KR100437258B1 - 활절라멘교의 보수보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활절라멘교의 보수보강공법에 관한 것으로, 힌지부 갭에 플랫 잭을 삽입 후 재킹하여 미리 교각 외측으로 스웨이를 도입하는 프리캠버 도입 단계, 중앙경간의 힌지부를 그라우팅하여 데크를 연속화시키고 텐던과 강봉을 이용한 추가적인 프리스트레싱으로 조인트를 접합시키는 연속화 단계, 교각 좌우의 프리스트레스드 콘크리트 박스 내부에 트러스를 설치하고, 상기 교각 좌우에 설치된 트러스가 연속성을 갖게 하고 양단에서 잭킹작업이 가능하도록 주트러스 압축부재와 유사한 짧은 부재를 교각의 격벽사이에 설치하여 잭킹하는 트러스보강 단계 및 상기 트러스 잭킹에 의한 보강이 완료된 후 교량의 내하력을 증가시키기 위해 외부강선에 의한 긴장작업을 실시하는 외부강선 긴장 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

활절라멘교의 보수보강방법{REHABILITATING METHOD OF RAHMAN HINGED-JOINT BRIDGE}

본 발명은 교량의 보수보강방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부강선긴장 및 추가 트러스 긴장을 이용한 활절라멘교의 보수보강방법에 관한 것이다.

본 발명의 보수보강공법은 상부구조의 형식이 지간 중앙이 힌지인 프리스트레스트 콘크리트 활절라멘교에 적용된다. 활절라멘교는 구조해석의 편리함 때문에 초기 프리스트레스트 콘크리트 박스교 시공에 널리 사용되었으며 국내의 시공실적은 원효대교, 청풍교, 운암교가 동일한 형식으로 시공되었다.

그러나 활절라멘교는 콘크리트의 크리프 및 건조수축과, 강선의 릴락세이션으로 시간이 경과함에 따라, 과다한 처짐이 발생하고 이로 인해 주행성이 나빠져 근래에는 지간 중앙을 강결시킨 연속라멘교나, 교각과 거더를 분리시킨 연속거더교로 주로 시공되고 있다.

한편, 이러한 활절라멘교의 보수보강방법으로는 콘크리트 박스 내부 상부 슬래브 상단에 앵커볼트을 설치하여 강선을 긴장시키는 추가 강선설치에 의한 보강공법, 경간 중앙에 교각을 설치하여 추가적인 처짐을 방지하면서 구조물에 상향력을 도입하는 공법으로 교각 설치후 포장층 덧씌움으로 교면을 조정하는 지간 중앙에 교각을 설치하는 공법, 긴장재를 박스밖으로 내서 교각 지점부위에 설치한 주탑정점에서 DEVIATOR에 의해 케이블의 방향을 바꾸어 다음 경간으로 연속시켜 정착시키는 공법으로 주탑의 높이가 H=L/15로 연직반력을 일으키지 않으며 주형에 수평방향 프리스트레스를 도입하는 외부 케이블 정착공법, 주탑을 교면 밖에 설치하여 STAY CABLE을 웨브에 설치한 앵커블럭에 정착시키는 TEMPORARY STAYED CABLE 형식, 콘크리트 박스의 하부슬래브에 철근 및 철근망으로 보강 후 콘크리트를 타설하여 단면두께를 증가시키는 바닥슬래브 단면 증가 형식 등이 있다.

