Development of the Structural Condition Evaluation Technique for Asphalt Pavements Using Falling Weight Deflectometer Deflections

Falling Weight Deflectometer 처짐값을 이욤한 아스팔트 포장체의 구조적 상태 평가기법 개발

The objectives of this paper are to develop the structural condition evaluation technique using Falling Weight Deflectometer deflections and propose the structural condition criteria for asphalt pavements. To figure out correlation between surface deflections and critical pavement responses, the synthetic database has been established using the finite element pavement structural analysis program. A regression approach was adopted to develop the pavement response model that can be used to compute the stresses and strains within pavement structure using the FWD deflections. Based on the pavement response model, the procedure for assessing the structural condition of pavement layers was proposed in this study. To validate the condition evaluation procedure for asphalt pavements, the FWD test, dynamic cone penetrometer test, and repeated triaxial compression test were conducted on 11 sections of national highway and 8 sections of local road. Test results indicate that the tensile strain at the bottom of AC layer and AC elastic modulus were good indicators for estimating the stiffness characteristics of AC layer. For subbase layer, the BDI value and compressive strain on top of the subbase layer were appropriate to predict the structural capacity of subbase layer. The BCI value and compressive strain on top of the subgrade were found to be good indicators for evaluating the structural condition of the subgrade. The evaluation criteria for structural condition in asphalt pavements was also proposed in this paper.

본 논문의 목적은 Falling Weight Deflectometer 처짐값을 이용하여 아스팔트 포장체의 구조적 상태 평가기법을 개발하고, 이를 이용하여 포장체 각 층의 구조적 상태 평가기준을 제시함에 있다. 유한요소해석 아스팔트 포장체 구조해석 프로그램을 이용하여 가상적 데이터베이스를 구축하여 포장체의 표면처짐값과 포장체 내부반응과의 상관관계를 도출하였다. FWD 처짐값과 포장체 두께를 이용하여 직접적으로 포장체 내부반응을 계산할 수 있는 아스팔트 포장체의 내부반응 모델을 통계적 회귀분석을 통하여 개발하였다. 개발된 반응모델을 토대로 아스팔트 포장체 각 층의 구조적 상태를 평가하기 위한 절차를 제시하였다. 본 연구에서 제시한 평가 절차를 검증하기 위하여 국도 11개와 지방도 8개 노선에서 FWD와 동적관입시험을 수행하였으며, 현장에서 채취한 코어는 아스팔트 시편의 삼축압축반복재하시험을 수행하였다. 연구결과, 아스팔트층의 경우 아스팔트층 하부의 인장변형률값과 회복탄성계수값이 아스팔트 층의 강성 특성을 평가하는 중요한 인자로 판단되었다. 보조기층에서는 BDI값과 보조기층 상부의 압축변형률이 보조기층의 지지력 평가에 적합하였으며, 하부층의 경우 BCI값과 하부층 상부의 압축변형률값이 노상토의 지지력 및 상태를 판단하는데 적절한 인자로 선정되었다. 아스팔트층과 보조기층은 3단계, 하부층은 2단계로 구분하여 아스팔트 포장체의 구조적 상태를 평가 할 수 있는 기준을 제시하였다.