KR100491427B1

KR100491427B1 - 경사 교량 시공구조

Info

Publication number: KR100491427B1
Application number: KR10-2002-0028212A
Authority: KR
Inventors: 한형관
Original assignee: (주)한맥기술
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2005-05-25
Also published as: KR20030090202A

Abstract

본 발명은 경사 교량 시공구조는 하측에 형성되는 기초부와, 상기 기초부의 상측으로 직립하여 형성되는 기둥부와, 상기 기둥부의 상단에 설치되어 소정의 넓이를 갖는 코핑부를 포함하여 구성되는 교각과; 상기 교각의 상측에 설치되어 상기 교각에 의해 지지되는 상판과; 상기 코핑부와 상기 상판 사이에 설치되어 상기 상판을 탄성적으로 지지하는 받침틀을 포함하는 교량의 시공구조에 있어서, 상기 상판을 길이방향의 중심선(U)에 대하여 직교하는 가상의 직교선(A)이 형성되고, 상기 코핑부와 상기 기둥부의 중심선(K,C)이 일치되도록 형성되되 상기 직교선(A)과 소정의 사이각(β)을 형성하며, 상기 받침틀의 설치 중심선(S)은 상기 사이각(β)에 위치되게 시공됨으로써, 교각이 상판의 직교선과 일치하지 않더라도 상기 상판이 설치되는 받침틀 및 교각의 사이각을 조정하여 설치함으로서, 상기 상판 부분의 응력 집중 및 종래 교각과 상판의 사이각으로 인한 각종 문제점을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 종래와 같이 별도의 보강 구조를 설치하지 않고도 구조상의 문제점을 보완하여 공사비가 절감되는 효과를 가지고 있다.

Description

경사 교량 시공구조{ Skew bridge construction }

본 발명은 상판의 중심선과 교각이 직교하지 않는 경사 교량의 시공구조에 관한 것으로서, 특히 교각의 코핑부의 크기를 확대하고, 코핑부의 상측에 설치되는 받침틀 중심선의 설치 각도를 변경하여, 상기 상판의 중심선과 직교하는 직교선과 상기 받침틀의 중심선 사이의 사이각을 축소시키는 경사 교량 시공구조에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 도 1에 도시된 바와 같이 도로와 연결되는 상판(17)과, 하단의 기초부(11)가 지반에 견고하고 설치되고 기둥부(12)의 상측에 형성된 코핑부(13)를 통하여 상기 상판(17)의 하중을 분산시켜 지지하는 교각(10)과, 상기 교각(10)의 코핑부(13)와 상기 상판(17) 사이에 개재되고 상기 기둥부(12)의 중심선을 따라 설치되어 상기 상판(17)을 탄성적으로 지지하는 받침틀(15)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 교량은 도 2에 도시된 바와 같이 통상적으로 상판(17)의 길이방향 중심선(U)에 직교하는 직교선(A)이 상기 기둥부(12)의 중심선(C)과 직교되도록 교각(10)이 설치되는 것이 일반적이며, 이는 교각(10)의 구조상 교량의 상판(17)으로부터 발생되는 하중을 교각(10)이 지지할 때 직교 상태의 경우가 하중을 가장 고르게 분포시켜 응력이 집중되지 않도록 하기 때문이다.

따라서, 한국도로공사의 도로 설계 실무편람의 구조물공에는 교량 계획 시 사이각이 없도록 교량을 직교로 설계하는 것이 좋으나, 불가피하게 사이각이 요구되는 경우에는 상기 직교선(A)과 상기 기둥부(12)의 중심선(C) 사이각이 15도 이내로 계획함이 유리하다고 되어 있다. 또한, 건설교통부의 도로설계기준에 의하면 슬래브교에서 슬래브 판의 경간 및 휨 모멘트를 구하는 경우 사이각이 45도 이하인 경우만 기재되어 있고 그 이상의 사이각은 기재되어 있지 않아, 45도 이하로만 설계할 것을 주문하고 있는 것이다. 이에 따라 국내의 관급 공사로 발주된 공사 설계를 조사한 결과 대부분 사이각이 30도 이하였고, 일부는 45도로 설계한 경우도 있었으며 부득이한 경우에는 60도의 사이각을 가진 경사 교량도 설계 시공한 예를 찾을 수 있었다.

