KR100393132B1 - 프리스트레스를 적용한 합성형 스틱박스교 시공방법 - Google Patents

프리스트레스를 적용한 합성형 스틱박스교 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교량 지점부 콘크리트 상판과 스틸박스 하부에 프리스트레스를 도입한 프리스트레스를 적용한 합성형 스틸박스교 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 교각위에 스틸박스를 세우고, 그 상측에 상판을 지점 중앙부와 외측부로 구획하는 격판과, 스터드를 복개하는 블록박스를 포함하는 상판 거푸집을 설치하는 단계와; 상기 지점 중앙부에 내부텐던과 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하는 단계와; 상기 내부텐던을 인장하여 상판의 지점 중앙부에 압축력을 도입하는 단계와; 외측부에 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하는 단계와; 지점 중앙부의 블록박스를 제거함으로써 형성된 블록아웃부에 무수축 모르타르를 타설하여 상판과 스틸박스를 합성하는 단계와; 상판 거푸집을 해체하고, 스틸박스의 하측 양쪽 내측에 교축방향을 따라 외부텐던을 설치한 후 인장하여 압축력을 도입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그러므로 본 발명에 의한 시공방법은 처짐이 적고 안정성이 높아 교량의 공용수명이 연장되며, 거더를 크게 설계할 필요가 없어 매우 경제적이다.

Description

프리스트레스를 적용한 합성형 스틱박스교 시공방법 {Construction method of composite steel-box bridge using prestress}
본 발명은 지점부의 상판과 스틸박스에 프리스트레스를 도입한 프리스트레스를 적용한 합성형 스틸박스교 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 교량은 교각위에 스틸박스나 I형강 등의 거더(girder)를 세우고 그 위에 상판을 시공한 후 도로를 포장하고 난간 등 부대 시설을 부설하여 완성하게 된다. 그런데, 최근에는 교량시공기술의 발달로 교량의 총연장 길이 및 경간의 길이가 길어지고 그 수명 또한 길어지고 있으며, 거더로는 안정성 및 내구성이 우수한 스틸박스가 많이 사용되고 있다. 이러한 합성형 스틸박스교의 경우에는 도 1에서 도시하는 바와 같이 스틸박스(2)의 상측에 전단연결재인 다수의 스터드(stud)(4)를 형성하고 그 상측에 콘크리트를 타설하여 상판(3)을 형성함으로써 상판(3)과 스틸박스(2)를 합성하는 방법으로 교량을 시공하게 된다.
한편, 현재의 강교량은 대부분이 콘크리트 상판과 반합성형 강교로 설계가 이루어져 있는데, 부하의 지속적인 반복하중 및 자중 등에 의해 교각과 교각 사이의 거더에 과도한 처짐이 발생하게 되고 피로강도가 저하되게 되며, 교각 상측의 지점부에서는 상당한 단면의 손실이 발생하게 되어 콘크리트 상판에 인장균열이 발생하게되고, 이로 인한 주형의 부식 등 많은 문제가 유발되어 공용수명이 단축되었다.
그러므로, 상기의 문제를 해결하기 위해 일반적인 강합성형 교량의 경우에는 작용 단면력의 지지를 위해 필요한 단면적을 충족하기 위해 주형인 강재 거더의 단면력을 상당히 크게 설계하여 왔고, 최근에는 거더의 처짐을 효과적으로 보정해주기 위해 프리스트레스(prestress) 공법이 많이 도입되고 있다. 이러한 프리스트레스 공법은 교량의 교축방향을 따라 설치한 강선을 인장함으로써 교량에 압축력을 도입하여 거더의 처짐을 상쇄시키는 상향 복원력을 부여해 주는 공법으로써 효과적으로 교량의 처짐 및 인장균열을 보정해 주고 있다.
그러나 교량의 거더에 프리스트레스를 도입하는 것만으로는 교각 상측 지점부에서의 단면 손실에의한 인장균열의 문제는 해결할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제를 감안하여 안출된 것으로, 상판의 지점부와 스틸박스에 프리스트레스를 도입하여 거더의 처짐이 적고 안정성이 높은 강합성교를 시공할 수 있는 프리스트레스를 적용한 합성형 스틸박스교 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 문제를 해결하기 위한 본 발명은 교각위에 스틸박스를 세우고, 그 상측에 상판을 지점 중앙부와 외측부로 구획하는 격판과, 스터드를 복개하는 블록박스를 포함하는 상판 거푸집을 설치하는 단계와; 상기 지점 중앙부에 내부텐던과 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하는 단계와; 상기 내부텐던을 인장하여 상판의 지점 중앙부에 압축력을 도입하는 단계와; 외측부에 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하는 단계와; 지점 중앙부의 블록박스를 제거함으로써 형성된 블록아웃부에 무수축 모르타르를 타설하여 상판과 스틸박스를 합성하는 단계와; 상판 거푸집을 해체하고, 스틸박스의 하측 양쪽 내측에 교축방향을 따라 외부텐던을 설치한 후 인장하여 압축력을 도입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그러므로 본 발명에 의한 시공방법은 프리스트레스 공법의 도입으로 인한 개선효과와 더불어 지점 중앙부의 유효단면을 복원시키는 효과를 준게 된다.
