KR100511343B1 - 프리스트레스트 연속 철골교량 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 거더조립체를 교각위에서 신속하고 안정적으로 조립하여 설치할 수 있는 프리스트레스트 연속 철골교량을 제공한다. 그 프리스트레스트 연속 철골교량은 거더 조립체의 각각의 단위 거더조립체들을 구성하는 각각의 거더부재의 단부에는 교량 시공현장의 교각 또는 작업대 위에서 상호 고정볼트에 의해 결합되는 접합플레이트가 용접되고, 각각의 접합플레이트는 각각의 거더부재의 상부면 위로 돌출되지 않도록 형성되며; 각각의 단위 거더조립체들을 각각의 해당 교각에 예비적으로 고정 유지시키기 위한 턴버클을 더 포함하며, 턴버클에는 2개의 볼트부재가 구비되며, 하나의 볼트부재는 교각의 최상단 단위 교각조립체의 상단빔의 일측에 고정되는 하나의 아이볼트에 해제 가능하게 고정되고, 다른 하나의 볼트부재는 양단에 클립이 형성된 연결선을 통해 겹보수단의 측부 하방에 고정되는 다른 하나의 아이볼트에 의해 해제 가능하게 고정된다.

Description

프리스트레스트 연속 철골교량 및 그 시공방법{Prestressed continue steel-frame bridge and method for constructing thereof}

본 발명은 프리스트레스트 연속 철골교량 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속 철골교량 설치시 교각상에서 단위 거더 조립체간의 결합을 용이하고 안정적으로 행할 수 있는 프리스트레스트 연속 철골교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 하나의 지점과 다른 하나의 지점간의 교통 또는 다른 다양한 목적을 위해 교량이 건설되어 이용되고 있다. 한편, 이 같은 영구적인 교량 이외에 그 교량을 설치하거나 공사차량 및 작업자 또는 일반인들의 통행을 위해, 또는 신속한 교량의 설치를 위해 임시적으로 또는 반영구적으로 철골교량이 설치되고 있다.

이 같은 철골교량은 먼저 빔을 상호 연결하거나 콘크리트를 이용하여 가설벤트 또는 교각을 지면에 설치하고 그 가설벤트 또는 교각 상단에 여러 개의 보를 상호 연결하여 일체화 시킨 후 그 연결보 위에 복공판을 설치하는 방식이 있다. 그리고 고강도의 강봉을 이용하여 프리스트레스를 도입하는 방식과 트러스를 연속, 반복적으로 조립하여 가설하는 방식 등이 있다.

그러나 이와 같은 종래의 철골교량들은 교각과 교각간의 거리가 대체로 20m 미만으로 되어 통수단면의 협소로 인해 홍수시 철골교량이 쉽게 유실되는 문제점이 있었다. 그리고 고강도의 강봉으로 구성된 교량의 경우에는 벤트와 벤트간의 거리가 다소 길어지고 응력의 상쇄가 다소 증가하지만 철골교량의 처짐 및 진동에 취약하여, 결국 강봉의 파단을 초래하는 문제점이 있었다.

한편, 위와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 방안으로서 다양한 해결방안이 제안 되었는 바, 예컨대 한국특허공개 제2003-0086222호는 도 1에 도시된 바와 같이, 플레이트(PL) 및 볼트(BL)에 의해 상호 연결되는 상부 H빔(1a)과 강성이 서로 다른 하부 H빔(1b)의 상하부 플랜지를 상하로 서로 연결한 겹보(1)와 그 겹보(1)를 작업대 위에서 유압잭을 이용하여 프리스트레스를 도입한 프리스트레스 합성겹보(2)를 가설벤트(3) 위에 설치된 받침상자 (4)상에 설치하고, 철골교량에 작용하는 응력의 분포에 따라 상부 H빔, 겹보, 프리스트레스 합성겹보를 설치 및 연결하는 구조를 갖는 철골교량이 제안되어 있으나, 각각의 상부 H빔 및 하부의 H빔을 각각 별도로 제작하여 각각의 교각 상부에서 조립해야 함은 물론 각각의 빔들의 결합에 시간이 과도하게 소요되어 시공기간이 지연되는 문제점이 있으며, 작업자의 낙상과 같은 사고가 빈번하게 일어날 수 있으며, 시공 중 빔들이 낙하하여 인명사고를 초래하는 문제점이 있다.