그러나 이러한 종래의 보수보강공법은 추가 강선 설치에 의한 보강공법의 경우 활절라멘교의 과도한 처짐량을 복원시키기에는 부족하고, 지간 중앙에 교각을 설치하는 공법의 경우 공사비가 고가이고 교량의 미관에 불리하며 구조계가 바뀌면서 모멘트의 재분배 효과로 하부 슬래브의 구조적 불안정성이 야기될 수 있으며 힌지부의 하부에 활하중에 의한 인장 응력발생으로 보강이 필요한 단점이 있다. 또한, 외부케이블 정착공법의 경우 처짐의 교정이 가능하나 고가의 공사비와 경간 중앙부의 바닥 슬래브에 인장응력발생으로 보강이 필요하며, 기존 캔틸레버부의 별도 보강을 요하는 단점이 있고, TEMPORARY STAYED CABLE 형식의 경우 공법으로 처짐 교정 효과가 탁월하나 주탑공사비가 고가이며, 각 경간별 처짐교정량이 상이한 관계로 구조적 불안정을 초래할 수 있는 문제점이 있고, 바닥슬래브 단면증가 형식은 사하중에 의한 응력이 지배적인 교량에서의 적용성은 매우 불리하며, 합성효과를 유도하기 위한 신ㆍ구 콘크리트의 이음부 처리가 곤란하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 활절라멘교 보수보강공법의 문제점을 해결하고자 창작된 것으로서, 교각에 PRECAMBER를 도입하여 단면력을 감소시킴과 아울러 경간 중앙부의 힌지를 연속화하고, 기존 박스 거더 바닥 슬래브의 콘크리트 압축강도 부족에 대한 트러스 보강도 병행하는 활절라멘교 보수보강공법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 힌지부 갭에 플랫 잭을 삽입 후 재킹하여 미리 교각 외측으로 스웨이를 도입하는 프리캠버 도입 단계, 중앙경간의 힌지부를 그라우팅하여 데크를 연속화시키고 텐던과 강봉을 이용한 추가적인 프리스트레싱으로 조인트를 접합시키는 연속화 단계, 교각 좌우의 프리스트레스드 콘크리트 박스 내부에 트러스를 설치하고, 상기 교각 좌우에 설치된 트러스가 연속성을 갖게 하고 양단에서 잭킹작업이 가능하도록 주트러스 압축부재와 유사한 짧은 부재를 교각의 격벽사이에 설치하여 잭킹하는 트러스보강 단계 및 상기 트러스 잭킹에 의한 보강이 완료된 후 교량의 내하력을 외부강선에 의한 긴장작업을 실시하는 외부강선 긴장 단계를 포함하는 활절라멘교 보수보강공법이 제공된다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관 되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 프리캠버 도입의 설명하기 위한 개념도.

도 2는 도 1의 A부분 확대도 및 B-B 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 힌지부의 연속화를 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 트러스 보강을 보인 평면도

도 5는 본 발명에 따른 트러스 보강을 보인 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 교각 20 : 데크

22 : 힌지부 24 : PSC 박스 내부

26 : 그라우팅부 30 : 플랫 잭

40 : 강봉 50 : 트러스

54 : 짧은 부재 60 : 잭킹 포인트

이하에서는 본 발명에 의한 활절라멘교의 보수보강공법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 프리캠버 도입의 설명하기 위한 개념도, 도 2는 도 1의 A부분 확대도 및 B-B 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 힌지부의 연속화를 보인 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 트러스 보강을 보인 평면도, 도 5는 도 4의 단면도이다.

본 발명에 의한 활절라멘교의 보수보강공법은 크게 프리캠버 도입단계, 연속화단계, 트러스 보강단계 및 외부 긴장 도입단계로 이루어진다.

상기 프리캠버 도입단계는 보강텐던의 프리스트레스력에 의해 교각 내측으로 sway가 생기면서 단면력이 증가하는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 상부구조를 강결시키면 정정구조에서 부정정구조계로 바뀌고 온도변화에 의한 부정정력이 발생하여 교각에 전달되며, 부정정 구조물로 변화시 온도하중에 의한 교각의 단면력은 늘어나지만 반대로 활하중에 의한 단면력은 감소한다, 또한, 보강 텐던의 프리스트레스력에 의해 교각이 내측으로 sway가 생기면서 단면력이 증가하는데, 이에 대한 단면력의 감소방안으로 프리캠버를 주는 방법을 도입하는 것이다.

프리캠버를 도입하는 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 힌지부에 형성된 갭(gab, 22)의 하부에 플랫 잭(30)을 삽입한 후 250톤씩 잭킹하여 교각(10)에 미리 외측으로 sway를 도입하고 나중에 프리스트레스력에 의한 영향을 상쇄시키는 것이다. 상기 플랫 잭(30)은 얇은 유압식으로 영구적이며, 특수 시멘트계 그라우트의 압력으로 긴장력이 발생하는 것이다.