도 1은 종래의 합성형 스틸박스교 모습을 보이는 일부 절개 사시도
도 2는 본 발명에 의한 시공방법에 의해 상판 거푸집이 설치된 모습을 보이는 사시도
도 3은 지점 중앙부의 모습을 보이는 사시도
도 4는 내부텐던의 부분 사시도
도 5는 블롯아웃부의 모습을 보이는 사시도
도 6은 본 발명에 의해 완성된 합성형 스틸박스교 사시도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 교각 2 : 스틸박스
4 : 스터드 10 : 상판 거푸집
11 : 격판 12 : 블록박스
20 : 상판 21 : 지점 중앙부
22 : 외측부 30 : 내부텐던
31 : 덕트 32 : 강연선
33 : 앵커헤드 34 : 그라우트 주입구
40 : 철근 50 : 블록아웃부
60 : 외부텐던
이하 첨부한 도면을 참조한 상세한 설명으로 본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 더욱 명확해 질 것이다.
첨부한 도면, 도 2는 본 발명에 의한 시공방법에 의해 상판 거푸집이 설치된 모습을 보이는 사시도이고, 도 3은 지점 중앙부의 모습을 보이는 사시도이며, 도 4는 내부텐던의 부분 사시도이고, 도 5는 블롯아웃부의 모습을 보이는 사시도이며, 도 6은 본 발명에 의해 완성된 합성형 스틸박스교 사시도이다..
본 발명은 상기 도면에서 도시하는 바와 같이 상판(20)을 교각(1) 상측의 지점부를 중심으로한 지점 중앙부(21)와 그 좌우의 외측부(22)로 나누어 시공하되, 지점 중앙부(21)에 프리스트레스를 도입하여 먼저 시공한 후 외측부(22)를 시공하고, 스틸박스(2)에 다시 프리스트레스를 도입하여 시공하게 되는데, 그 자세한 시공방법을 시계열적으로 기술하면 다음과 같다.
먼저, 교각(1)위에 스틸박스(2)를 세우고, 그 상측에 다수의 격판(10)과 블록박스(12)를 포함하는 상판 거푸집(10)을 설치한다. 여기서 상기 격판(10)은 상판(20)을 교각(1)위 지점부를 중심으로한 지점 중앙부(21)와 그 교축방향 좌우의외측부(22)로 구획하는 역할을 하며, 상기 블록박스(12)는 스틸박스(2)와 상판(20)의 지점 중앙부(21)가 합성되지 않도록 도 3에서 도시하는 바와 같이 스틸박스(2)의 상측에 용접되어 있는 스터드(4)를 복개하는 역할을 하게 된다. 즉, 블록박스(12)로 스터드(4)를 복개한 후 콘크리트 타설하게 되면, 도 5에서 도시하는 바와 같이 공동부인 블록아웃부(50)가 형성되므로, 콘크리트 상판(20)과 스틸박스(2)가 합성되지 않게 되는 것이다.
이와같이 다수의 격판(10)과 블록박스(12)를 포함하는 상판 거푸집(10)이 설치되면, 도 3에서 도시하는 바와 같이 지점 중앙부(21)에 내부텐던(30)을 설치하고 철근(40)을 배근한 후 콘크리트를 타설한다. 여기서 상기 내부텐던(30)은 도 3 및 도 4에서 도시하는 바와 같이 지점 중앙부(21) 내측에 교축방향을 따라 매설되는 덕트(31)의 내측에 강연선(32)이 설치되어 이루어지며, 여기서 상기 강연선(32)은 덕트(31)의 양단에 설치된 앵커헤드(33)의 쐐기(34)에 의해 고정되도록 구성되어 있다. 그리고 앵커헤드(33)의 상측에는 강연선(32) 인장후의 그라우팅(grouting)을 위한 그라우트 주입구(35)가 형성되어 있다.
지점 중앙부(21)에 타설된 콘크리트가 경화되면 상기 내부텐던(30)의 강연선(32)을 인장하여 상판(20)의 지점 중앙부(21)에 압축력을 도입하게되며, 인장이 완료되면, 그라우트 주입구(35)를 통해 그라우트를 주입하여 강연선(32)의 양단을 완전히 고정한다.