또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 한국 특허등록 제10-392679호 및 실용신안등록 제20-358339호에는 역시 플레이트(PL)와 볼트(BL)에 의해 연결되는 강형재(5)와, 그 강형재(5)의 양 끝단부에 각각 장착되며 강형재의 하부면 에서부터 소정 높이로 형성되는 한 쌍의 고정부(6)와, 강형재(5)와 평행하도록 한 쌍의 고정부의 하부측을 관통하여 고정되는 텐던(7)과, 강형재의 하부면 중앙부에 장착되며 고정부의 높이보다 크지 않은 높이를 갖도록 형성되는 편향부재(8)로 구성되며, 텐던(7)에 인장력을 가하여 강형재(5)를 프리스트레스트하고, 그 강형재(5)의 처짐이 발생하면 편향부재(8)가 텐던(7)과 접촉하여 그 텐던(7)에 의한 상향 수직력을 강형재(5)에 전달하도록 구성되는 구조물이 제안되어 있으나, 이 또한 각각의 강형재 조립체들을 모두 교각에 고정시켜야 하므로 작업이 복잡하고 지연됨은 물론, 그 강형재 조립체들의 고정적업 중 교각에 임시적으로 고정할 수 없어 이들의 낙하로 인한 공사의 지연 및 인명사고를 초래하는 문제점이 있다.또 다른 종래의 예로서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 한국 공개특허공보 제10-2005-12863호에는 복수의 교각(1b'), 상기 교각(1b')의 상부면에 설치된 복수의 주형보(2b) 및 상기 주형보(2b)의 상부면에 설치된 복수개의 복공판(3b)으로 이루어진 가설교량에 있어서, 상기 교각(1b')과 교각(1b') 사이의 위치에서 상기 복수개의 주형보(2b)의 하부면에 상기 복수개의 주형보(2b)를 가로질러 설치되고 복수개의 관통공이 형성된 제1가로보(4b-1)와, 상기 제1가로보(4b-1)와 소정 거리로 이격되도록 상기 복수개의 주형보(2b)의 하부면에 상기 복수개의 주형보(2b)를 가로질러 설치되고 복수개의 관통공이 형성된 제2가로보(4b-2)와, 상기 제1가로보(4b-1) 및 제2가로보(4b-2) 간에 연결되고 양단이 상기 제1가로보(4b-1) 및 제2가로보(4b-2)에 형성된 관통공을 관통하여 돌출되는 복수의 인장부재(7b)와, 상기 제1가로보(4b-1) 및 제2가로보(4b-2)의 일측에 설치되어 상기 인장부재(7b)의 상기 양단을 고정시키는 복수개의 정착구(6b)로 구성되는 관통공이 형성된 가로보를 이용한 장지간 가설교량이 제안되어 있는 바, 이 같은 장지간 가설교량은 교각간의 거리를 다소 연장시킬 수 있고 주형보에 대한 힘의 집중을 방지할 수 는 있으나, 시공시 가로보 등을 임시적으로 고정시킬 수 없어 작업자가 작업중 이들의 이동 및 낙하로 인해 작업자가 상해를 입게되는 문제점이 있다.또한 도 2c에 도시된 바와 같이, 한국 공개특허공보 제10-2004-99015호에는 H빔을 이용하여 가설교량을 설치하는 방법에 있어서, 가설교량(10c)의 가설벤트(4c)를 설치하기 위하여 기초(6c)를 하고 가설벤트(4c)를 설치하기 위한 기초 지지부(7c)를 설치하면서 그 위에 가설벤트(4c)를 조립가설하는 단계와, 지상의 제작대에서 상부 H빔(21c)과 중간 H빔(22c)을 상호 연결한 다층겹보(20c)와, 상부 H빔(21c)과 중간 H빔(22c) 및 하부 H빔(23c)을 상호 연결한 다층 합성겹보(70c) 및 상부 H빔(21c)과 중간 H빔(22c) 및 하부 H빔(23c)을 상호 가용접 또는 가볼팅한 후에 프리스트레스를 도입하면서 완전하게 용접 또는 볼팅한 프리스트레스트 다층합성겹보(60c)로 이루어진 교량거더(A)를 제작하는 단계와, 상기 가설벤트(4c)위에 다수개의 교각장치(1c)가 설치된 다중 지점 지지장치(30c)를 가설교량(10c)의 길이방향으로 가설벤트(4c)에서 일정길이 연장되게 설치하는 단계와, 상기 가설벤트(4c)상의 중간 지점부에는 프리스트레스트 다층합성겹보(60c)를, 양측 지점부에는 다층합성겹보(70c)를, 프리스트레스트 다층합성겹보(60c)와 다층합성겹보(70c)사이에는 다층겹보(20c)를 H빔의 복부에 볼트 또는 용접에 의한 연결부(6c)를 이용하여 길이방향으로 연결설치하면서 폭방향으로 인접하게 설치된 다수개의 상기 교량거더(A)를 강재(5c)를 이용하여 연결고정하면서 상기 다중 지점 지지장치(30c)상에 조립설치하는 단계와, 상기 가설벤트(4c)에 설치된 교량거더(A)의 양측부에 낙교방지장치(40c)를 설치하는 단계와, 상기 다층겹보(20c)의 하부에 일정간격을 두고 양측에 정착구(51c)를 설치하면서 강연선(52c)으로 연결한 인장장치(50c)와 다층겹보(20c)를 사이에 두고 양측에 설치된 프리스트레스트 다층합성겹보(60c)와 다층합성겹보(70c)에 각각 정착구(51c)를 설치하면서 강연선(52c)으로 연결한 인장장치(50c)를 이중으로 설치하는 단계와, 상기 가설된 교량거더(A)의 상부에 복공판(2c)을 설치하고 양측에는 난간(3c)을 설치하면서 주변을 정리하여 가설교량(10c)으로 통행이 가능하도록 설치하는 단계로 이루어지는 설치방법 및 이 방법에 의해 시공된 가설교량이 제안되어 있으나, 이 또한 교각에 가설벤트를 임시적으로 고정시키는 수단이 없어 이들의 이동 및 낙하시 치명적인 상해를 입게되는 문제점이 있다. 부가적으로, 도시되지 않은 일본 공개실용신안공보 소63-65715호에는 천판부와 지판부사이에 접속판과 정착판을 이격부를 개재하여 수직하게 고정시켜 단수금구를 형성하고, 상기 이음쇠의 정착판에 의해 후방부분을 프리스트레스트콘크리트보의 단부에 매설하고, 상기 정착판에 프리스트레스트콘크리트보내에 매설된 강선의 단부를 고정시켜 구성되며, 인접하는 프리스트레스트콘크리트보의 접속판을 볼트 체결하여 연결시킨 후, 해당 연결부분에 콘크리트를 충진하여 경화시키는 기술이 제안되어 있으나, 이 같은 제안은 콘크리트보를 상호 연결시키기 위한 것으로서, 실제로 작업자가 그 콘크리트보 위에 부가적인 부품들에 대한 작업을 행하는 경우 이들 부품들의 낙하방지용 수단이 없어 여전히 작업자에게 위험한 상황을 초래할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 일본 공개특허 특개평9-242018호에는 체인을 구성하는 각각의 링크를 상호 접촉하지 않는 상태로 고무 또는 합성수지 등의 탄성체내에 접착, 매설하고 각각의 링크의 사이에도 탄성체가 충전되도록 된 완충재에 장력을 부여하고, 상기 완충재에 의해 연속하는 항(부교) 상호간 및 교각 상부와 항 단부를 각각 연결하여 접속시키는 낙하방지구조가 제안되어 있으나, 이 제안은 시공 후 부교의 낙하를 방지하는 것을 주목적으로 할뿐 시공시 부교를 임시적으로 고정시켜 작업자의 안전을 보장할 수 는 없는 단점이 있다 .

