프리캐스트 콘크리트 아치 암거는 현장 타설식 암거에 비해 구조물의 고품질화 및 반복적인 대량생산으로 원가 절감과 건식화 시공으로 인한 공정의 단순화와 공기가 단축되는 이점을 지니고 있다. 따라서 본 연구는 상재 허용하중을 확보하고, 시공성 및 내구성이 뛰어나며, 경제성을 고려한 고성능 프리캐스트 아치 암거를 개발하고 향후 고성능 프리캐스트 아치 암거를 생산하기 위한 기초적인 자료를 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 기존의 보통 포틀랜드 시멘트를 이용한 프리캐스트 아치 암거의 경제성 및 내구성, 강도특성을 개선하고자 고로슬래그를 이용하여 최적의 배합비를 산출하고, 이를 토대로 중성화, 염해, 동결융해 등의 시험을 통해 내구성을 확보하고, 휨 성능을 확인하고자 실물아치암거를 제작하여 외압강도시험을 실시하였다. 또한 구조해석을 통해 응력검토를 하였다. 내구성 검토 결과, 분말도 6,000cm2/g을 가진 고로슬래그 미분말을 50%로 혼입한 콘크리트가 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트보다 염화물이온 투과성에 대한 저항성 및 동결융해 저항성 등 기초물성 및 내구성이 개선됨을 알 수 있었다. 아치암거에 대한 휨 시험 결과, OPC에 비해 GFSC6의 경우는 크게 구조적 성능이 떨어지지는 않는 것으로 나타났으며, 균열양상 및 연성도에서는 우수함을 나타냈다. MIDAS CIVIL 2006으로 판해석 결과 시험체의 휨 거동을 잘 묘사하는 것으로 나타났으며, 처짐의 경우 시험체의 시험결과보다 크게 나타났지만, 처짐 양상은 비슷한 것을 알 수 있었고, 벽체와 상부 슬래브에 발생하는 응력은 부재가 허용하는 균열응력값 이내로 나타남에 따라 사용하중 상태에서의 응력검토는 안전한 것으로 판단된다.

철도교량은 일정한 축 간격을 가진 열차가 주행함으로써 구조물과의 상호작용으로 공진의 가능성이 존재하게 된다. 또한 열차가 고속으로 주행함에 따라 고유진동수를 포함한 동특성, 처짐, 가속도 등의 동적물리량에 대한 안정성 검증이 필연적이다. 도로교에 비해 철도교량에서는 열차 운행 특성상 교량에 작용하는 활하중에 의한 동적거동 및 변형형상이 복잡하고 연구나 검토가 미비한 현실로 인하여 아치교가 활성화 되지 못하고 있다. 본 연구에서는 경간장 51m의 중로아치교와 경간장 77m의 하로아치교를 대상으로 동특성을 분석하고 KTX열차, 화물열차, EMU(고속전동차), HEMU-400X(차세대 고속열차)주행 시의 동적안정성을 수치해석적으로 검토하였다. 그 결과, 수직처짐, 가속도, 면틀림 등이 모든 경우에서 기준치를 만족하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 유사 철도교량 설계 시에 참고할 수 있는 지표가 될 것이다.

본 연구에서는 국내에서 국가 건설기반 시설물로 이용되는 지하차도를 소형의 프리캐스트 박스구조물을 개량하여 대단면을 가지면서 개착식 터널과 같은 공법에 적용하기 위해 아치형 단면을 이용하여 암거 및 지하차도를 개발함에 그 목적을 두고있다. 본 연구를 위해 3힌지 프리캐스트 아치 구조시험체를 제작하였으며, 콘크리트의 내구성 증진을 위해 고로슬래그 미분말을 50%적용하여 실험을 실시하였다. 실험결과 아치부 압축력으로 균열발생하중이 높은 것으로 나타났으며, 하중-처짐 결과 높은 하중에 따른 복원력이 우수하였으며, 우수한 연성거동을 확보하였다. 하중 800kN에서 다수의 균열이 발생 되었으며, 사용하중 DB-24의 바퀴하중에 해당되는 약 226.4kN에서 균열폭이 0.32mm발생되었다. 본 연구에서는 프리캐스트 콘크리트 3힌지 아치형 구조물을 제작하여 이에 대한 휨 실험을 통하여 아치단면의 우수성을 고찰하고자하였으며, 실험결과 높은 토피고에 대해 적용할 수 있는 아치형 구조물의 상부 아치단면이 가지는 특성으로 그 영향이 높은 것으로 생각되며, 아치형상의 프리캐스트로 제작하여 설치하면 상재 토압에 대한 내력이 우수하여 기존 사각형상의 현장 타설 공법에 비해 경제적인 단면 설계가 가능, 또한 운송/조립/설치가 빠름으로써 공사기간을 대폭 단축할 수 있는 장점을 가지고 있다.

장대 아치교 설계 시 시공단계와 완성단계에서 발생할 수 있는 문제에 대하여 검토하고 있으나 케이블 손상에 대한 구조안전성 평가는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 공용 중 충돌사고로 인한 행어 파단 시 교량의 구조안전성을 분석하는 것을 연구 목적으로 한다. 이를 위하여 행어 파단에 따른 하중을 충격함수로 이상화하여 동적 해석을 수행하였다. 행어가 파단 되었을 경우 각 행어의 최대 장력은 파단 된 행어와 인접한 행어에서 발생한 것으로 나타났으며 정적 하중보다 동적 하중에서 크게 나타났다. 그러므로 장대 아치교의 구조안전성을 확보하기 위해 행어 파단에 따른 충격하중을 동적 하중으로 고려한 해석이 필요하다. 또한 본 연구의 해석 방법 및 결과는 이후 아치교 설계 시 참고자료로 활용될 수 있다.

본 연구는 기존의 CFT구조, 아치구조, 프리스트레스구조를 조합을 통해 복합구조를 이루는 CFTA거더를 소개하고, 25m의 CFTA거더의 실험결과와 유한요소해석 프로그램인 Strand7을 이용하여 해석결과를 비교 분석하였다. 실험체의 정적재하실험으로 거더 중심부에서 양쪽으로 1m 이격한 거리에 58kN, 88kN, 148kN, 207kN, 298kN의 하중을 재하 하고, 발생하는 변위와 변형률을 측정하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 구조해석 프로그램인 Strand7로 구조안정성을 검토하고, 긴장재의 긴장력과 콘크리트의 탄성계수를 각각 20%증감하여 해석을 수행 하여 변형률과 변위값을 계산하였다. 초기 변위와 변형률은 긴장재의 긴장력의 증감에 따라 영향이 나타났으며, 추가적인 정적 하중이 재하 되었을 경우에는 콘크리트의 탄성계수만이 변위와 변형률에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다.