 인한 세립분의 유실로 인한 공동부가 발생하고 이는 접속슬 래브의 처짐을 유발하여 평탄성 및 운전자의 주행성을 불량하게 한다. 따라서 본 연구에서는 접속슬래브의 현장육안조사를 실시한 후 공동이 의심되는 지역에 대하여 코어를 채취한 후 그림 1(b)와 같이 내시경 장 비를 이용하여 포장체 내부 및 하단부까지 공동의 유무를 확인하였다. 이 방법은 교통을 차단해야 하고 시 간을 요하는 단점이 있으나 포장하부의 공동부를 직접 확인할 수 있으며 추후 유지보수 수행에 있어서 공 동부의 규모, 위치, 및 범위 등을 비교적 정확하게 파악할 수 있어 보수방법 선정과 물량산출에 효과적이 라 할 수 있다. 그림 2는 접속슬래브 하부 공동발생 위치 및 공동발생구간 내부 상태를 보여주고 있다.

실제 주행 시 운전자가 느끼는 승차감을 평가하기 위하여 Das등(1999)은 접속부 부등침하량이나 접근 경사 대신 IRI를 평가에 사용하였다. 측정방법은 그림 1과 같이 차량으로 조사하는 방법과 도보로 측정하 는 방법이 있다. 현재 국도 및 고속도로의 경우에는 차량을 이용하여 전구간을 조사하고 있으며 차량을 이용한 조사방법은 교통차단을 하지 않고 빠른시간에 조사를 할 수 있다는 장점이 있으나 단구간 토목구 조물인 접속슬래브 구간의 경우는 국부적인 처짐이나 단차가 발생하는 곳에서는 현실을 반영하는 데는 어 려움이 따른다. 또한 포장유지관리 시스템(Pavement Management System, 이하 PMS) 상의 분석자료 는 프로그램 알고리즘 상 교량과 접속슬래브 조인트가 포함된 10m 구간의 자료는 교량으로 편입되게 되 어 있고, 단위 구간이 100m를 평균한 자료여서 실제 접속슬래브 IRI 값이라고 하기에는 한계가 따른다. 따라서 본 연구에서는 접속슬래브 부근(이하 접속부)의 국부적인 처짐이나 단차를 정밀측정 할수 있는 도 보식 측정장비인 Walking Profiler을 이용하여 접속부 평탄성을 조사하였다. 그림 2는 단구간에서 PMS 자료와 Walking Profiler의 편차를 보여주고 있다.

An experimental study on the structural behavior of connection types between approach slab and integral abutment has been done for three typical bar connections. Typical hinge style reinforcing bar detail for its connection is preferred in order to accommodate rotation of the approach slab among engineers. However, the straight horizontal bars can be used as connection detail accomodate structural capacity. Total six specimens with three types of rebar detail are tested for direct tensile and bending load. The characteristic structural behaviors are carefully monitored and all the strain gauge data obtained are analyzed. It is shown that the structural performance of all the specimens well exceed its design allowance. Several design suggestions are given based on careful reviews on the experiment.

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 프리스트레스가 도입된 접속슬래브(Single-PTAS: Single Post-Tensioned Approach Slab)의 긴장력 도입에 따른 거동과 환경하중에 대한 거동을 분석하기 위하여 시험시공 현장에서 실험을 통해 수행되었다. 실험을 위해 온도측정센서를 슬래브의 깊이에 따라 장착하였으며, 변위측정게이지를 슬래브의 여러 위치에 설치하여 환경하중 및 긴장력 도입에 따른 슬래브의 변위 변화를 3차원적으로 측정하였다. 실험결과 접속슬래브는 길이가 짧아 긴장력 도입에 의한 급격한 종방향 변위 변화는 관찰되지 않았다. 접속슬래브의 깊이별 일일 온도변화는 깊이가 약 35cm보다 깊을 경우에는 거의 발생하지 않았으며, 수직온도구배는 접속슬래브의 두께가 큰 교대부근에서는 포장과 인접하는 부근에서 보다 작아졌다. 컬링 시 수직변위의 변화 양상 및 크기는 측정 지점의 수직온도구배와 직접적으로 관계가 있었다. Single-PTAS의 거동을 분석한 결과 콘크리트 포장 슬래브와 매우 유사한 거동을 보였으며, 따라서 차륜하중만을 고려하여 단순보로 설계하고 있는 접속슬래브에 포장체의 개념을 도입한 설계방안의 정립이 필요한 것으로 판단되었다.