이러한 경사 교량의 설계 시공 예는 교각이 설치되는 위치에 하천이 흐르거나 지형 장애물의 간섭 및 도로나 철도의 유무 등 주변 상황이 교량을 건설하는데 지장을 주기 때문에 생긴 것이다.

도 2에는 경사 교량의 구조가 개략적으로 도시되어 있는 바, 지형적인 영향 등으로 기울어지게 설치된 기둥부(12)와 그 상측의 코핑부(13)로 이루어진 교각(10)과, 상기 교각(10)의 상측에 설치되는 상판(17) 및 상기 교각(10)의 코핑부(13)와 상판(17) 사이에 개재되는 받침틀(15)이 각각 도시되어 있다.

여기서 기둥부(12)의 중심선(C)이 상기 직교선(A)에 비해 소정각도 기울어지게 설치된 경사 교량에서는, 상기 기둥부(17)의 상측에 설치되는 코핑부(13)의 중심선 역시 기울게 설치되고, 그에 따라 상기 코핑부(13)의 중심선을 따라 설치되는 상기 받침틀(15) 역시 소정 각도의 사이각을 형성하며, 상기 받침틀(15)의 상측에 설치되는 상기 상판(17)의 길이방향 중심선이 큰 사이각으로 설치되어야 한다.

이와 같이 교량 가설시 상판(17)이 심한 각도의 사이각을 갖게 되면 상부 구조에 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

합성형교의 경우 상판 파손시 합성 단면이 제 역할을 수행하지 못하게 되어 내하력의 감소를 가져오고, 예각이 심화될수록 예각부의 시공성이 불량해진다. 또한, 둔각부에는 힘이 집중되어 상판의 응력 분포가 복잡하게 되고, 파손이 심하며 유지 관리가 어려울 뿐 아니라 상판 일부를 교체할 때 보수 기간중 활하중을 부담하게 되어 보수작업 자체가 곤란하게 된다.

따라서, 교량을 설계하는 경우에는 가급적 사이각이 발생되지 않도록 하여야 하며, 사이각 발생이 부득이하더라도 교량 상판 및 교각의 사이각을 최소화하여 사이각 발생에 따른 악영향이 최소화되도록 설계해야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 종래에는 종래에는 지형 장애물 등의 영향으로 정상적인 교각의 설치가 어려운 경우 교량 상판 및 교각이 사이각이 이루도록 하는 경사 교량을 시공하게 되는 바, 사이각의 영향으로 상판의 응력 분포가 복잡하게 되고 유지 보수가 어려울 뿐 아니라 예각부의 시공성이 나빠지게 되는 문제점이 있다.

