KR100540373B1 - 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설 공법을 이용한교량시공방법 - Google Patents

세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설 공법을 이용한교량시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프리플렉스 합성빔을 세그먼트로 제작하여 조립, 시공하는 방법에 있어, 종래에는 세그먼트 연결부의 케이싱콘크리트를 블럭아웃 시킨 후, 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 제작하고, 가설 조립단계에서 블럭아웃 된 부분에 케이싱콘크리트를 타설하고, 카운터웨이트 등을 이용하여 별도로 케이싱콘크리트에 국부프리스트레스를 도입하였는데, 이러한 방법은 연결부 케이싱콘크리트에 있어 프리스트레스 도입이 단절되는 현상이 발생되었고, 이에 따라 프리플렉스합성빔의 응력의 연속성은 단절되어, 합성빔이 반복피로하중을 받는 경우 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 연결부가 매우 취약해지기 마련이었으나, 본 발명은 프리플렉스합성빔의 케이싱콘크리트에 최초 프리플렉션에 의한 프리스트레스가 연속적으로 도입될 수 있어 구조적으로 안전하고, 시공이 용이하며, 경제적인 시공이 가능한 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
프리플렉스 합성빔, 긴장재, 프리플렉션, 세그먼트, 분절화

Description

세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설 공법을 이용한 교량시공방법{Bridge construction method using installing method for segment preflex composite beam}
도1a,도1b,도1c,도1d,도1e,도1f, 및 도1g는 종래의 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 제작, 해체, 운반 후 조립과정 및 합성빔에 도입된 모멘트도를 도시한 것이다.
도2a,도2b,도2c,도2d,도2e,도2f 및 도2g는 본 발명의 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 제작, 해체, 운반 후 조립과정을 도시한 것이며,
도2h 및 도2i는 본 발명의 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 이용하여 단순보 또는 연속보의 형식으로 교량을 시공하는 경우르 도시한 것이며,
도2j,도2k 및 도2l은 본 발명의 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 설치위치에 따른 프리플렉션 하중의 도입 및 모멘트도를 도시한 것이다.
도3a, 도3b 및 도3c는 본 발명의 체결부 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 볼트구멍의 형상, 삽입되는 볼트 및 쐐기의 설치상태도를 도시한 것이다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 체결부 세그먼트 프리플렉스 합성빔에 있어 케이싱콘크리트에 도입되는 프리스트레스에 의한 응력단절현상이 발생하지 않도록 압착수단 설치 및 그 구체예 와 볼트홀에 충진되는 팽창성충진재의 충진상태를 도시한 것이다.
도5a,도5b 및 도5c는 본 발명의 체결부 세그먼트 프리플렉스 합성빔에 있어 연결부 케이싱콘크리트에 설치되는 충진용삽입관이 형성된 폐합관 및 폐합관 내부에 팽창성충진재를 충진시키는 과정을 도시한 것이다.
도6a 및 도6b는 본 발명의 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 상부슬래브 콘크리트와 일체화시키는 수단의 구체예를 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210a,210b,210c:세그먼트 프리플렉스 합성빔 강형
230,231:볼트 240:볼트구멍
260:케이싱콘크리트 262:충진용삽입관
264:폐합관 270:볼트홀
310a,310b,310c,310d,310e,310f:세그먼트 프리플렉스 합성빔
316e:나선형 긴장재 400:압착수단
500,265:팽창성충진제 600:상부슬래브 콘크리트
본 발명은 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설 공법을 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 프리플렉스 합성빔을 세그먼트로 제작하여 조립, 시공하는 방법에 있어 종래에는 세그먼트 연결부의 케이싱콘크리트를 블럭아웃 시킨 후, 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 제작하고, 가설 조립단계에서 블럭아웃 된 부분에 케이싱콘크리트를 타설하고, 카운터웨이트 등을 이용하여 별도로 케이싱콘크리트에 국부프리스트레스를 도입하였는데, 이러한 방법은 연결부 케이싱콘크리트에 있어 프리스트레스도입이 단절되는 현상이 발생되었고, 이에 따라 프리플렉스합성빔의 응력의 연속성은 단절되어, 합성빔이 반복피로하중을 받는 경우 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 연결부가 매우 취약해지기 마련이었으나, 본 발명은 프리플렉스합성빔의 케이싱콘크리트에 최초 프리플렉션에 의한 프리스트레스가 연속적으로 도입될 수 있어 구조적으로 안전하고, 시공이 용이하며, 경제적인 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
프리플렉스 합성빔은 프리플렉스 합성빔용 강형(통상 I형강)에 소정의 프리플렉션하중을 가한 상태에서, 인장플랜지 주위에 콘크리트(케이싱콘크리트)를 타설하고, 가해진 프리플렉션하중을 제거하여 발생하는 강형의 복원력을 이용, 케이싱콘크리트에 일종의 압축프리스트레스를 도입시킨 교량용 빔이다.