본 발명은 상술한 여러 가지 문제점들을 감안해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 교각위에서 단위 거더 조립체들을 용이하고 신속하게 연속 결합하여 안정적으로 연속형 거더 조립체를 교각에 설치할 수 있으며, 시공중 단위 거더 조립체들을 안정적으로 고정시킬 수 있어 낙상 및 인명피해를 방지할 수 있는 프리스트레스트 연속 철골교량 및 그 시공방법을 제공하는데 있다.

이 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 프리스트레스트 연속 철골교량은, 복수의 단위 교각조립체가 상호 적층상태로 결합되어 형성되며 최상단 단위 교각조립체의 상부에는 평탄면을 이루는 복수의 지지부가 형성되는 복수의 교각과, 상기 각각의 교각의 상부에 배치되며 복수의 단위 거더조립체들이 연속적으로 결합되어 이루어지는 연속 거더 조립체와, 상기 각각의 교각에 배치되는 거더 조립체에 고정되는 겹보수단과, 상기 거더 조립체에 프리스트레스를 제공하기 위해 상기 교각과 교각 사이에 배치되는 프리스트레스트 수단과, 상기 거더 조립체를 하나의 지점에서 고정시키고 그 거더 조립체에 가해지는 수평력 및 수직력을 지지하며 상기 거더 조립체의 비틀림 및 이탈을 방지하기 위해 하부가 상기 교각들 중 하나의 교각(고정교각)의 지지부에 힌지식으로 고정되고 상부는 상기 겹보수단의 중앙 하부에 고정되는 고정수단과, 상기 거더 조립체의 변형시 구름운동하여 상기 겹보수단에 인가되는 응력을 흡수 및 분산시키기 위해 상기 교각들 중 상기 고정교각을 제외한 교각(지지교각)들에 배치되는 지지수단과, 상기 각각의 단위 거더조립체들을 상기 각각의 교각에 예비적으로 고정 유지시키기 위한 턴버클을 포함하는 프리스트레스트 연속 철골교량에 있어서, 상기 거더 조립체의 각각의 단위 거더조립체들을 구성하는 각각의 거더부재의 단부에는 교량 시공현장의 교각 또는 작업대 위에서 상호 고정볼트 및 너트에 의해 결합되는 접합플레이트가 용접되고, 상기 각각의 접합플레이트는 상기 각각의 거더부재의 상부면 위로 돌출되지 않도록 형성되며; 상기 턴버클에는 2개의 볼트부재가 구비되며, 하나의 볼트부재는 교각의 최상단 단위 교각조립체의 상단빔의 일측에 고정되는 하나의 아이볼트에 해제 가능하게 고정되고, 다른 하나의 볼트부재는 양단에 클립이 형성된 연결선을 통해 겹보수단의 측부 하방에 고정되는 다른 하나의 아이볼트에 의해 해제 가능하게 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리스트레스트 연속 철골교량 시공방법에 의하면, 프리스트레스트 연속 철골교량의 설치위치 및 그 구간을 설정하고 교각이 설치될 지면 또는 하수면에 빔을 타설하여 설치기반을 확보하는 단계; 단위 교각 조립체들을 볼트를 이용하여 설치기반 및 단위 교각 조립체들을 결합시켜 교각을 설치하고, 각각의 교각들의 최상단의 단위 교각조립체의 상단빔의 측부에 아이볼트를 설치하는 단계; 상기 각각의 교각들 중 하나의 교각을 고정교각으로 설정하고 다른 교각들을 지지교각으로 설정한 후, 고정교각의 각각의 지지부에는 고정수단을 고정시킬 위치를 표시하고 지지교각의 각각의 고정부에는 지지수단의 제1제어부재가 설치될 위치를 표시하는 단계; 상기 고정교각의 지지부의 표시위치에는 볼트를 이용하여 고정수단을 고정하고, 지지교각의 지지부의 표시위치에는 볼트를 이용하여 제1제어부재를 고정시키는 단계; 상기 각각의 지지교각의 지지부에 고정된 제1제어부재의 접촉부의 중앙부에 지지부재를 횡으로 배치하는 단계; 작업장 근처에서 거더부재들 및 크로스빔을 상호 조립하여 단위 거더조립체를 제작하고, 상기 교각들의 상부에 배치될 단위 거더 조립체들의 해당위치에 겹보수단을 볼트로 결합하며, 상기 겹보수단들 사이의 단위 거더조립체의 중앙부에 프리스트레스트 수단의 편향부재를 고정시키는 단계; 상기 겹보수단들 중 고정교각에 배치될 겹보수단의 중앙부에는 고정수단이 고정될 위치를 표시하고, 상기 지지교각의 상부에 배치될 겹보수단의 중앙부에는 지지수단의 제2제어부를 고정시키며, 각각의 겹보수단의 양측에는 다른 하나의 아이볼트를 설치하고, 양 단에는 프리스트레스트 수단의 정착부재를 고정시키는 단계; 크레인을 이용하여 단위 거더조립체들을 각각 들어올려, 상기 고정교각의 지지부에 설치된 고정수단에는 표시부가 표시된 겹보수단을 갖는 단위 거더조립체를 배치하고, 지지교각들의 지지부에 설치된 지지부재 위에는 상기 지지수단의 제2제어부재가 고정된 겹보수단을 구비한 단위 거더 조립체를 배치시키는 단계; 턴버클 수단의 하나의 볼트부재를 교각의 상단빔의 일측에 설치된 하나의 아이볼트에 연결하고, 다른 하나의 볼트부재를 연결선을 이용하여 겹보수단에 설치된 다른 하나의 아이볼트에 연결한 후 턴버클을 회전시켜 각각의 단위 거더 조립체들을 교각에 임시적으로 고정시키는 단계; 상기 각각의 단위 거더조립체들의 각각의 거더부재의 단부에 구비된 접합플레이트를 상호 접촉시켜 각각의 체결공을 연통시킨 후 그 연통공에 고정볼트를 체결시켜 연속 거더조립체를 형성하는 단계; 볼트로 고정수단의 상부를 겹보수단에 고정시켜 기초적인 연속 철골교량을 완성하는 단계; 및 프리스트레스 수단의 강연선의 양 단부에 구비되는 웨지를 각각 대향하는 겹보수단에 구비된 정착부재의 고정부에 연결하고 강연선의 중앙부는 편향부재의 가이드관에 삽입한 상태에서, 강연선의 일단부를 소정의 인장력으로 인장한 후 해제시켜 프리스트레스를 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 프리스트레스트 연속 철골교량의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 연속 프리스트레스트 철골교량의 구성을 개략적으로 보여주는 도면으로서 거더 조립체는 거더부재만이 도시된 사시도이고, 도 4는 도 3의 프리스트레스트 철골교량의 설치 상태를 상세히 보여주는 확대 사시도로서 역시 거더 조립체는 거더부재만이 도시된 사시도이다.