다음으로, 상기 연속화단계에서는 도 3에 도시된 바와 같이 중앙 경간의 힌지부(22)를 그라우팅(26)하여 데크(20)를 연속화시키고, 텐턴과 강봉(40)을 이용하여 추가적인 프리스트레싱으로 조인트를 결합시킨다.

다음으로, 상기 트러스 보강단계에서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 콘크리트의 추정강도가 초기의 보수설계시 가정되었던 설계강도에 못미쳐 기존 박스 거더 바닥 슬래브의 콘크리트 압축강도 부족에 대한 보강이 필요한 경우 프리스트레스 콘크리스 박스 내부(24)에 트러스(50)를 설치하되 교각부(10)에 위치한 트러스(50)는 교각부 격벽(12)에 볼트로 연결하며, 주트러스 압축부재와 유사한 짧은 부재(52)를 교각의 격벽(12)사이에 설치하여 격벽을 지지하도록 한다. 이 짧은 부재(52)를 설치함으로써 교각 좌우에 설치된 트러스(50)가 연속성을 갖게 되고 양단에서 프레시네 잭에 의한 잭킹 작업이 가능하며 트러스 경사로 인한 전단력은 교각의 격벽이 지지하게 된다.

한편, 상기 트러스 보강단계에 사용되는 트러스(50)는 2조 1셋으로 구성된 주부재의 상ㆍ하 플랜지에 거셋 플레이트를 설치하고 고장력 볼트에 의해 연결함으로써 수평방향 변위를 수용하도록 한다. 또한, 트러스의 종방향으로 7.5m간격의 수직 브레이싱을 설치하여 주부재의 연직방향에 대한 지점을 형성하게 하여 트러스의 잭킹시나 온도변화에 의해 발생하는 종방향 변위 방생시 축방향을 제외한 2축 방향의 면외좌굴을 방지하고 주부재를 하부 플랜지로부터 일정 높이로 유지한다.

마지막으로, 상기 연속화 단계 및 트러스 보강단계가 완료된 후 콘크리트 박스 내부에 강선을 배치한 후 긴장하는 외부 긴장 도입단계가 실시된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 중앙의 힌지를 연속화하고 종방향 외부 텐던을 도입함으로써 활하중에 의한 처짐변화를 줄이고 차량 주행성을 개선하며 구조물에 대한 충격량이 줄어드는 효과가 있다. 구체적으로 중앙의 힌지부를 연속화함으로써 활하중에 의한 처짐변화가 적어 차량주행성이 개선되며 구조물에 대한 충격을 줄일 수 있어 피로에 유리하고, 기존 힌지부의 제거로 신출이음 및 힌지부 shoe의 유지관리 및 교체가 필요없으며, 콘크리트의 크리프과 강재의 릴락세이션에 의한 장기처짐량이 적은 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.

Claims (1)

1. 힌지부 갭에 플랫 잭을 삽입 후 잭킹하여 미리 교각 외측으로 스웨이를 도입하는 프리캠버 도입 단계;

   중앙경간의 힌지부를 그라우팅하여 데크를 연속화시키고 텐던과 강봉을 이용한 추가적인 프리스트레싱으로 조인트를 접합시키는 연속화 단계;

   교각 좌우의 프리스트레스드 콘크리트 박스 내부에 트러스를 설치하고, 상기 교각 좌우에 설치된 트러스가 연속성을 갖게 하고 양단에서 잭킹작업이 가능하도록 주트러스 압축부재와 유사한 짧은 부재를 교각의 격벽사이에 설치한 후 잭킹하는 트러스보강 단계; 및

   상기 트러스 잭킹에 의한 보강이 완료된 후 교량의 내하력을 외부강선에 의한 긴장작업을 실시하는 외부강선 긴장 단계를 포함하여 이루어지는 활절라멘교의 보수보강공법.