유한요소해석을 이용한 교면포장의 방수층에서의 응력해석

Stress Analysis in Waterproof Layer on Steel Bridge Deck Pavement Using Finite Element Analysis

본 논문은 하중재하시 강상판교의 방수층과 교면포장에서 발생하는 거동을 유한요소해석을 통하여 분석하였다. 포장표면에 연직방향으로 작용하는 차량하중과 수평방향으로 작용하는 차량의 제동하중의 크기에 따른 포장체와 방수시트에 발생되는 응력을 산정하였다. 그리고 강상판 두께 및 강성. 포장층 두께, 차량제동하중, 온도 등의 변수가 포장체의 응력변화에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 분석하였다. 방수층의 전단응력은 강상판의 두께가 얇아지고 강성이 감소할수록 증가하였으며, 강상판의 두께가 150mm이상의 경우와 탄성계수가 $2{\times}10^{5}MPa$이상의 경우에는 그 영향이 미비하였다 또한 교면 포장의 두께가 얇아지고 온도가 낮아질수록 방수층의 전단응력이 증가하였다. 포장체 하부에서 발생하는 인장변형률은 고온에서 최대가 되었으며 두께가 증가할수록 감소하였다.

The behavior of pavement and waterproofing layer on the steel bridge deck system under traffic loading was analyzed using a finite element method in this paper. In the finite element analysis, the othotropic steel bridge deck is represented by equivalent plate using solid element instead of shell element and the interface is assumed perfect bonding state. The effects of several parameters such as thickness of deck, Young's modulus of deck, thickness of pavement, different braking loading, and temperature on the stresses and strain in the interface are investigated for bridge deck pavement. The shear stress of waterproof layer increases with decrease of bridge deck thickness and stiffness. The change of shear stress is negligible when the bridge deck thictaess is greater than 150mm and stiffness is greater than $2{\times}10^{5}MPa$. As the pavement thickness and temperature decrease, the shear stress in the waterproof layer tends to be increased. The tensile strain at the bottom asphalt layer decreases as the temperature and thickness increase.