이러한 프리플렉스 합성빔은 통상 일체로 제작하는 것이 일반적이었으며 이러한 방법은 현장마다 제작장을 조성해야 하기 때문에 체계적인 품질관리가 용이하지 않고, 현장에 따라 작업부지 확보가 여의치 않은 경우 운반로를 별도로 만들어 현장에 반입시켜야 하기 때문에 제작비용이 고가이므로, 프리플렉스 합성빔을 세그먼트화 하여 제작하는 방법이 소개되었는데, 이를 도1a 내지 도1g를 기준으로 살펴보면,
도1a와 같이 소정의 분절된 프리플렉스 합성빔용 강형(도1a의 10a,10b,10c) 의 연결부(도1a에는 강형의 복부만 연결된 상태로 도시되었으나, I형강의 경우 통상 상부,복부 및 하부 플랜지 부분이 모두 연결된다.)를 플레이트 및 볼트(20)로 서로 연결한 상태에서, 소정의 프리플렉션하중(P1)을 가한 후, 도1b와 같이 강형의 인장플랜지(I형강의 경우 하부플랜지) 주위에 케이싱콘크리트(30)를 타설, 양생하되, 각 강형의 연결부의 케이싱콘크리트는 추후 분리 및 연결을 위하여 미리 소정의 부분만큼 제외시켜 놓은 상태(블럭아웃,40)로 놓아둔다.
이때 프리플렉션하중(P1)을 제거하면(릴리스), 강재인 강형의 복원력에 의하여 케이싱콘크리트에 일종의 압축응력인 프리스트레스가 도입되며, 이때 블럭아웃된 부분의 케이싱콘크리트에는 프리스트레스가 도입되지 않은 상태에서 프리플렉스 합성빔(100)이 제작된다.
도1c와 같이 연결부의 볼트를 해체하여 분리된 세그먼트 프리플렉스 합성빔(50a,50b,50c)을 만들어 놓은 상태에서, 현장에 반입하여 도1d와 같이 각각의 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 볼트로 재결합시키고, 교량 하부구조물(교대 및 교각) 위에 설치 한 후, 추후 블록아웃부 케이싱콘크리트를 타설하여 국부프리스트레스를 도입한다.
이 때, 연결부의 케이싱콘크리트는 블럭아웃된 상태이므로, 현장에서 콘크리트를 타설하여 블럭아웃된 케이싱콘크리트 부위를 채운다 할지라도, 연결부의 케이싱콘크리트에는 프리스트레스가 도입되지 않기 때문에, 도1e와 같이 교각 위에 연결되어 설치된 프리플렉스 합성빔의 블럭아웃된 케이싱콘크리트 부위에 연결부 케이싱콘크리트(70)를 타설하고, 프리플렉스 합성빔의 상부에는 상부슬래브콘크리트(80)를 타설, 양생한 상태에서, 도1f와 같이 연결부 상부슬래브콘크리트 위에 카운터웨이트(90a)를 쌓아 놓은 후, 제거하는 방법으로 연결부 케이싱콘크리트에 국부프리스트레스를 도입하거나, 연결부 케이싱콘크리트(70)에 잭킹장치(90b)를 설치한 후, 잭킹장치 사이에 긴장재(90c)를 연결, 긴장하여 잭킹장치에 정착함으로서, 역시 케이싱콘크리트에 국부프리스트레스를 도입시키는 방식을 이용하여, 연결부 케이싱콘크리트에 추가적인 국부 프리스트레스를 도입하였다.
이러한 국부프리스트레스 도입 방법의 경우, 작업이 복잡할 뿐만 아니라, 잭킹장치를 이용하는 경우 과도한 잭킹에 의하여 오히려 응력집중에 의해 연결부를 오히려 취약하게 할 수 있다는 문제점이 있으며, 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 연결부를 1차, 2차(국부프리스트레스)로 나누어 케이싱콘크리트를 타설 할 수밖에 없음에 따라 콘크리트 타설이라는 작업공정의 특성상 환경 및 시간 의존적 인자(건조수축,크리프 등등)에 영향 받을 수밖에 없어 관리가 용이하지 않으며, 케이싱콘크리트에 국부프리스트레스 도입 시 성질이 명확한 강형(I형강재)만의 복원력이 아닌 합성빔의 복원력에 의한 국부프리스트레스 도입의 관리가 어려워, 연결부의 케이싱콘크리트에 도입된 프리스트레스와 다른 부분에 도입된 프리스트레스에 있어 도1g와 같이 합성빔의 모멘트도에 있어 연결부에 단절이 있을 수밖에 없어, 조립 설치된 프리플렉스 합성빔이 반복응력을 받는 경우, 연결부는 구조적 취약성(외부하중에 의한 반복피로에 대한 저항성능에 대한 취약성 등)을 가질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.
