It has been more than twenty years since the application of GFRP bridge decks in construction fields. Recently, a few studies by governments and individual researchers have investigated in-use GFRP bridge decks. Areas of trouble include the problems of cracking, spalling and the de-bonding of the pavement or the wearing surface on GFRP bridge decks, all of which affect the long-term durability and serviceability of these new construction materials. Related to these problems, reflective cracks on asphalt pavement are directly related to pultruded GFRP bridge decks. This study investigates the behavior of an adhesive joint under weak-axis bending by tests and FE analyses to identify the causes of pavement cracks in in-use pultruded GFRP bridge decks. In detail, the flexural stiffness and the load-carrying capacities in strong and weak axes are measured during bending tests on pultruded GFRP decks. Next, tensile local failures of an epoxy adhesive due to the concentration of deformations at adhesive joints are identified via a weak-axis bending test. Finally, the tensile failure of an epoxy adhesive due to the local concentration of deformation at an adhesive joint under weak-axis bending is verified through a finite element analysis.

Link slabs designed for macroscopically crack free concrete bridge decks system were experimentally tested. The property requirements of the link slab material were considered. Special focus was placed on the fatigue and durability performance. Introduction of a ductile Engineered Cementitious Composite (ECC) material is proposed for its ability to control crack width and to exhlbit high ductile behavior, which are main performance requirements in the link slab. Experimental results of cyclic tests of full-scale ECC link slabs are compared with those of an ordinary reinforced concrete link slab. The fatigue response will be discussed with particular emphasis on the development of crack widths, which is important for durability against steel reinforcement corrosion The significant enhancement of crack width control in ECC link slab suggest that the use of ECC material can be effective in extending the service life of repaired bridge decks system.

프리캐스트 바닥판 공법은 바닥판간 이음부가 존재하며, 이음부의 연결성능에 따라 전체 교량 구조물의 성능이 좌우되므로 이음부 의 연결성능 확보가 중요한 요소이다. 본 연구에서는 고강도 강섬유보강콘크리트(High Strength Fiber Reinforced Concrete, HSFRC)가 적용된 비대칭 요철형 이음단면을 갖는 연결형식을 제안하였으며, 이음부의 단면형태, 철근 겹침이음길이 및 겹침이음 형식에 따른 구조실험을 수행 하여 제안된 연결형식의 휨 성능을 평가하였다. 실험결과, 이음부 상세에 관계없이 이음철근은 항복변형률 수준의 인장변형을 나타내었으며, 제안된 연결형식은 충분한 휨 저항성능을 확보하는 것으로 나타났다. 이러한 실험결과는, 현행 도로교설계기준의 최소 겹침이음길이에 대한 규정은 이음부 채움재로 HSFRC를 적용한 프리캐스트 바닥판 이음부에서는 보수적인 규정임을 알 수 있다. 따라서 이음부 채움재로 HSFRC 를 사용함에 의해 철근 겹침이음 상세의 단순화 및 이음부 폭의 감소가 가능하며, 제안된 연결형식은 프리캐스트 바닥판 이음부에 효과적으로 적용 가능할 것으로 판단된다.

In order to apply the mechanical deck joint to the prefabricated steel gird composite decks, shear resistance of the joint composed of concrete shear key and high-tension bolt was evaluated by the push-out test experimentally and analytically. In this study, shear resistance of the joint installed in the deck is evaluated by design equation. In comparison with resistances estimated by design equation and test results, the deck joint is structurally safe enough, and in the case of pointed loading efficient width of the prefabricated steel grid composite deck is about 1m long.

In this study fatigue test on the steel grid composite deck is conducted for the evaluation of fatigue performance and serviceability. Deflection and crack width are measured at the end of each cyclic loading step. Test results show that maximum measured deflection and crack width are below the allowable values, and the tested steel grid composite deck exhibit acceptable fatigue performance and serviceability.

프리캐스트 방식에 의해 제작이 가능한 격자형 강합성 바닥판의 이음부는 콘크리트 전단키와 고장력볼트 체결로 구성될 수 있으며, 이와같은 이음부 자체에 대한 휨 및 전단성능은 부재요소에 대한 실험을 통해 분석된 바 있다. 본 연구에서는 실제 바닥판 구조시스템에서 이음부에 의한 횡방향 하중전달 거동을 분석하고자, 길이 2.5m 및 폭 1m의 단위 바닥판 모듈 한쌍에 이음부를 설치한 실험체를 제작하고 중심 및 편심가력 휨실험을 하였다. 이음부에 하중이 직접 가해지는 중심재하 조건에서 고장력볼트의 설치개수가 30cm 간격 9개에서 60cm 간격 4개로 줄어 들 경우, 재하단계에 따라 이음부의 회전이 비교적 더 크게 증가하고, 이에 따라 바닥판 횡방향으로의 하중전달 정도가 감소함을 알 수 있었다. 그러나, 한쪽 바닥판의 중심에 집중하중이 가해지는 편심재하 조건의 경우에는 횡방향 하중전달 거동에 큰 차이가 없었다. 하중 재하방법별로 이음부의 거동을 비교한 결과, 집중하중에 대한 바닥판 횡방향으로의 하중분배 및 전달량은 이음부 자체의 성능뿐만 아니라 바닥판 슬래브의 펀칭전단에 의해서도 제한되는 것으로 분석되었다. 또한, 펀칭 전단파괴가 발생할 때까지 이음부의 고장력볼트가 항복하지 않은 점을 고려할 때, 이음부 고장력볼트의 설치개수를 4개에서 9개로 증가시키는 것은 실질적으로 강도 보다는 이음부 및 바닥판의 휨강성 성능 증가에 더 큰 영향을 미치는 것으로 사료된다.