도 3 및 도 4에 있어서, 부호 10은 하나의 지점으로부터 다른 하나의 목표 지점까지 일정 지간으로 이격되어 설치되는 교각이다. 그 교각(10)은 철골로 형성되는 단위 교각조립체(12)가 상호 볼트에 의해 조립되거나 결합되어 형성된다. 그리고 부호 10a는 교각(10)들 중 하나로서 후술되는 연속 거더 조립체를 고정적으로 지지하는 고정교각이다. 부호 10b는 교각(10)들 중 고정교각(10a)을 제외한 나머지 교각들로서 연속하는 거더 조립체를 구름운동가능하게 지지하는 지지교각이다.

도 5a는 본 발명의 철골교량에 적용되는 연속 거더 조립체의 평면도 이며, 도 5b는 도 5a의 부분b의 확대 분해사시도이다.

도 5a 및 도 5b에 있어서, 부호 20은 하나의 고정교각(10a) 과 복수의 지지교각(10b)으로 이루어진 교각(10)에 설치되는 거더 조립체이다. 거더 조립체(20)는 복수의 단위 거더 조립체(22)가 연속적으로 결합되어 이루어진다. 이들 각각의 단위 거더조립체(22)들은 물론 다수의 거더부재(24)들과 크로스 빔(26)이 볼트에 의해 결합되어 형성되는 것이 바람직하다.

특히, 도 5b에 상세히 도시된 바와 같이, 각각의 단위 거더조립체(22)들은 교량 시공현장의 교각(10) 또는 작업대 위에서 신속하고 용이하게 상호 결합될 수 있도록 각각의 거더부재(24)의 단부에는 접합플레이트(28)가 용접된다. 이들 각각의 접합플레이트(28)에는 결합시 상호 연통하는 체결공(281)이 천공되며, 이들 각각의 체결공(281)에는 고정볼트(282)가 해제 가능하게 고정되어 너트(283)로 체결된다. 한편, 각각의 접합플레이트(28)는 연속 거더조립체(20)의 완전 설치 후 복공판(미도시)의 설치에 지장을 주지 않도록 거더부재(24)의 상부면 위로 돌출되지 않게 형성되어야 한다.

도 6a는 거더 조립체와 겹보수단을 보여주는 부분 분해 사시도이며, 도 6b는 거더 조립체와 겹보수단이 결합된 상태를 보여주는 사시도이다.

도 6a 및 6b에 있어서, 부호 30은 각각의 교각(10)에 배치되는 거더 조립체(20)의 하부에 고정되며, 후술되는 고정수단 및 지지수단에 의해 지지되는 겹보수단이다. 겹보수단(30)은 H빔으로 형성되며, 그 겹보수단(30)의 양 단부에는 후술되는 프리스트레스트 강연선이 접촉되는 것을 방지하기 위해 중앙 하방으로 경사지게 절취되는 경사부(32)가 형성된다.

전술된 도 3, 도 4, 도 6a 및 6b에 있어서, 부호 40은 거더 조립체(20)에 프리스트레스를 부여하기 위한 프리스트레스트 수단이다. 프리스트레스트 수단(40)은 거더 조립체(20)에 고정되고 상호 마주하며 쌍을 이루는 겹보수단(30)에 상호 대향하도록 고정되는 정착부재(42)를 구비한다. 정착부재(42)는 겹보수단(30)의 양 단부의 양측에 각각 설치된다. 정착부재(42)는 겹보수단(30)의 측면 및 하부면에 볼트로 고정되며 후술되는 웨지가 고정되는 고정부(421)와, 그 고정부(421)를 보강하기 의해 일체로 형성되는 보강편(422)으로 구성된다.

정착부재(42)에는 실제로 거더 조립체(20)에 가해지는 하중을 지지하기 위한 강연선(44)의 양단이 고정된다. 강연선(44)은 다수의 와이어를 꼰 방식으로 형성한 금속로프로 형성된다. 또한, 각각의 강연선(44)의 양단부에는, 정착부재(42)의 고정부(421)에 견고하고 안정적으로 고정될 수 있도록 웨지(46)가 구비된다.

한편, 교각과 교각사이의 거더 조립체(20)의 중앙 하부에는 강연선(44)의 중앙부가 접촉 지지되어 실제로 거더 조립체(20)에 프리스트레스를 인가하기 위한 편향부재(48)가 제공된다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 편향부재(48)는 실제로 교각(10)들 사이의 거더 조립체(20)의 중앙부에 고정되는 몸체(481)와, 그 몸체(481)의 하부에 설치되어 강연선(44)과 접하며 그 강연선(44)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 가이드관(482)을 일체로 구비한다. 가이드관(482)은 반원형 단면을 갖는 파이프로 형성되며, 거더 조립체(20)에 가해지는 하중에 의한 처짐시 강연선(44)의 중앙부에 집중되는 응력을 분산시킬 수 있도록 그 길이방향 양측이 상방으로 라운딩(rounding)처리된다.