이에, 프리플렉스 합성빔의 세그먼트화 공법의 새로운 기술개발의 필요성이 요구되었다.
본 발명의 목적은 구조적으로 성능이 우수한 프리플렉스 합성빔을 세그먼트화 하여, 공장제작 함으로서, 제작원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 공법과는 달리 케이싱콘크리트에 프리스트레스를 도입함에 있어 시공이 간단하며, 케이싱콘크리트 품질을 치밀하게 관리할 수 있으며, 특히 합성빔의 연결부에 도입되는 프리스트레스에 의한 합성빔의 응력 단절현상이 없는 프리플렉스 합성빔을 제공하며,
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 프리플렉스 합성빔을 이용하여, 상부슬래브를 일체화시키되, 보다 시공이 간편하고 구조적으로 안전성을 확보할 수 있는 프리플렉스 합성빔과 상부슬래브의 연결수단 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 프리플렉스 합성빔을 세그먼트화하여 공장제작하게 되며, 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 조립 연결함에 있어, 종래의 블럭아웃된 케이싱콘크리트에 도입되는 국부프리스트레스에 의한 합성빔의 응력 단절현상이 없는 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설공법을 제공하는데, 이러한 제공수단은 첫째, 본 발명의 케이싱콘크리트의 경우 연결부 케이싱콘크리트 부위를 블럭아웃 시키지 않고, 전 단면에 걸쳐 타설하되, 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 해체, 연결을 용이하게 하기 위하여 연결부에 볼트홀을 이용하며, 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 조립 후 볼트홀 내부에 팽창성충진재를 충진시키고, 연결부의 접합면에는 접착제를 이용하여 접착 시키며, 세그먼트 프리플렉스 합성빔에 압착수단을 이용하여 연결부 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 서로 압착시킴으로서, 연결부 케이싱콘크리트에 도입되는 프리스트레스에 의한 합성빔의 응력단절이 없도록 하며,
둘째, 연결부의 케이싱콘크리트 부위를 블럭아웃 시키되, 세그먼트 프리플렉스 합성빔 조립 후, 상기 블럭아웃된 부위에 케이싱튜브를 밀착 설치하고, 상기 케이싱튜브에 설치된 충진용삽입관을 통해 팽창성충진재를 충진시켜, 결국 블럭아웃된 케이싱콘크리트 부위에 팽창성충진재가 충진된 케이싱튜브에 의하여 연결부 케이싱콘크리트에 도입된 프리스트레스에 의한 합성빔의 응력단절이 없도록 하고 있다.
나아가, 각 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 설치 위치에 따라, 프리텐션 방법에 의하여, 강연선 및 강봉과 같은 긴장재가 합성빔에 미리 설치되어 외부하중에 대한 대응응력으로서 추가적인 프리스트레스가 도입되며, 케이싱콘크리트에 추가적인 긴장재를 포스트 텐션방법에 의하여 긴장 후 정착시킴으로서, 역시 추가적인 프리스트레스가 도입되도록 하여, 보다 구조적인 안전성 및 활용성이 뛰어난 프리플렉스 합성빔을 제공하고 있으며,
조립된 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 교각 또는 교대 위에 설치하고, 상부슬래브를 설치함에 있어, 상기 프리플렉스 합성빔과 상부슬래브의 일체성을 확보하기 위하여 연결수단을 이용하여 보다 경제적이고, 작업성이 뛰어난 교량을 시공할 수 있음을 그 기술적 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 최선의 실시예를 도2 내지 도6을 기준으로 상세히 설명한 다.
본 발명의 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설공법을 도2a 내지 도2g를 기준으로 살펴보면,
도2a와 같이 소정의 분절된 프리플렉스 합성빔용 강형(210a,210b,210c)의 연결부(I형강의 경우 상부, 복부 및 하부 플랜지 부분)를 플레이트(220) 및 볼트(230)로 서로 연결한 상태에서(위로 약간 만곡된 상태임), 도2b와 같이 소정의 프리플렉션하중(P1)을 가하여 위로 만곡된 프리플렉스 합성빔용 강형이 아래로 만곡되도록 한다.
