본 연구는 포스트텐션드 프리스트레스트 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned prestressed Concrete Pavement) 공법의 국내 적용을 위해 수행한 시험시공시에 현장실험을 통해 PTCP의 긴장시 구조적 거동을 분석하기 위하여 수행되었다. 실험을 위해 온도측정센서 및 변위측정게이지를 슬래브에 장착하여 환경하중 및 긴장력 도입에 따른 슬래브의 변위변화를 측정하였다. 총 세 차례에 걸쳐 긴장력을 도입하였으며 긴장작업의 적절성을 온도와 변위의 상관관계 횡방향 균열거동, 일일 종방향 변위변화량 등을 분석하여 판단하였다. 실험결과 타설초기 1차 긴장시에는 슬래브와 하부층과의 마찰 및 콘크리트의 소성성질 등의 요인에 의해 슬래브의 양끝단 부분에서만 큰 변위가 발생하였으나 이후 어느 정도의 시간이 경과한 후 가해진 긴장에서는 슬래브 전체에 뚜렷한 변위가 발생되나 여전히 마찰저항의 영향을 받는 것으로 분석되었다. 또한 긴장이 제대로 가해지면 균열이 존재하더라도 비활성화되어 슬래브가 일체의 거동을 나타내었다.

본 연구는 프리스트레스트 콘크리트 포장(PSCP)의 횡방향 긴장 설계방안을 구축하기 위하여 수행되었다. 우선 PSCP에 횡방향 긴장을 가했을 경우에 긴장간격에 따른 슬래브의 응력분포를 분석하였다. 또한 환경하중과 차륜하중이 PSCP슬래브에 작용할 때 슬래브에 발생하는 인장응력의 분포도 분석하였다. 이러한 환경 및 차륜하중 등의 설계하중과 긴장응력을 결정하는 기준인 슬래브의 허용인장응력을 합리적으로 선정하는 방법에 대하여 논의하였으며 이러한 기준의 선정이 횡방향 긴장 설계에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 긴장간격이 커질수록 긴장응력의 손실을 가져오는 범위가 넓어지며 특히 Shoulder부분에서의 응력손실이 급격하게 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 횡방향 긴장 설계는 설계하중에 대한 슬래브의 응력을 산출한 후 슬래브가 허용인장응력 이내의 응력을 받도록 평균긴장응력을 산출하여 긴장간격 및 긴장량을 결정하면 되지만, 이때 Shoulder, Wheel Pass, 중앙부 등 슬래브의 여러 다른 위치에서의 응력 또한 반드시 검토하여 적절한 긴장간격을 선정하여야 한다.

본 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 포장에 횡방향으로 프리스트레싱을 가할 때 포장체에 발생하는 응력분포를 분석하여 긴장간격에 따른 특성을 파악하고 종방향과 횡방향 긴장의 상호 영향을 분석하기 위하여 유한요소 모델을 개발하여 구조해석을 수행하였다. 연구결과 횡방향 긴장간격은 작을수록 응력분배를 적절하게 할 수 있고 압축응력의 손실범위를 줄일 수 있으나 경제성 문제를 제고하여 적절한 긴장간격을 선정하여야 한다. 포장체의 노견, 주행위치, 중앙부 등의 여러 위치에서 분석한 횡방향 응력분포는 긴장간격이 넓을수록 평균응력과의 차이가 커지며 그 차이는 슬래브 중앙부로 갈수록 감소하게 된다. 횡방향 긴장을 가하면 종방향으로도 추가 긴장력 이 발생하게 되지만 그 크기는 무시 할 수 있을 정도로 작기 때문에 종횡방향 긴장 설계는 독립적으로 수행하여도 타당하다. 또한 횡방향 긴장 설계 시 이러한 긴장에 의한 응력분포를 이용하는 방안에 대해서도 본 논문에 언급하였다.

공장에서 제작한 콘크리트 슬래브를 나열한 후 프리스트레싱 기법을 도입하여 일체화시켜 건설하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 포장의 강선 긴장에 의한 압축력 재하 시 포장체의 거동을 유한요소해석 모델을 개발하여 분석하였다. 먼저 정착구의 개수가 긴장 시 포장체의 압축응력 분포에 미치는 영향을 분석하여 적절한 정착구의 개수를 선정하였다. 그리고 하부층의 수평저항, 포장체의 길이, 슬래브의 두께, 정착단의 전단면적 등의 변수가 포장체의 압축응력 분포에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 분석하였다. 하부층의 수평저항은 압축응력의 손실을 가져오며 이러한 손실은 포장체의 중앙부로 갈수록 증가하게 된다. 또한 포장체의 길이가 길어질수록 하부층 수평저항에 의한 압축응력의 감소가 커지게 된다. 슬래브의 두께는 얇아질수록 하부층 수평저항에 의한 압축응력의 손실이 커지게 된다 하지만 압축력을 가하는 면적인 정착단의 전단면적은 압축응력의 분포에 크게 영향을 미치지는 않는다.