KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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Validation of Permanent Deformation Model for Flexible Pavement using Accelerated Pavement Testing

포장가속시험을 이용한 소성변형예측 모델의 검증

  • 최정훈 (한국도로공사 도로교통연구원) ;
  • 서영국 (한국도로공사 도로교통연구원) ;
  • 서영찬 (한양대학교 교통시스템공학과)
  • Received : 2009.04.27
  • Accepted : 2009.06.08
  • Published : 2009.07.31
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Abstract

This paper presents the results of accelerated pavement tests (APT) that simulate permanent deformation (rutting) of asphalt concrete pavements under different temperatures and loading courses. Also, finite element (FE) analysis has been conducted to predict the test results. Test section for APT is the same as one of test sections at Korea Expressway Corporation test road and is subjected to a constant moving dual tire wheel load of APT at three different temperatures: 30, 40, $50^{\circ}C$. The moving wheel is applied at different loading courses within a 75cm wide wheel path to account for traffic wandering. Also, the effect of wandering on permanent deformation development is investigated numerically with three wandering schemes. In this study, ABAQUS is adopted to model APT pavement section with plain stain elements and creep strain rate model is used to take into account viscoplastic stain of asphalt concrete mixtures, and elastic layer properties are back-calculated from FWD measurements. Plus, the effect of boundary condition and subgrade on FE permanent deformation predictions is investigated. A full FE model that accounted for subgrade provided more realistic rut depth predictions, indicating subgrade has contributed to surface rutting.

본 연구는 포장가속시험을 이용하여 다양한 온도와 하중재하방법에 따라 아스팔트 포장에 발생하는 소성변형의 특성을 분석하고, 주요 시험결과를 유한요소해석으로 예측하는 방법을 제시하고 있다. 가속시험용 포장단면은 한국도로공사 시험도로 대표 단면 중에 하나를 선정하여 동일하게 시공하고 3가지 온도조건(30, 40, $50^{\circ}C$)에서 반복이동하중에 의한 소성변형을 비교 분석하였다. 차량의 원더링 효과를 모사하기 위하여 가속시험기를 횡방향으로 좌우 35cm 범위 내에서 5cm 간격으로 이동하면서 시험을 수행하였다. 아울러 3가지 원더링 조건에 의한 소성변형의 차이도 수치해석을 통해서 검토하였다. 유한요소해석을 위하여 ABAQUS를 사용하였으며 가속시험 포장 단면을 plain strain 요소로 모델링하였다. 포장 층의 탄성계수는 FWD 시험에 의한 역산결과로 추정하였으며, 소성변형에 영향을 미치는 아스팔트 혼합물의 시간 의존성은 크리프 모델(creep model)로 고려하였다. 그리고 본 연구에서는 유한요소해석에 미치는 모델의 경계조건과 노상의 모델 포함 여부에 따른 영향을 두 가지 모델(전체모델과 부분모델)로 구분하여 검토하였다. 해석결과 두 가지 모델이 예측한 소성변형은 그 크기와 영향 범위에서 확연한 차이를 보였으며 계측결과와 비교하여 보면 노상이 모델에 포함하여야 할 것으로 판단되었다.

Keywords

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