이 때, 본 발명의 체결부 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 강형(210a,210c)의 볼트(231)가 관통하는 인장플랜지(211a,부분상세도 참조) 및 플레이트(221,부분상세도 참조)를 관통하는 볼트구멍(240)은 도3a와 같이 좌,우측이 길게 타원형상으로 형성되도록 하여, 프리플렉션하중 부하, 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 케이싱콘크리트 분리거푸집, 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 재결합 시 이용되는 접착제의 도포량 및 케이싱콘크리트에 도입되는 프리스트레스의 연속성을 확보하기 위한 압착수단에 의한 압착량 등에 의하여 볼트구멍의 중심과 볼트의 중심이 서로 맞지 않는 현상을 방지할 수 있도록 한다.
따라서 불필요한 볼트의 순수직경을 제외한 볼트구멍의 부위는 소정의 형상을 가진 쐐기(250)를 삽입시켜, 볼트구멍에 삽입된 볼트가 적절한 체결성능을 확보할 수 있도록 한다. 도3b는 프리플렉션 시 쐐기(250)를 좌측에 삽입시켜 볼트구멍(240)에 볼트가 삽입되는 경우를 도시한 것이고, 도3c는 세그먼트 프리플 렉스 합성빔의 조립 시 우측에 쐐기(250)를 삽입시켜 볼트구멍(240)에 볼트가 삽입되는 경우를 도시한 것이다.
프리플렉션 하중(P1)을 가한 상태에서, 도2c와 같이 각 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 하부플랜지 전 길이에 걸쳐, 케이싱콘크리트(260)를 타설, 양생한다. 따라서 본 발명에서는 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 연결부에 형성되는 케이싱콘크리트가 블록아웃 되지 않기 때문에 케이싱콘크리트에 도입되는 프리스트레스에 의한 합성빔의 응력단절현상이 발생되지 않는다.
단지, 각 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 해체 및 조립을 용이하게 하기 위하여 본 발명의 체결부의 세그먼트 프리플렉스 합성빔(210a,210c)에서의 볼트 주위를 따라, 도2c와 같이, 볼트 홀(270)을 형성시킨다.(부분상세도 참조) 이러한 볼트 홀은 볼트 주위에 형성된 강재 관 또는 강재 통을 설치하면 되는데, 케이싱콘크리트가 타설될 때 체결부의 세그먼트 프리플렉스 합성빔(210a,210c)의 체결부의 볼트(231)는 상기 볼트 홀(270)에 의하여 케이싱콘크리트(260)에 묻히지 않게 되어, 볼트 홀 내부의 볼트(231)을 해체하고, 각 세그먼트 프리플렉스 합성빔에서 볼트홀이 설치된 쪽의 복부 및 상부 플랜지부의 볼트(230)를 해체하면 서로 연결된 세그먼트 프리플렉스 합성빔(210a,210b,210c)은 용이하게 분리될 수 있다.
즉 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 분리는 서로 면접되어, 상하 플레이트(221)에 의하여 볼트(231)에 의하여 서로 압착연결되어 있으므로, 상기 볼트(231)를 풀면 플레이트(221)는 강형의 하부플랜지부를 상,하로 압착하지 못하게 된다.
이때 상기 볼트(231)는 완전히 해체하지 않고 도 2b의 상,하 플레이트(221)로부터 하부플랜지부가 빠질 수 있을 정도로만 구속력을 상실할 정도로 풀어주게 된다.
이에 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 양쪽으로 잡아당기면, 하부플랜부는 플레이트(221)가 구속력을 상실하고 있어 하부플랜지부만 서로 쑥 빠지는 방식으로 용이하게 서로 분리될 수 있게 되는 것이다.
가해진 프리플렉션하중(P1)을 제거하면, 케이싱콘크리트에 프리스트레스가 도입되게 되는데, 본 발명에서는 연결부 케이싱콘크리트가 블럭아웃되지 않고, 전체가 일체로 타설되었기 때문에 케이싱콘크리트에 도입되는 프리스트레스에 의한 합성빔의 응력단절현상이 없다는 장점이 있다.
프리플렉스 합성빔용 강형(210a,210b,210c)의 하부플랜지에 케이싱콘크리트(260)이 타설, 양생된 상태에서 프리플렉션하중(P1)이 도2d와 같이 제거되면 강형의 복원력에 의하여 프리플렉스 합성빔은 위로 다시 만곡된 형상으로 복원되면서, 본 발명의 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)이 제작된다. 이 상태에서는 연결부의 케이싱콘크리트의 볼트 홀은 케이싱콘크리트가 채워지지 않은 상태로 존재한다.
도2d의 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)은 공장에서 제작되어 케이싱콘크리의 콘크리트 타설 및 케이싱콘크리트에 도입되는 프리스트레스에 있어 보다 효율적인 품질관리가 가능하다는 장점이 있다.