또한, 경사 교량을 시공하는 경우 교각의 강도를 보강하기 위하여 여러 형태의 보강 구조를 시공하게 되는 바, 보강재 및 보강 철근의 다량 소요되어 공사비가 증가되는 다른 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지형적인 영향을 고려한 교각을 이용하여 경사 교량을 시공할 때 상판과 교각의 사이각을 최소한으로 감소시킴으로써 사이각으로 인한 여러 가지 악영향을 최소화시킬 수 있고 실제적인 공사비를 절감할 수 있도록 하는 경사 교량 시공구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 하측에 형성되는 기초부와, 상기 기초부의 상측으로 직립하여 형성되는 기둥부와, 상기 기둥부의 상단에 설치되어 소정의 넓이를 갖는 코핑부를 포함하여 구성되는 교각과; 상기 교각의 상측에 설치되어 상기 교각에 의해 지지되는 상판과; 상기 코핑부와 상기 상판 사이에 설치되어 상기 상판을 탄성적으로 지지하는 받침틀을 포함하는 교량의 시공구조에 있어서, 상기 상판을 길이방향의 중심선(U)에 대하여 직교하는 가상의 직교선(A)이 형성되고, 상기 코핑부와 상기 기둥부의 중심선(K,C)이 일치되도록 형성되되 상기 직교선(A)과 소정의 사이각(β)을 형성하며, 상기 받침틀의 설치 중심선(S)은 상기 사이각(β)에 위치되게 시공된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상판을 길이방향의 중심선(U)에 대하여 직교하는 가상의 직교선(A)이 형성되되 상기 직교선(A)이 상기 기둥부의 중심선(C)과 소정의 사이각(θ)을 형성하고, 상기 코핑부의 중심선(K)과 상기 받침틀의 중심선(S)은 상기 사이각(θ)에 위치되게 시공된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 경사 교량 시공구조는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 하단에 형성되는 기초부(51)와, 상기 기초부(51)의 상측으로 직립되어 형성되는 기둥부(52)와, 상기 기둥부(52)의 상단에 형성되어 상기 각 기둥부(52)에 의해 지지되는 코핑부(53)를 포함하여 구성되는 교각(50)과, 상기 교각(50)의 상측으로 소정거리 이격되어 설치되는 상판(57)과, 상기 교각(50)의 코핑부(53)와 상기 상판(57) 사이에 설치되어 상기 상판(57)의 하중이 상기 교각(50)으로 전달되도록 하는 받침틀(55)을 포함하여 구성된다. 여기서 상기 기둥부(52), 코핑부(53), 받침틀(55) 및 상판(57)은 각각 길이방향으로 길게 형성되고, 상기 각 기둥부(52), 상기 코핑부(53), 받침틀(55) 및 상판(57)은 길이방향으로 형성된 직선의 중심선(C)(K)(S)(U)을 갖도록 형성된다. 여기서 도 3 또는 도 4에 도시된 각 중심선을 살펴보면, 상기 기둥부(52)의 중심선(C)과 상기 코핑부(53)의 중심선(K)은 일치되게 형성되되, 상기 받침틀(55)의 중심선(S)의 위치가 상기 코핑부(53)의 중심선(K)과 상기 코핑부(53)의 가상의 대각선(D) 사이에 위치되도록 설치한다.

물론, 상기 받침틀(55)의 설치 중심선(S)은 상기 상판(57)의 중심선(U)에 대한 직교선(A)에 최대한 근접하여 설치되는 것이 당연하지만, 상기 코핑부(53)의 대각선(D)을 초과하지는 않는다. 왜냐하면 상기 받침틀(55)의 중심선(S)이 상기 코핑부(53)의 대각선(D)을 초과할 경우 받침틀(55)의 설치 공간이 부족하게 되어 실제 설치될 수 있는 받침틀(55)의 수가 제한되기 때문이다. 또한, 상기 코핑부(53)의 폭은 상기 기둥부(52)의 직경에 비해 일정 정도 크게 형성되는데, 이는 받침틀(55)의 설치 공간을 충분히 확보하기 위한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 경사 교량 시공구조는 코핑부(53)의 확대 및 받침틀(55) 중심선(S)의 설치 각도를 변화시켜 상기 상판(57)의 직교선(A)과 상기 받침틀(55)의 중심선(S), 상기 교각(50)의 중심선(C,K)이 서로 다른 사이각(α)(β)을 갖도록 함으로서, 상기 상판(57)의 직교선(A)과 상기 받침틀(55)의 중심선(S) 사이각(α)을 최소화시키게 된다.

상기 기초부(51)와 기둥부(52) 및 코핑부(53)로 이루어진 교각(50)을 설치할 경우, 상기 기둥부(52)의 중심선(C)과 상기 코핑부(53)의 중심선(K)은 서로 일치되도록 시공되며, 상기 코핑부(53)의 너비는 일반 교량의 너비에 비하여 약간 크게 시공한다. 그리고, 상기 교각(50)의 시공이 완료되면 상기 코핑부(53)의 상측에 받침틀(55)을 설치하되, 상기 받침틀(55)의 설치 중심선(S)이 상기 상판(57)의 직교선(A)에 근접하여 설치되게 하고, 특히, 상기 사이각(β) 사이에 위치되게 한다.