도 8은 고정교각과 고정수단의 설치관계를 보여주는 부분 분해사시도이며, 도 9는 도 8의 교량부분이 조립된 상태에서의 확대 종단면도이다.

도 8 및 도 9에 있어서, 부호 50은 고정교각(10a)의 지지부(14)에서 연속 거더 조립체(20)를 고정시키기 위한 고정수단이다. 고정수단(50)은 볼트(52)에 의해 하부는 고정교각(10a)의 각각의 지지부(14)에, 상부는 겹보수단(30)에 고정된다.

그 고정수단(50)은 고정이 용이하고 하중이 중앙축에 집중되도록 I형 강재로 형성된다. 또한, 그 고정수단(50)은 거더 조립체(20)에 외력 또는 하중에 의한 수직변이 또는 수평변이에 의해 변형되는 경우 거더 조립체(20)를 유동됨이 없이 고정시켜주는 힌지역할을 한다.

도 10은 지지교각과 지지수단의 설치관계를 보여주는 부분 분해사시도이고,

도 11은 도 10의 지지교각과 지지수단이 조립된 상태에서의 확대 종단면도이다.

도 10 및 도 11에 있어서, 부호 60은 상기 고정수단(50)에 의해 유동됨이 없이 고정되는 거더 조립체(20)가 하중을 받아 변형되는 경우 수평하중을 제외한 수직하중을 지지하도록 지지교각(10b)의 지지부(14)에서 거더 조립체(20) 및 겹보수단(30)을 변위 가능하게 지지하기 위한 지지수단이다. 지지수단(60)은 각각의 지지교각(10b)의 지지부(14)에 고정되는 제1제어부재(62)를 구비한다. 제1제어부재(62)는 후술되는 지지부재가 양 방향으로 구름 운동할 수 있도록 평탄면으로 형성되며 볼트(621)에 의해 지지부(14)에 고정되는 접촉부(622)와, 그 접촉부(622)의 양측에 형성되며 후술되는 지지부재의 구름운동범위를 한정하기 위한 스토퍼(623;624)를 일체로 구비한다. 접촉부(622)에는 후술되는 지지부재의 원활한 구름운동을 위해 윤활유가 도포된다.

각각의 제1제어부재(62)의 접촉부(622)에는 지지부재(64)가 구름 가능하게 설치된다. 각각의 지지부재(64)는 제1제어부재(62)의 접촉부(622)에서 원활하게 구름 운동할 수 있도록 원형단면을 갖는 환봉으로 형성된다.

또한, 지지부재(64)의 상부에는 그 지지부재(64)를 안정적으로 유지하기 위해 제2제어부재(66)가 겹보수단(30)의 중앙부에 고정 설치된다. 제2제어부재(66)는 제1제어부재(62)와 유사하게 형성된다. 즉, 제2제어부재(66)는 지지부재(64)가 일정범위에서 구름 운동할 수 있도록 평탄면으로 형성되며 볼트(661)에 의해 겹보수단(30)에 고정되는 접촉부(662)와, 그 접촉부(662)의 양측에 형성되며 지지부재(64)의 편향정렬 및 이탈을 방지하기 위한 스토퍼(663;664)를 일체로 구비한다. 접촉부(662)에도 지지부재(64)의 원활한 구름운동을 위해 윤활유가 도포된다.

특히, 제2제어부재(66)는 제1제어부재(62)보다 작게 형성되는 것이 바람직 한 바, 이는 지지부재(64)가 그것의 각각의 스토퍼(663;664)에 의해 한정되는 지점 이상으로 구름 운동하더라도 그 지지부재(64)는 각각의 스토퍼(663;664)에 의해 강제되어 제1제어부재(62)에서 원활하게 구름운동 할 수 있기 때문이다. 이 같은 작용에 따라, 제1제어부재(62)의 크기, 즉 그 제1제어부재(62)의 접촉부(622)의 길이(L1)는 지지부재(64)가 양 방향으로 충분히 이동될 수 있는 범위를 확보함은 물론 온도변화에 따른 거더 조립체(20)의 변형량을 보상할 수 있도록 설정된다. 이에 따라 접촉부(322)의 길이(L1)는 거더 조립체(20)의 열팽창계수(α), 평균온도 변화량(Δt) 및 지간거리(L)의 2배로 설정되는 바, 즉, L1=2*α*Δt*L로 설정된다. 반면에, 제2제어부재(66)의 길이(L2)는 지지부재(64)의 편향이동 또는 비틀림을 제한된 범위 내에서 한정할 수 있으며 또한 지지부재(64)가 이탈되지 않도록 지지부재의 직경(D)의 약 1.5배, 즉 L2=1.5D로 설정된다.

한편, 전술된 6a를 참조하면, 본 발명의 시공방법에 따라 연속 철골교량을 시공할 때, 각각의 교각(10)과 겹보수단(30)사이에 설치되는 지지수단(60)의 지지부재(64)와 제2제어부재(66)간의 간극이 형성되는 경우 이를 보정하기 위한 보정편(70)이 제공된다. 보정편(70)의 양측에는, 제2제어부재(66)에 착탈가능하게 삽입되고 안정적인 고정상태를 이룰 수 있도록 제2제어부재(66)의 각각의 스토퍼(663,664)가 삽입되는 삽입홈(72,74)이 형성된다. 보정편(70)은 간극의 크기에 따라 선택적으로 채용할 수 있도록 다양한 두께로 형성되어 제공될 수 있다.

도 12a는 하나의 단위 거더 조립체가 교각에 예비적으로 고정된 상태를 보여주는 측면도 이며, 도 12b는 도 12a의 부분b를 상세히 보여주는 부분확대도이다.