도2e는 제작된 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)을 소정의 장소에 운반하기 전에 해체시킨 상태를 도시한 것인데, 각 체결부 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310c)과 중앙의 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310b)을 서로 연결하는 볼트(230,231)를 해체하면, 용이하게 각 세그먼트 프리플렉스 강합성빔이 분리된다. 체결부 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 볼트(231)가 분리된 세그먼트 프리플렉스 강합성빔에는 빠져 있음을 확인 할 수 있는데, 상기 볼트(231)는 추후 재결합을 위하여 다시 이용하거나, 재결합시 새로운 볼트를 이용해도 된다.
도2f는 공장에서 분리된 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)을 현장에서 조립하는 과정을 도시한 것인데, 이러한 조립은 체결부 세그먼트 프리플렉스 합성빔(310a,310c)와 중앙부에 위치하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔(310b)의 연결부에서 합성빔(310a,310c)의 볼트(231) 및 복부 및 상부플랜지부의 볼트(230) 만 체결시키면 된다. 특히 해체 및 체결부 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 볼트(230,231)의 경우 도3c와 같이 볼트구멍(240)에 쐐기(250)를 이용하여 볼트구멍의 이동정도를 고려한 체결이 가능토록 한다.
또한 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)의 강형의 각 접합면에는 에폭시 수지 등과 같은 접착제를 사용하여 서로 밀착되도록 하는 것이 바람직하며,
각 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)의 각 연결부는 플레이트 및 볼트로서 체결되어 연결되더라도, 보다 압착되어 연결시킴으로서 케이싱콘크리트에 도입되는 프리스트레스에 의한 연속적인 응력이 도입될 수 있도록 하며, 이를 위해 본 발명에서는 압착수단(400)을 이용한다.
세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)의 볼트에 의한 연결을 위해 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)은 각각 볼트로 체결되는데, 특히 체결부의 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310c)의 볼트홀은 볼트(231)가 체결된 상태에서 볼트 홀의 내부가 채워지지 않은 상태이다. 이에 본 발명에서는 팽창성충진재(500)를 볼트홀에 충진함으로서 역시 케이싱콘크리트에 프리스트레스가 단절됨이 없이 도입되도록 하고 있다.
도4a는 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b)의 연결부에 압착수단(400)이 설치되고, 체결부 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a)의 볼트홀에 팽창성충진(500)재가 충진됨으로서 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b)이 서로 압착되어 연결되어 결국 케이싱콘크리트에 도입된 국부스트레스에 의하여 합성 빔에 있어 응력단절 현상이 없도록 하고 있다.
압착수단(400)의 구쳬예를 도시한 것이 도4b인데, 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b)의 연결부를 내부 또는 외부를 가로질러 형성된 앵커부재(410)의 양 단부를 각 세그먼트 프리플렉스 강합성빔에 설치된 브래킷(420)에 앵커용너트(430)으로 조여 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b)을 서로 압착시키거나, 정착지지부재(440)를 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b)에 설치해 놓은 상태에서, 강연선 또는 강봉과 같은 긴장재(450)를 긴장 후 상기 정착지지부재에 정착시킴으로서, 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310bc)을 서로 압착시키게 된다. 팽창성충진제(500)는 팽창콘크리트 또는 팽창모르타르를 이용할 수 있다.
도2g는 압착수단(400) 및 팽창성충진제(500)에 의하여 케이싱콘크리트에 국부프리스트레스가 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)의 연결부에 도입된 상태 및 교대에 설치된 상태를 도시한 것이다.
도2h는 교대 사이에 조립 설치된 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c) 위에 상부슬래브 콘크리트(600)를 시공한 단순교 형식교량의 시공상태를 도시한 것인데, 하부에는 프리플렉션하중에 의한 모멘트선도(B)가 도1g와는 달리 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)의 각 연결부에서 단절됨이 없이 도입된 것을 볼 수 있으며, 이러한 모멘트선도는 설계 모멘트선도(A)보다 큼을 알 수 있어, 구조적으로 안전한 교량설계 및 시공이 가능하게 된다.
도2i는 특히 연속교 형식교량에 있어 본 발명의세그먼트 프리플렉스 강합성 빔(310a,310b,310c)을 이용하는 경우에 있어, 교대(700a) 사이에 교각이(700b)이 설치된 상태에서, 세그먼트 프리플렉스 강합성빔이 연속하여 교각 위의 지점부를 통과하여 설치되어 있음을 확인 할 수 있다. 이러한 지점부가 형성되면 지점부의 세그먼트 프리플렉스 강합성빔에는 휨 부모멘트가 발생하게 되는데, 이러한 휨 부모멘트를 처리하기 위하여, 본 발명의 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 각 연결부 및 프리플렉션 하중의 위치를 도시한 것이 도2j 내지 도2l이다.