물론, 이와 같은 시공구조에서는 받침틀(55)이 놓일 위치를 정확히 확인하고 그 자리에 보강 철근을 배근할 필요가 있으며, 교각(50)이 대칭이 아니므로 시공 시 방향에 대한 주의를 요한다. 이러한 점 이외에는 시공 시 별다른 주의점이 없이 일반 교량의 시공 순서에 따라 그대로 시공한다. 다만, 교각(50)에 편심이 작용되므로 휨 모멘트에 의해 교각(50)에 발생될 수 있는 균열을 정기 점검 시 확인하여야 하고, 코핑부(53)의 균열 여부도 정기 점검 시 꼭 확인하여 유지 보수에 만전을 기해야 한다.

그래서, 본 발명에 따른 경사 교량 시공구조에서는 교각(50)의 중심선(C,K)의 상기 직교선(A)과 사이각(β)을 이루며 설치되더라도 상기 받침틀(55)의 중심선(S)이 최대한 상기 직교선(A)에 근접하여 설치됨으로서, 종래 교각과 상판의 사이각으로 인한 문제점을 감소시킬 수 있다. 그리고 교량의 사이각(β)이 그리 크지 않을 경우에는 상기 받침틀(55)의 중심선(S)이 상기 직교선(A)과 일치되게 함으로서 직교 표준도를 활용하여 경사 교량이 아닌 일반 교량과 같이 상판(57)을 시공할 수 있게 된다.

여기서, 교각(50) 코핑부(53)의 너비를 키움에 따라 교각(50)의 시공 비용이 약간 증가하기는 하나, 상판(57)의 강도를 증대시키기 위하여 여러 구조의 보강 구조를 설치하는 종래의 교량 시공에 비하면 총 시공 비용이 상당량 줄어들게 되어 경제성이 있고 구조적으로도 안정되며 시공성도 좋아지게 된다.

도 5에는 본 발명의 다른 실시 예가 도시되어 있는 바, 상기 기둥부(52)의 중심선(C), 상기 코핑부(53)의 중심선(K) 및 상기 받침틀(55)의 중심선(S)이 각각 일치되지 않도록 교량을 설치하되, 상기 받침틀(55)의 중심선(S)은 상기 코핑부(53)의 대각선(D)을 벗어나지 않게 설치한다.

즉, 상기 기둥부(52)의 중심선(C)과 상기 코핑부(53)의 중심선(K) 및 상기 받침틀(55)의 중심선(S)이 상기 상판(57)의 직교선(A)과 각각 다른 사이각(δ,θ)을 갖도록 시공하는 것으로서, 상기 기둥부(52)와 상기 직교선(A)의 사이각(θ)이 가장 크고, 그 상측에 위치되는 상기 코핑부(53)와 상기 직교선(A)의 사이각(δ)이 그 다음이다. 특히, 본 실시예에서 상기 직교선(A)과 상기 받침틀(55)의 중심선(S) 및 상기 코핑부(53)의 대각선(D)은 서로 일치하도록 설치하여 일반 교량과 유사한 구조를 가질 수 있도록 한다.

도 6에는 도로와 연결되는 교대(60)의 여러 부분에 대한 단면이 도시되어 있는 바, 도 5의 "A-A", "B-B", "C-C" 단면을 각각 도시한 것이다. 도 6을 참조하면 교대(60)의 벽체부(62) 폭은 일정하나, 상기 코핑부(53)의 상측에 설치되는 받침틀(55)의 설치 중심선(S)이 상기 코핑부(53)의 중심선(K)에 대하여 소정 각도로 경사지게 설치되는 바, 받침부(63)에 설치되는 상기 받침틀의 설치 위치가 상이함을 알수 있다.

즉, 단면 A-A 부분에서는 받침부(63)가 도로 측으로 편재되어 형성되고 받침틀(65) 또한 벽체부(62)에 비해 도로 측으로 치우친 위치에 설치되어 상판(57)을 지지한다. 단면 B-B 부분에서는 교대(60)의 표준 단면 형상을 보이게 되는데, 받침틀(65)이 벽체부(62)의 중심선에 일치되는 위치에 설치되어 상판(57)을 지지한다. 또한, 단면 C-C 부분에서는 받침부(63)가 교량 측으로 편재되어 형성되고 받침틀(65) 역시 벽체부(62)의 중심으로부터 교량 측으로 치우친 위치에 설치되어 상판(57)을 지지한다.