Experimental tests on the steel grid composite deck were conducted for the evaluation of load transfer mechanism of deck joint which is composed of concrete shear key and high-tension bolts. The results show that the load transfer by concrete shear key is more dominating factor than the high-tension bolts.

In order to apply a mechanical deck joint to the prefabricated steel gird composite decks, shear resistance of a joint composed of concrete shear key and high-tension bolt is experimentally evaluated by the push-out test. In comparison with resistances estimated by empirical and design equations, the deck joint can be safely designed. But because the existed shear resistance of deck joint is underestimated by the ACI-318, application of the LRFD design equation could be more reasonable.

For the joint connection of the precast steel grid composite decks, the prefabricated joint which is composed of concrete shear key and high-tension bolts was already proposed. In this study, for the purpose of increasing the bending stiffness and bending strength of the proposed prefabricated joint section details of the proposed joint are modified, and through experimental tests the bending performance, such as stiffness and strength of a modified joint, is compared with those of the proposed joint. Test and analysis results show that the shear cracks in the concrete shear key are clearly reduced by the strengthening of the shear key using shear studs and additional rebars. According to analysis results of the moment-curvature relationship, bending stiffness of the modified joint is about 47% greater than the stiffness of the proposed joint. Furthermore, the modified joint has about 32% greater bending strength than the proposed joint. Compared to specimens without the joint the modified joint has same or slightly higher bending strength, but about 37% lower bending stiffness.

For the joint connection of the precast steel grid composite decks, a prefabricated joint which is composed of a concrete shear key and high-tension bolts was already proposed. In this study, for the purpose of increasing the bending stiffness and bending strength of the proposed prefabricated joint section details of the proposed joint are modified, and through experimental tests the bending performance, such as stiffness and strength of a modified joint, are compared with those of the proposed joint.

기존의 격자형 강합성 바닥판 이음부 상세는 후크형태의 철근 겹침이음 및 채움 콘크리트로 구성된다. 본 연구에서는 콘크리트 전단키와 고장력볼트로 구성된 이음부 형식에 대해 콘크리트 전단키 보강 유무를 실험변수로 휨성능평가 실험을 하였고, 그 결과를 기존 철근겹침 이음부의 휨성능과 비교 평가함으로써 기계적 연결방법에 의한 이음부 형식의 적용 가능성을 검토하였다. 실험결과의 비교 분석에 의하면, 기계적 연결방식에 의한 이음부의 최대내력이 약 30% ~ 60% 정도 더 큰 것으로 나타나서 강도 측면에서 더 우수함을 확인하였다. 모멘트-곡률 관계로부터 구한 휨강성을 비교해 보면, 철근겹침 이음부의 경우 초기 거동에서는 비교적 더 우수한 거동을 보였으나, 콘크리트 균열파괴가 발생한 이후에는 다소 급격한 단면성능의 감소를 보였다. 한편, 콘크리트 전단키의 강판 보강 유무에 따른 변수 분석 결과에 의하면 강판 보강구조가 최대내력 향상 및 휨강성 증가에 효과적임을 확인할 수 있었다.

클램프 조인트를 이용하여 도로교 바닥판에 적용하기 위하여 실물 크기의 보 공시체를 이용하여 피로 내구성 실험을 수행 하였다. 실제 바닥판에서 발생하는 응력 상태를 가정하여 조인트 부에 주로 전단력이 작용하는 공시체(RC Type), 휨모멘트가 주로 작용하는 공시체(PSC Type), 순전단 타입공시체 3종류에 대해서 내구성 평가를 실시하였다. 클램프 조인트의 보 공시체에 대한 휨/전단 피로 실험의 결과 현행 설계 하중레벨에서는 클램프 조인트는 루프 철근의 겹침길이에 상관없이 충분한 피로 내구성을 가지고 있다. 또한, 반복하중에 의한 피로 내구성 실험에 있어서도 조인트부의 강성 저하에 의한 변형을 고려하여 조인트 폭은 1.5D 이상으로 하면 충분한내구성이 있다는 결과를 얻었다.

도로교 프리캐스트 바닥판의 현장 조인트로써 특수한 구조의 클램프를 이용하여 새로운 형식의 조인트를 개발하였다. 이 클램프 조인트에 의한 방법은 클램프를 이용하여 주철근을 루프 조인트에 연결하는 방법이다. 현재까지 일반적으로 사용되고 있는 루프 조인트와 비교하여 시공성․경제성이 우수하고 클램프의 인터록킹에 의하여 휨모멘트․전단내력에 효과를 나타내었다. 본 논문은 휨 강성 및 전단내력의 실험을 통하여 조인트의 파괴 메커니즘과 다양한 정적 거동의 결과를 규명하고자 일련의 실험을 수행하였다. 이러한 실험 연구의 결과로부터 루프조인트와 동등한 성능을 갖고 있다는 결론을 얻었다.