도 12a 및 12b에 있어서, 부호 80은 각각의 교각(10)에 고정 또는 지지되기 위해 배치되는 각각의 단위 거더조립체(22)를 예비적으로 안정적으로 고정 유지시키기 위한 턴버클이다. 턴버클(80)에는 2개의 볼트부재(82,84)가 구비되며, 하나의 볼트부재(82)는 교각(10)의 최상단 단위 교각조립체(12)의 상단빔의 일측에 고정되는 하나의 아이볼트(821)에 해제 가능하게 고정되며, 다른 하나의 볼트부재(84)는 양단에 클립이 형성된 연결선(841)을 통해 겹보수단(30)의 측부 하방에 고정되는 다른 하나의 아이볼트(842)에 의해 해제 가능하게 고정되어 유지된다. 이 같은 구성에 따라, 턴버클(80)을 일 방향으로 회전시키면 각각의 볼트부재(82,84)가 서로를 향해 이동되어 조여지는 반면, 반대방향으로 회전시키면 볼트부재(82,84)가 서로 반대방향으로 이동되어 이완된다.

이하, 전술된 바와 같이 구성된 프리스트레스트 연속 철골교량의 시공방법을 상세히 설명한다.

도 13a 내지 13m은 본 발명에 따른 프리스트레스트 연속 철골교량의 시공방법을 순차적으로 보여주는 공정도이다.

도 13a 내지 도 13m에 있어서, 먼저 작업자는 프리스트레스트 연속 철골교량의 설치위치 및 그 구간을 설정하고 프리스트레스트 연속 철골교량 설치에 필요한 물자 및 장비를 확보한 후 교각이 설치될 지면 또는 하수면(E)에 크레인 등을 이용하여 H 파일 또는 빔(B)과 같은 지지대를 타설하여 가설벤트 설치기반을 확보한다(도 13a).

이와 같이 설치기반이 확보되면, 작업장 주변 또는 조립공장에서 조립되거나 제조된 단위 교각 조리체들을 설치기반 및 상호간 볼트를 이용하여 결합시켜 교각(10)을 설치하고, 각각의 교각들의 최상단 단위 교각조립체(12)의 상단빔의 측부에는 아이볼트(821)를 설치한다(도 13b).

이후, 각각의 교각(10)들 중 하나의 교각을 고정교각(10a)으로 설정하고 다른 교각들을 지지교각(10b)으로 설정한 후, 고정교각(10a)의 각각의 지지부(14)에는 고정수단(50)을 고정시킬 위치를 표시하고 지지교각(10b)의 각각의 고정부(14)에는 지지수단(60)의 제1제어부재(62)가 설치될 위치를 표시한다(도 13c).

고정교각(10a)의 지지부(14)의 표시위치에는 볼트(52)를 이용하여 고정수단(50)을 고정하고, 지지교각(10b)의 지지부(14)의 표시위치에는 역시 볼트(621)를 이용하여 제1제어부재(62)를 고정시킨다(도 13d).

각각의 지지교각(10b)의 지지부(14)에 고정된 제1제어부재(62)의 접촉부(622)의 중앙부에 지지부재(64)를 횡으로 배치한다(도 13e).

이후, 작업장 근처에서 거더부재(24)들 및 크로스빔(26)을 상호 조립하여 단위 거더조립체(22)를 제작하고, 상기 교각(10a;10b)들의 상부에 배치될 단위 거더 조립체(22)들의 해당위치에 겹보수단(30)을 볼트로 결합하며, 그 겹보수단(30)들 사이의 단위 거더조립체(22)의 중앙부에 프리스트레스트 수단(40)의 편향부재(48)를 고정시킨다(도 13f).

겹보수단(30)들 중 고정교각(10a)에 배치될 겹보수단(30)의 중앙부에는 고정수단(50)이 고정될 위치를 표시하고, 지지교각(10b)의 상부에 배치될 겹보수단의 중앙부에는 지지수단(60)의 제2제어부(66)를 고정시키며, 각각의 겹보수단(30)의 양측에는 다른 하나의 아이볼트(842)를 설치하고, 양 단에는 프리스트레스트 수단(40)의 정착부재(42)를 고정시킨다(도 13g).

이후, 작업자는 하나 또는 그 이상의 크레인을 이용하여 단위 거더조립체(22)들을 각각 들어올려, 각각의 교각(10)들 중 고정교각(10a)의 지지부(14)에 설치된 고정수단(50)에는 표시부가 표시된 겹보수단(30)을 갖는 단위 거더조립체(22)를 배치하고, 지지교각(10b)들의 지지부(14)에 설치된 지지부재(64)상에는 지지수단(60)의 제2제어부재(66)가 고정된 겹보수단(30)을 구비한 단위 거더 조립체(22)를 배치시킨다(도 13h).

다음으로, 터버클(80)의 하나의 볼트부재(82)를 교각(10)의 상단빔의 일측에 설치된 하나의 아이볼트(821)에 연결하고, 다른 하나의 볼트부재(84)를 연결선(841)을 이용하여 겹보수단(30)에 설치된 다른 하나의 아이볼트(842)에 연결한 후 턴버클(80)을 회전시켜 각각의 단위 거더 조립체(22)들을 교각에 임시적으로 고정시킨다(도 13i).

그리고 각각의 단위 거더조립체(22)들의 각각의 거더부재(24)의 단부에 구비된 접합플레이트(28)를 상호 접촉시켜 각각의 체결공(281)을 연통시킨 후 그 연통공에 고정볼트(282)를 삽입한 후 너트(283)로 체결시켜 연속 거더조립체(20)를 형성한다(도 13j).

이후 볼트(52)로 고정수단(50)의 상부를 겹보수단(30)에 고정시켜 기초적인 연속 철골교량을 완성한다(도 13k).

이 상태에서, 프리스트레스 수단(40)의 강연선(44)의 양 단부에 구비되는 웨지(46)를 각각 대향하는 겹보수단(30)에 구비된 정착부재(42)의 고정부(421)에 연결하고 강연선(44)의 중앙부는 편향부재(48)의 가이드관(482)에 삽입한 상태에서, 강연선(44)의 일단부를 소정의 인장력으로 인장한 후 해제시켜 프리스트레스를 부여한다(도 13l).

