DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on Settlement according to Height and Ground stiffness on the MSEW on the IPM Bridge

토압분리형 교량의 보강토옹벽의 높이와 기초지반 강성에 따른 침하량 검토

  • Park, Min-Cheol (Department of Civil Engineering, Kumoh National Institute of Technology)
  • 박민철 (금오공과대학교 토목공학과)
  • Received : 2018.02.26
  • Accepted : 2018.05.04
  • Published : 2018.05.31

Abstract

The mechanically stabilized earth wall (MSEW) of the IPM bridge is an important structure that constitutes the bridge, and supports the horizontal earth pressure and approach slab. Therefore, it is necessary to carefully analyze the settlement of MSEW of the IPM bridge. This study examined the settlement according to the height and ground stiffness on the MSEW on the IPM Bridge. According to the design guideline, the IPM Bridge (2016) was designed to have a height of 4.0 ~ 10.0m and the elastic settlement was calculated. The base area and the grounding pressure of the MSE wall increased linearly with the height, and the elastic settlement also increased linearly. In addition, the stiffness of the foundations satisfying the allowable settlement of the approach slab is a N value of 35 or more. The settlement of finite element analysis was estimated to be smaller than the elastic settlement, and the stiffness of the foundation ground satisfied the allowable settlement of the approach slab above N value of 20. Because the elastic settlement of the MSEW of the IPM Bridge was overestimated, it will be necessary to examine it carefully by finite element analysis.

토압분리형 교량의 보강토옹벽은 교량을 구성하는 중요 구조물이고, 횡방향 토압과 접속슬래브를 지지한다. 보강토옹벽의 침하는 상부 구조의 손상과 접속부의 단차를 유발할 수 있다. 따라서, 토압분리형 교량의 보강토옹에 대한 침하량을 면밀히 검토하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 토압분리형 교량의 보강토옹벽에 대한 높이와 기초지반의 강성에 따른 침하량을 검토하였다. 보강토옹벽을 높이 4.0 ~ 10.0m로 설계하고, 탄성침하량을 산정하였다. 보강토 옹벽의 높이에 따라 보강토옹벽의 저면 면적과 접지압이 선형적으로 증가되었다. 그 이유는 옹벽 높이가 증가됨에 따른 보강토체의 자중의 증가 때문이다. 자중의 증가로 인해 탄성침하량도 선형적으로 증가되었다. 구조물기초설계기준 해설에 제시된 보강토옹벽 탄성침하량 이론식을 통해 침하량을 산정한 결과, 보강토옹벽의 높이가 증가됨에 따라 비례하여 침하량이 증가하였고 기초지반의 N치가 35 이상이 되어야 접속슬래브의 허용침하량을 만족하는 것으로 나타났다. 유한요소해석을 통해 보강토옹벽의 높이와 기초지반의 강성에 따른 침하량 산정 결과, 기초 지반의 강성이 증가함에 따라 최대침하량은 탄성침하량과 동일하게 감소하였다. 탄성침하량은 유한요소해석을 통해 산정된 침하량보다 과다 산정되었다. 이는 탄성침하량이 보강토체를 연성기초로 가정하고 기초 지반을 반무한 탄성체로 가정하기 때문이다. 토압분리형 교량의 보강토옹벽은 교량을 구성하는 중요 부재이므로 침하량에 대한 면밀한 검토가 필요하다. 그로인해 유한요소해석을 수행하여 침하량을 산정하는 것이 보다 합리적인 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. Expressway & Transportation Research Institute, "Developement of A New Concept Abutment", EXTRI-2016-47-534.9607, Korea Expressway Corporation, 2016.
  2. Expressway & Transportation Research Institute, "Integral Bridge design Guidelines", Korea Expressway Corporation, 2009.
  3. Expressway & Transportation Research Institute, "Design guideline for integrated and pile bented abutment with mechanically stabilized earth wall brdige (IPM Bridge)", Korea Expressway Corporation, 2016.
  4. FHWA, "Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes, Design and Construction Guidelines", FHWA-NHI-00-043, Federal Highway Administration , U.S. Department of Transfortation, Washington, DC, 2001.
  5. Korean Geosynthetics Society, "Practice of reinforced soil method : Design, Construction, Inspection", Book publishing C.I.R., 2014.
  6. Korean Geotechnical Society, Structure foundation design standards specification, Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, 2015.
  7. C. S. Yoo, H. Y. Jung and A. R. Song, "Numerical investigation on the behavior of geosynthetic reinforced modular block walls in a tiered arrangement", Journal of the Korean geotechnical society, vol. 21, no. 10, pp. 49-60, 2005.
  8. C. S. Yoo and H. Y. Jeon, "Long-Term Behavior of Geogrid Reinforced Soil Abutment-A Numerical Investigation", Journal of the Korean geotechnical society, vol. 27, no. 1, pp. 65-76, 2011. https://doi.org/10.7843/kgs.2011.27.1.065
  9. A. Abdelouhab, D. Dias and N. Freitag, "Numerical analysis of the behaviour of mechanically stabilized earth walls reinforced with different types of strips," Geotextiles and Geomembranes, vol. 29, no. 2, pp. 116-129, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2010.10.011
  10. K. Hatami and R. J. Bathurst, "Numerical model for reinforced soil segmental walls under surcharge loading," Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 132, no. 6, pp. 673-684, 2006. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2006) 132:6(673)
  11. B. Huang, R. J. Bathurst, K. Hatami, "Numerical study of reinforced soil segmental walls using three different constitutive soil models," Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 135, no. 10, pp. 1486-1498, 2009. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000092
  12. Y. Yu, R. J. Bathurst, Y. Miyata, "Numerical analysis of a mechanically stabilized earth wall reinforced with steel strips," Soils and Foundations, vol. 55, no. 3, pp. 536-547, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sandf.2015.04.006