그리고 다음으로 상기 상판(20)의 외측부(22)에 철근(40)을 배근한 후 콘크리트를 타설하여 경화시킨다.
상판(20) 콘크리트가 완전히 경화된 후 스틸박스(2)의 상측에 용접된 스터드(4)를 복개하고 있는 지점 중앙부(21)의 블록박스(12)를 제거하게 되면 도 5에서 도시하는 바와 같이 일종의 공동부인 블록아웃부(50)가 형성되는데, 이 블록아웃부(50)에 무수축 모르타르를 타설하여 경화시킴으로써 상판(20)과 스틸박스(2)를 합성한다.
상기와 같이 상판(20)의 시공이 완료되어 상판(20)과 스틸박스(2)의 합성이 완료되면, 상판 거푸집(10)을 해체한다. 그리고 스틸박스(2)의 하측 양쪽 내측에 교축방향을 따라 외부텐던(60)을 설치하고 인장하여 스틸박스(2)에 압축력을 도입하면, 도 6에서 도시하는 바와 같은 합성형 스틸박스교가 완성된다. 여기서 외부텐던(60) 역시 강연선의 양단이 인장된 후 앵커헤드 쐐기에 의해 고정되는 공지의 구성으로 이루어 진다.
상기와 같은 시공단계를 통해 시공된 합성형 스틸박스교는 지점부의 상판(20) 즉, 지점 중앙부(21)에 내부텐던(30)을 인장하여 압축력을 도입하였으므로, 콘크리트 상판(20)에 가해지는 인장응력을 상쇄시키게 되어 지점부에서 발생하는 상판(20)의 균열 및 이로 인한 주형의 부식을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고 본 발명에 의한 시공방법으로 시공된 합성형 스틸박스교는 스틸박스(2)에 도입된 외부텐던(60)에 의한 압축력이 경간중앙부분의 스틸박스(2)에 상향 복원력을 발생시켜 이 지점에서 발생하는 처짐을 효과적으로 상쇄시키게 되므로, 스틸박스(2)의 과도한 처짐을 방지할 수 있다.
본 발명에 의한 합성형 스틸박스교 시공방법은 합성형 스틸박스교 뿐만 아니라 다른 형태의 주형으로 이루어진 강교량에도 적용할 수 있다.
이상의 명백한 설명과 같이 본 발명에 의한 합성형 스틸박스교 시공방법은 상판(20)의 지점 중앙부(21)와 스틸박스(2)에 각각 프리스트레스를 도입함으로써, 인장응력에 의한 지점부에서의 균열 및 스틸박스(2)의 처짐을 효과적으로 방지할 수 있어 안정성을 높이고, 따라서 교량의 공용수명이 연장되는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 의한 합성형 스틸박스교 시공방법은 필요 이상으로 주형 단면력을 크게 설계할 필요가 없으므로 이에 따른 자재비 및 공사비의 과도한 지출을 절감할 수 있는 경제적인 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 교각위에 스틸박스를 세우고 그 위에 상판을 시공하는 교량의 시공방법에 있어서,
    교각(1)위에 스틸박스(2)를 세우고, 그 상측에 상판(20)을 교각(1)위 지점부를 중심으로한 중앙부(21)와 교축방향 좌우의 외측부(22)로 구획하는 다수의 격판(10)과 스틸박스(2)와 상판(20) 중앙부(21)의 상호 합성이 방지되도록 스터드(4)를 복개하는 다수의 블록박스(12)를 포함하는 상판 거푸집(10)을 설치하는 단계와;
    상기 상판 거푸집(10)의 지점 중앙부(21)에 내부텐던(30)을 설치하고 철근(40)을 배근한 후 콘크리트를 타설하는 단계와;
    콘크리트 경화 후 상기 내부텐던(30)을 인장하여 상판(20)의 지점 중앙부(21)에 압축력을 도입한 후 그라우팅하는 단계와;
    상판(20)의 외측부(22)에 철근(40)을 배근한 후 콘크리트를 타설하는 단계와;
    스터드(4)를 복개하고 있는 지점 중앙부(21)의 블록박스(12)를 제거함으로써 형성된 블록아웃부(50)에 무수축 모르타르를 타설하여 상판(20)과 스틸박스(2)를 합성하는 단계와;
    상판 거푸집(10)을 해체하고, 상기 스틸박스(2)의 하측 양쪽 내측에 교축방향을 따라 외부텐던(60)을 설치한 후 인장하여 압축력을 도입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 적용한 합성형 스틸박스교 시공방법.
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