최종적으로, 각각의 지지수단(60)의 제1제어부재(62)의 접촉부(622)와 제2제어부재(66)의 접촉부(662)에 윤활유를 도포하고, 지지부재(64)와 제2제어부재(66)의 접촉부(622)간의 간극을 검사하여 간극이 발생한 경우 간극의 크기에 해당하는 보정편(70)을 선택하여 제2제어부재(66)에 삽입하여 철골교량을 완성한다(도 13m). 여기서, 보정편(70)은 그것의 삽입홈(72,74)이 제2제어부재(66)의 스토퍼(663,664)에 삽입되어 안정적으로 고정 유지될 수 있는 것이다.

한편, 교량의 완전 시공후에는 턴버클(80)을 제거할 수 있다.

이와 같이, 거더 조립체 전체를 작업장 근처에서 단위 거더 조립체로 완성하여 교각에 임시로 고정시킨 상태에서, 각각의 단위 거더 조립체를 신속하고 용이하게 연결하여 연속 거더조립체를 설치할 수 있으므로 철골교량을 신속하게 시공할 수 있는 것이다.

결과적으로, 본 발명에 따른 프리스트레스트 연속 철골교량 및 그 시공방법에 의하면, 단위 거더 조립체를 작업장 근처 또는 조립공장에서 각각 제작하여 턴버클을 이용하여 각각의 교각에 임시로 고정시킨 상태에서, 각각의 접합플레이트를 볼트 및 너트를 이용하여 용이하고 신속하게 연결시켜 연속 거더 조립체를 교각에 설치할 수 있어 철골교량을 신속하게 시공할 수 있고 시공원가를 절약할 수 있으며, 교각 위에서의 작업이 용이하여 작업자의 안전을 보장할 수 있는 현저한 효과가 있는 것이다.

도 1은 특허공개 제2003-0086222호에 따른 철골교량을 보여주는 측면도.

도 2a는 특허등록 제392679호 및 실용신안등록 제358339호에 따른 프리스트레스트 철골교량의 구조물을 보여주는 사시도이고, 도 2b는 한국 특허공개 제2005-12863호의 관통공이 형성된 가로보를 이용한 장지간 가설교량을 도시한 정면도이며, 도 2c는 한국 특허공개 제2004-99015호의 가설교량을 도시한 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 연속 프리스트레스트 철골교량의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도로서, 거더 조립체는 거더부재만이 도시된 사시도.

도 4는 도 3의 프리스트레스트 철골교량의 설치 상태를 상세히 보여주는 확대 사시도로서, 거더 조립체는 거더부재만이 도시된 사시도.

도 5a는 본 발명의 철골교량에 적용되는 연속 거더 조립체의 평면도 이며, 도 5b는 도 5a의 부분b의 확대 분해사시도.

도 6a는 거더 조립체와 그것에 고정되는 겹보수단을 보여주는 부분 분해 사시도, 도 6b는 거더 조립체에 겹보수단이 결합된 상태를 보여주는 사시도.

도 7a 및 7b는 프리스트레스트 수단의 편향부재의 종단면도 및 횡단면도.

도 8은 고정교각과 고정수단의 설치관계를 보여주는 부분 분해사시도.

도 9는 도 8의 교량부분이 조립된 상태에서의 확대 종단면도.

도 10은 지지교각과 지지수단의 설치관계를 보여주는 부분 분해사시도.

도 11은 도 10의 지지교각과 지지수단이 조립된 상태에서의 확대 종단면도.

도 12a는 하나의 단위 거더 조립체가 교각에 예비적으로 고정된 상태를 보여주는 측면도, 도 12b는 도 12a의 부분b를 상세히 보여주는 부분확대도.

도 13a 내지 도 13m은 본 발명에 따른 프리스트레스트 연속 철골교량 시공방법을 보여주는 공정도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 교각 12: 교각부재

14: 지지부 20: 거더 조립체

22: 거더부재 30: 겹보수단

40: 프리스트레스트 수단 42: 정착부재

44: 강연선 46: 웨지

48: 편향부재 50: 고정수단

52: 볼트 60: 지지수단

62: 제1제어부재 64: 지지부재

66: 제2제어부재 70: 교정수단

80: 턴버클

Claims (2)

1. 복수의 단위 교각조립체(12)가 상호 적층상태로 결합되어 형성되며 최상단 단위 교각조립체(12)의 상부에는 평탄면을 이루는 복수의 지지부(14)가 형성되는 복수의 교각(10(10a;10b))과, 상기 각각의 교각(10)의 상부에 배치되며 복수의 단위 거더조립체(22)들이 연속적으로 결합되어 이루어지는 연속 거더 조립체(20)와, 상기 각각의 교각(10)에 배치되는 거더 조립체(20)에 고정되는 겹보수단(30)과, 상기 거더 조립체(20)에 프리스트레스를 제공하기 위해 상기 교각과 교각 사이에 배치되는 프리스트레스트 수단(40)과, 상기 거더 조립체(20)를 하나의 지점에서 고정시키고 그 거더 조립체(20)에 가해지는 수평력 및 수직력을 지지하며 상기 거더 조립체(20)의 비틀림 및 이탈을 방지하기 위해 하부가 상기 교각(10)들 중 적어도 하나의 교각(10a: 고정교각)의 지지부(14)에 고정되고 상부는 상기 겹보수단(30)의 중앙 하부에 고정되는 고정수단(50)과, 상기 거더 조립체(20)의 변형시 구름운동하여 상기 겹보수단(30)에 인가되는 응력을 흡수 및 분산시키기 위해 상기 교각(10)들 중 상기 고정교각(10a)을 제외한 교각(10b: 지지교각)들에 배치되는 지지수단(60)과, 상기 각각의 단위 거더조립체(22)들을 상기 각각의 교각(10(10a,10b))에 예비적으로 고정 유지시키기 위한 턴버클(80)을 포함하는 프리스트레스트 연속 철골교량에 있어서,

   상기 거더 조립체(20)의 각각의 단위 거더조립체(22)들을 구성하는 각각의 거더부재(24)의 단부에는 교량 시공현장의 교각(10) 또는 작업대 위에서 상호 고정볼트(282) 및 너트(283)에 의해 결합되는 접합플레이트(28)가 용접되고, 상기 각각의 접합플레이트(282)는 상기 각각의 거더부재(24)의 상부면 위로 돌출되지 않도록 형성되며;