도2j는 지점부에 속하는 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310d)에는 부 프리플렉션을 가하고, 나머지 세그먼트 프리플렉스 강합성빔에는 정 프리플렉션을 가하는 경우를 도시한 것이고,
도2k는 지점부에 속하는 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310d)를 제외한 나머지 정프리플렉션 구간만을 프리플랜션 선도입후 전체를 조립하여 시공한 경우를 도시한 것이고,
도2l은 지점부에 속하는 세그먼트 프리플렉스 강합성빔을 이용하여, 교각과 세그먼트 프리플렉스 강합성빔을 일체화시킨 지점부 구조물(310e)을 설치하고, 나머지 세그먼트 정프리플렉스 강합성빔을 서로 연결시킨 경우를 도시한 것이다. 이때는 지점부가 형성되더라도 교좌장치를 이용할 필요성이 없어져 지간을 보다 장경간화 할 수 있고, 미관이 수려하다는 장점이 있다.
교각 위에 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b,310c)을 설치하기 위해서, 교량받침(800)이 필요한데, 본 발명의 경우 지점부 위에서 세그먼트 프리플렉스 강합성빔이 연속으로 이어진 상태로 설치하는 것이 가능하여 1개의 교량받침만 이용할 수 있으므로 시공성, 구조적거동에 대한 성능이 우수하다.
도2i 내지 도2l에서의 세그먼트 프리플렉스 강합성빔은 공장에서, 그 설치 위치(정 프리플렉션 구간 또는 부 프리프렉션 구간 등)에 따라 미리, 프리텐션 방법에 의하여, 케이싱콘크리트 또는 상부플랜지콘크리트에 미리 강연선 또는 강봉에 의하여 프리스트레스를 미리 도입시켜 이용할 수 있어, 그 활용성이 매우 높아진다는 장점이 있다.
나아가, 케이싱콘크리트의 길이방향을 따라, 포스트텐션 방법에 의하여 세그먼트 프리플렉스 강합성빔을 설치한 후, 긴장재(강연선, 강봉)를 설치한 상태에서, 세그먼트 프리플렉스 강합성빔 단부에 각각 정착시키면, 추가적인 프리스트레스를 케이싱콘크리트에 도입할 수 있다는 장점이 있다.
상기와 같은 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 가설공법을 이용한 단순교 또는 연속교 교량시공방법은 특히, 케이싱콘크리트에 프리스트레스를 도입함에 있어 케이싱콘크리트를 블럭아웃 시키지 않고, 재조립시 볼트를 이용하여 연결부의 케이싱콘크리트를 연결시키는 방법을 이용하고 있는데,
도5a 내지 도5c는 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 연결부 케이싱콘크리트에 국부 프리스트레스를 도입하는 다른 실시예를 도시한 것이다.
도2a 내지 도2l의 방법과 비교하여, 케이싱콘크리트의 연결방법 및 프리스트레스도입방법에 차이가 있으며, 별도의 압착수단을 가하지 않고 폐합관을 이용하여 폐합관내부에 압력콘크리트, 팽창콘크리트등의 특성을 이용하여 연결부 케이싱콘크리트에 있어 프리스트레스가 연속성을 갖도록 국부프리스트레스를 도입한다.
도5a는 특히 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310a,310b)의 케이싱콘크리트(260)의 연결부만을 부분적으로 도시한 것인데, 연결부에 있어 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 케이싱콘크리트는 미리 블럭아웃 된 상태에서, 조립 시, 일정한 간격을 두고 서로 마주보도록 세팅된다. 이에 케이싱콘크리트 연결접합면에는 케이싱콘크리트 1차 타설 시 사용한 거푸집(261)과 후술되는 폐합관(264)과 용접하여 연결부 케이싱콘크리트가 형성되도록 하며(설치 후 분리할 수 도 있다.), 케이싱콘크리트 내부의 강재(263)의 경우 연결부에서 볼트 및 덧댐판과 같은 강재연결수단에 의하여 미리 연결된다.
도5b와 같이, 거푸집(261) 사이에 폐합관(264)을 삽입시킨 후 고정(용접 또는 볼트를 이용)시키는데, 폐합관도 블럭아웃된 케이싱콘크리트의 폐쇄된 거푸집 역할을 하게 된다. 따라서 내부에 도5c와 같이 충진용 삽입관(262)을 통해 팽창성 충진재(265)가 주입되도록 한다. 따라서 팽창성 충진재가 충진용 삽입관을 통해 폐합관 내부에 밀실하게 충진되어 다소 시간이 경과된 후 팽창하면, 폐합관은 팽창성 충진재의 구속효과를 발휘하도록 하여 블럭 아웃된 케이싱콘크리트에 프리스트레스가 효율적으로 도입되도록 한다. 폐합관 외부에 세밀하고 조밀한 스터드를 부착 후 몰탈 피복하여 유지보수성을 증진할 수 도 있다. 상기 팽창성 충진재(265)는 슬럼프값이 제로(zero)인 콘크리트, 무수축몰탈을 이용할 수 있으며, 충진용 삽입관은 팽창성 충진재를 압력과 함께 폐합관에 주입할 수 있다. 따라서 본 발명의 팽창성 충진재는 재료적으로 또는 압력주입에 의하여 폐합관에 충진되어 폐합관으로 하여금 구속효과를 가지도록 하는 성질을 가진다.