그래서 이와 같이 각 중심선(C,K,S,D)과 상기 직교선(A)의 사이각을 조정함으로서 상기 상판(57)이 교각(50)에 대하여 직교하지 않게 설치되더라도 상기 상판(57)에 집중되는 응력을 최소화시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 경사 교량 시공구조는 교각이 상판의 직교선과 일치하지 않더라도 상기 상판이 설치되는 받침틀 및 교각의 사이각을 조정하여 설치함으로서, 상기 상판 부분의 응력 집중 및 종래 교각과 상판의 사이각으로 인한 각종 문제점을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 종래와 같이 별도의 보강 구조를 설치하지 않고도 구조상의 문제점을 보완하여 공사비가 절감되는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 교량의 구조가 도시된 구성도,

도 2는 종래의 경사 교량의 상판 부분이 도시된 도면,

도 3은 본 발명에 의한 경사 교량 시공구조가 개략적으로 도시된 구성도,

도 4는 도 3의 경사 교량의 교각이 도시된 사시도,

도 5는 본 발명의 다른 실시 예가 도시된 구성도,

도 6은 도 5의 "A-A", "B-B", "C-C" 단면이 각각 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 교각 51 : 기초부

52 : 기둥부 53 : 코핑부

55 : 받침틀(교각의) 57 : 상판

60 : 교대 62 : 벽체부

63 : 받침부 65 : 받침틀(교대의)C : 기둥부의 중심선 K : 코핑부의 중심선D : 코핑부의 대각선 S : 받침틀의 중심선U : 상판의 중심선 A : 상판의 직교선

Claims

하측에 형성되는 기초부와, 상기 기초부의 상측으로 직립하여 형성되는 기둥부와, 상기 기둥부의 상단에 설치되어 소정의 넓이를 갖는 코핑부를 포함하여 구성되는 교각과; 상기 교각의 상측에 설치되어 상기 교각에 의해 지지되는 상판과; 상기 코핑부와 상기 상판 사이에 설치되어 상기 상판을 탄성적으로 지지하는 받침틀을 포함하는 교량의 시공구조에 있어서,

상기 상판을 길이방향의 중심선(U)에 대하여 직교하는 가상의 직교선(A)이 형성되고, 상기 코핑부와 상기 기둥부의 중심선(K,C)이 일치되도록 형성되되 상기 직교선(A)과 소정의 사이각(β)을 형성하며, 상기 받침틀의 설치 중심선(S)은 상기 사이각(β)에 위치되게 시공된 것을 특징으로 하는 경사 교량 시공구조.
제 1항에 있어서,

상기 받침틀의 설치 중심선(S)은 상기 사이각(β)에 위치되되 상기 코핑부의 대각선(D) 밖으로 벗어나지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 경사 교량 시공구조.
제 1항에 있어서,

상기 교각은 코핑부의 폭이 상기 기둥부의 직경에 비해 일정 정도 크게 형성된 것을 특징으로 하는 경사 교량 시공구조.
하측에 형성되는 기초부와, 상기 기초부의 상측으로 직립하여 형성되는 기둥부와, 상기 기둥부의 상단에 설치되어 소정의 넓이를 갖는 코핑부를 포함하여 구성되는 교각과; 상기 교각의 상측에 설치되어 상기 교각에 의해 지지되는 상판과; 상기 코핑부와 상기 상판 사이에 설치되어 상기 상판을 탄성적으로 지지하는 받침틀을 포함하는 교량의 시공구조에 있어서,

상기 상판을 길이방향의 중심선(U)에 대하여 직교하는 가상의 직교선(A)이 형성되되 상기 직교선(A)이 상기 기둥부의 중심선(C)과 소정의 사이각(θ)을 형성하고, 상기 코핑부의 중심선(K)과 상기 받침틀의 중심선(S)은 상기 사이각(θ)에 위치되게 시공된 것을 특징으로 하는 경사 교량 시공구조.