   상기 턴버클(80)에는 2개의 볼트부재(82,84)가 구비되며, 하나의 볼트부재(82)는 교각(10)의 최상단 단위 교각조립체(12)의 상단빔의 일측에 고정되는 하나의 아이볼트(821)에 해제 가능하게 고정되고, 다른 하나의 볼트부재(84)는 양단에 클립이 형성된 연결선(841)을 통해 겹보수단(30)의 측부 하방에 고정되는 다른 하나의 아이볼트(842)에 의해 해제 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 연속 철골교량.
2. 프리스트레스트 연속 철골교량의 설치위치 및 그 구간을 설정하고 교각이 설치될 지면 또는 하수면(E)에 빔(B)을 타설하여 설치기반을 확보하는 단계; 단위 교각 조립체(12)들을 볼트를 이용하여 설치기반 및 단위 교각 조립체(12)들을 결합시켜 교각(10)을 설치하는 단계; 상기 각각의 교각(10)들 중 하나의 교각을 고정교각(10a)으로 설정하고 다른 교각들을 지지교각(10b)으로 설정한 후, 고정교각(10a)의 각각의 지지부(14)에는 고정수단(50)을 고정시킬 위치를 표시하고 지지교각(10b)의 각각의 고정부(14)에는 지지수단(60)의 제1제어부재(62)가 설치될 위치를 표시하는 단계; 상기 고정교각(10a)의 지지부(14)의 표시위치에는 볼트(52)를 이용하여 고정수단(50)을 고정하고, 지지교각(10b)의 지지부(14)의 표시위치에는 볼트(621)를 이용하여 제1제어부재(62)를 고정시키는 단계; 상기 각각의 지지교각(10b)의 지지부(14)에 고정된 제1제어부재(62)의 접촉부(622)의 중앙부에 지지부재(64)를 횡으로 배치하는 단계; 작업장 근처에서 거더부재(24)들 및 크로스빔(26)을 상호 조립하여 단위 거더조립체(22)를 제작하고, 상기 교각(10a;10b)들의 상부에 배치될 단위 거더 조립체(22)들의 해당위치에 겹보수단(30)을 볼트로 결합하며, 상기 겹보수단(30)들 사이의 단위 거더조립체(22)의 중앙부에 프리스트레스트 수단(40)의 편향부재(48)를 고정시키는 단계; 상기 겹보수단(30)들 중 고정교각(10a)에 배치될 겹보수단(30)의 중앙부에는 고정수단(50)이 고정될 위치를 표시하고, 상기 지지교각(10b)의 상부에 배치될 겹보수단의 중앙부에는 지지수단(60)의 제2제어부(66)를 고정시키며, 양 단에는 프리스트레스트 수단(40)의 정착부재(42)를 고정시키는 단계; 크레인을 이용하여 단위 거더조립체(22)들을 각각 들어올려, 상기 고정교각(10a)의 지지부(14)에 설치된 고정수단(50)에는 표시부가 표시된 겹보수단(30)을 갖는 단위 거더조립체(22)를 배치하고, 지지교각(10b)들의 지지부(14)에 설치된 지지부재(64) 위에는 상기 지지수단(60)의 제2제어부재(66)가 고정된 겹보수단(30)을 구비한 단위 거더 조립체(22)를 배치시키는 단계; 볼트(52)로 고정수단(50)의 상부를 겹보수단(30)에 고정시켜 기초적인 연속 철골교량을 완성하는 단계; 상기 프리스트레스트 수단(40)의 강연선(44)의 양 단부에 구비되는 웨지(46)를 각각 대향하는 겹보수단(30)에 구비된 정착부재(42)의 고정부(421)에 연결하고 강연선(44)의 중앙부는 편향부재(48)의 가이드관(482)에 삽입한 상태에서, 강연선(44)의 일단부를 소정의 인장력으로 인장한 후 해제시켜 프리스트레스를 부여하는 단계; 및 상기 각각의 지지수단(60)의 제1제어부재(62)의 접촉부(622)와 제2제어부재(66)의 접촉부(662)에 윤활유를 도포하고, 상기 지지부재(64)와 제2제어부재(66)의 접촉부(622)간의 간극을 검사하여 간극이 발생한 경우 간극의 크기에 해당하는 보정편(70)을 선택하여 상기 보정편(70)의 각각의 삽입홈(72;74)을 상기 제2제어부재(66)의 양측에 형성된 스토퍼(663;664)에 삽입하여 간극을 보정하여 철골교량을 완성하는 단계를 포함하는 프리스트레스트 연속 철골교량 시공방법에 있어서,

   상기 교각(10)을 설치하는 단계는 상기 각각의 교각들의 최상단의 단위 교각조립체(12)의 상단빔의 측부에 아이볼트(821)를 설치하는 단계를 포함하고;

   상기 편향부재(48)를 고정시키는 단계는 상기 각각의 겹보수단(30)의 양측에는 다른 하나의 아이볼트(842)를 설치하는 단계를 포함하며;

   턴버클(80)의 하나의 볼트부재(82)를 교각(10)의 상단빔의 일측에 설치된 하나의 아이볼트(821)에 연결하고, 다른 하나의 볼트부재(84)를 연결선(841)을 이용하여 겹보수단(30)에 설치된 다른 하나의 아이볼트(842)에 연결한 후 턴버클(80)을 회전시켜 각각의 단위 거더 조립체(22)들을 교각에 임시적으로 고정시키는 단계를 더 포함하고;

   상기 단위 거더조립체 배치 단계후 상기 단위 거더조립체(22)들의 각각의 거더부재(24)의 단부에 구비된 접합플레이트(28)를 상호 접촉시켜 각각의 체결공(281)을 연통시킨 후 고정볼트(282)를 삽입하여 너트(283)로 체결시켜 연속 거더조립체(20)를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 연속 철골교량 시공방법.