나아가, 폐합관(264) 및 거푸집(261)을 설치하기 전에, 미리 케이싱콘크리트를 관통하여 설치되는 긴장재(266,강연선 또는 강봉)를 미리 설치할 수 있도록 하고, 상기 긴장재를 긴장, 정착시킴으로서, 추가적인 프리스트레스를 케이싱콘크리트에 도입할 수 있다.
도6a 및 도6b는 본 발명의 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 이용하여 상부슬래브를 일체화시킴으로서 교량을 시공하는 방법을 도시한 것이다.
도6a와 같이, 세그먼트 프리플렉스 강합성빔(310e)는 케이싱콘크리트(260) 뿐만 아니라, 복부 콘크리트(311e)와 상부플랜지 콘크리트(312e)가 형성되도록 제작되는데, 상부플랜지 콘크리트(312e)에는 상부슬래브 콘크리트와 기계적으로 일체화시키기 위하여, 합성빔의 길이방향과 직각으로 연결재(313e) 및 연결재 양 단부에 커플러(314e)가 형성되어 있다. 이러한 연결재 및 커플러는 프리캐스트 또는 현장타설로 설치되는 상부슬래브 콘크리트 내부의 연결재(315e)와 서로 연결되어, 상부슬래브 및 세그먼트 프리플렉스 강합성빔은 서로 일체화되어, 최종적으로 교량을 시공할 수 있게 된다.
도6b와 같이, 세그먼트 프리플렉스 합성빔(310f)은 케이싱콘크리트(260) 뿐만 아니라, 복부 콘크리트(311e)와 상부플랜지 콘크리트(312e)가 형성되도록 제작되며, 특히 상부플랜지 콘크리트(312e)는 좌, 우측으로 유효길이 만큼 더 형성되도록 하고, 상부플랜지 콘크리트 접합단면에는 도6c와 같이 긴장재(316e)가 이중 평면 나선 형상으로 삽입되어, 상부슬래브 콘크리트 단부에 정착됨으로서, 세그먼트 프리플렉스 합성빔(310f)과 상부슬래브 콘크리트(600)를 서로 압착되도록 한다.
이때 긴장재(316e)를 상부플랜지 콘크리트 접합단면에 나선 구조로 설치될 수 있도록 미리 반원형의 쉬스관과 같은 긴장재 수용수단을 일정간격을 두고 각각 형성시키게 되며, 긴장재(316e)를 설치하고 세그먼트 프리플렉스 강합성빔 사이에 연결용 모르타르 및 콘크리트를 타설하여 양생 후 상기 긴장재(316e)를 긴장, 정착하여 서로를 일체화 시킨다.
본 발명은 현장제작에 의한 방법보다, 보다 품질관리가 용이하며, 제작비용이 저렴하여 효율적인 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 제작이 가능하며,
세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 시공 시, 케이싱콘크리트에 도입되는 프리스트레스에 있어 시공이 간편하며, 무엇보다도, 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 연결부에 있어 응력단절현상이 없도록 하여, 구조적으로 성능이 우수한 세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 가설방법을 제공해주며,
세그먼트 프리플렉스 강합성빔의 최대 단점이며, 한계라고 볼 수 있는 연속화의 경우 그 실제 시공이 어려웠으나, 본 발명의 연속화는 시공이 간단하고, 프리플렉스 도입이 용이하며, 중간지점부에서 교량받침을 1개만 사용할 수 있어 합성빔의 구조적 거동에 대한 성능이 우수하며, 상부슬래브콘크리트와의 일체성을 확보하여 교량을 시공하는 경우에도, 슬래브콘크리트만 현장타설 또는 프리캐스트화하여 세그먼트 프리플렉스 합성빔과 일체화를 용이하게 확보할 수 있어, 보다 안전하며, 공기를 단축할 수 있는 교량시공방법을 제공한다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 공장에서 세그먼트 제작된 프리플렉스 합성빔을 연결하여 케이싱 콘크리트에 프리플렉션을 도입한 후 해체하는 단계로서, 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 강재의 상부,하부플랜지 및 복부를 플레이트 및 볼트로 연결하여 프리플렉션하중을 가하는 단계; 케이싱콘크리트가 형성되는 하부플랜지 어느 한쪽의 볼트를 해체하고, 해체된 볼트 주위에 볼트 홀을 형성시켜 케이싱콘크리트의 타설 후라도 볼트체결이 가능하도록 한 후, 케이싱 콘크리트를 강재 전 단면에 형성시키는 단계; 및 상기 프리플렉션하중을 제거한 뒤, 연결된 프리플렉스 합성빔의 볼트를 해체하여 서로 분리시키는 단계;를 포함하는 제 1단계; 및
    세그먼트 프리플렉스 합성빔의 서로 마주보는 복부 및 케이싱 콘크리트를 압착수단을 이용하여 서로 압착 조립함으로서 분절된 프리플렉스 합성빔의 접합면에 국부프리스트레스를 도입하는 제2단계;를 포함하며, 상기 접합면를 포함한 프리플렉스 합성빔 전체에 연속적인 프리스트레스가 도입되는 것는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설 공법.
  3. 제2항에서, 제2단계는
    볼트 홀에 체결되는 볼트를 포함하여 분리된 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 서로 볼트 체결하여 서로 연결시키는 단계; 및
    서로 연결된 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 양 복부에 연결재를 관통시킨 후 연결재 양단에 형성된 지지부재를 이용하여 연결재를 긴장 또는 조여 정착시킴으로서, 상기 접합부의 프리플렉스 합성빔의 접합면에 국부프리스트레스를 도입시키고, 볼트홀에 볼트를 다시 체결시킨 상태에서 팽창성 충진재를 충진시켜 추가적으로 케이싱콘크리트에 국부스트레스를 도입시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설 공법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 2항 또는 제 3항에 의한 각 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 제작에 있어, 단순보형식의 교량 또는 연속보형식의 교량에 따른 설치 위치에 따라,
    세그먼트 프리플렉스 합성빔의 케이싱콘크리트에 전체 길이에 걸쳐, 강연선 또는 강봉을 포함하는 긴장재를 프리텐션의 방법에 의하여 설치하여 추가적으로 프리스트레스를 도입하거나,
    세그먼트 프리플렉스 합성빔에서 휨 정모멘트 발생부분에 걸쳐, 강연선 또는 강봉을 포함하는 긴장재를 프리텐션의 방법에 의하여 설치하여 추가적으로 프리스트레스를 도입하거나,
    지점부의 휨 부모멘트 발생부분에 걸쳐, 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 상부플랜지콘크리트를 형성시키고 그 내부를 관통하는 강연선 또는 강봉을 포함하는 긴장재를 프리텐션의 방법에 의하여 설치하여 프리스트레스를 더 도입시키는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설 공법.
  7. 제 2항 또는 제 3항에서, 최종 조립된 프리플렉스 합성빔의 케이싱콘크리트를 내부를 길이방향으로 관통하여 강연선 또는 강봉을 포함하는 긴장재를 포스트 텐션 방법에 의하여 합성빔 단부에 정착시킴으로서 프리스트레스를 더 도입시키는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설 공법.
  8. 제 2항 또는 제 3항에 의하여 제작된 프리플렉스 합성빔에 복부 콘크리트 및 내부에 합성빔의 길이방향과 직각으로 형성된 상부슬래브용 연결재 및 상기 연결재의 단부에 형성된 커플러를 포함하는 상부플랜지콘크리를 형성시킨 상태에서, 일정간격을 두고 프리플렉스 합성빔을 교각 위에 설치한 후, 상부슬래브를 현장에서 타설하거나 프리캐스트 상부슬래브를 프리플렉스 합성빔 사이 사이에 형성시키되, 상기 상부슬래브 내부 프리플렉스 합성빔 사이의 커플러 사이에 다른 연결재를 형성시킴으로서, 상부슬래브 및 프리플렉스 합성빔을 일체화시켜 교량을 시공하는 것을 특징으로 하는 교량 가설공법.
  9. 제 2항 또는 제 3항에 의하여 제작된 프리플렉스 합성빔에 복부 및 상부슬래브용 상부플랜지콘크리트를 미리 형성시킨 상태에서, 일정간격을 두고 프리플렉스 합성빔을 교각 위에 설치하되, 상기 상부플랜지콘크리트 각 접합부 단면에 미리 반원형의 쉬스관을 일정 간격을 두고 형성시켜 놓은 상태에서, 긴장재를 서로 마주보는 쉬스관에 엇갈려 삽입시킨 후 긴장재를 각 상부플랜지콘크리트에 정착시킴으로서, 전체적으로 이중 나선구조로 상부플랜지콘크리트를 긴장재로 연결시키고, 몰탈 또는 콘크리트를 포함하는 충진재로 마감시켜 양생 후 긴장재를 긴장 정착하여 교량을 시공하는 것을 특징으로 하는 교량 가설공법.
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