KR100650149B1 - 밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법 - Google Patents

밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법에 관한 것이다.
본 발명의 콘크리트 현장 타설 방법은, 장경간 강합성형 연속 교량의 공사 구간 교각 상부 전체에 강거더를 설치하는 강거더설치단계와; 강거더 상부에 폼트레블러와, 내부에 하중물이 적재되며, 강거더 상부에서 이동할 수 있도록 된 밸러스트왜건을 설치하는 밸러스트왜건설치단계와; 강거더의 일측 상부로부터 타측 상부까지 폼트레블러를 이용하여 콘크리트슬래브를 연속으로 타설하되, 밸러스트왜건을 콘크리트슬래브타설 위치보다 앞선 지간으로 이동시켜 가면서 정모멘트 구간에 위치시켜 정모멘트와 부모멘트가 감소되도록 조절하여, 타설된 콘크리트슬래브의 변형을 방지하는 콘크리트슬래브타설단계;로 구성된다.
본 발명에 의해, 장경간 강합성형 연속 교량의 콘크리트슬래브를 순차적으로 타설할 수 있고, 콘크리트슬래브 타설시 선행 강거더에 발생되는 과도한 응력과 콘크리트슬래브의 균열 발생을 감소시킬 수 있다.
장경간, 강합성, 교량, 슬래브, 밸러스트왜건

Description

밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법{THE CASTING METHOD OF CONCRETE SLAB FOR CONTINUOUS BRIDGE USING BALLAST WAGON}
도 1은 종래의 일반경간 강합성형 연속 교량의 분할 콘크리트슬래브 현장 타설 방법을 나타낸 개략도.
(A) 제1경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(B) 제2경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(C) 제3 ~ 제5경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(D) 제1지점부 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(E) 제2 ~ 제3지점부 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(F) 타설이 완료된 상태를 나타낸 개략도.
도 2는 종래의 일반경간 강합성형 연속 교량의 순차적 콘크리트슬래브 현장 타설 방법을 나타낸 개략도.
(A) 제1경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(B) 제2경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(C) 제3경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(D) 제4경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(E) 타설이 완료된 상태를 나타낸 개략도.
도 3은 일반경간 강합성형 연속 교량의 순차적 콘크리트슬래브 현장 타설 방법으로 장경간 교량에 콘크리트슬래브를 타설하는 상태를 나타낸 개략도.
(A) 강거더 설치시의 상태를 나타낸 개략도.
(B) 제1경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(C) 제2경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(D) 타설이 완료된 상태를 나타낸 개략도.
도 4는 종래의 장경간 강합성형 연속 교량의 분할 콘크리트슬래브 현장 타설 방법을 나타낸 개략도.
(A) 강거더 설치시의 상태를 나타낸 개략도.
(B) 제1경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(C) 제2경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(D) 제3경간 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(E) 제1지점부 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(F) 타설이 완료된 상태를 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법을 나타낸 개략도.
(A) 강거더 설치시의 상태를 나타낸 개략도.
(B) 밸러스트왜건 및 폼트레블러를 설치한 상태를 나타낸 개략도.
(C) 제2경간에 밸러스트 하중을 재하한 상태에서 제1경간 콘크리트 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(D) 제3경간에 밸러스트 하중을 재하한 상태에서 제2경간 콘크리트 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(E) 밸러스트왜건을 해체한 상태에서 제3경간 콘크리트 타설시의 상태를 나타낸 개략도.
(F) 타설이 완료된 상태를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 밸러스트왜건이 레일 위에 설치된 상태를 나타낸 개략도.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
10 : 강거더 20 : 콘크리트슬래브
30 : 폼트레블러 40 : 교각
50 : 밸러스트왜건 60 : 레일
a : 경간
본 발명은 밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법에 관한 것이다.
일반적으로 강합성형 연속 교량은 콘크리트슬래브와, 콘크리트슬래브를 지지하는 강거더가 합성구조로 설치되는 교량을 말한다.
경간(a)이 40 ~ 60 m 인 강합성형 연속 교량의 콘크리트슬래브 타설 방법으로, 도 1에서 보는 바와 같이 모멘트도에 의거하여 정모멘트가 발생하는 지간 중앙부를 선 타설하고 부모멘트가 발생하는 지점부를 후 타설하는 방법을 사용하여 왔다.
하지만 위와 같은 부분 타설 방법은 시공 이음부가 과다 발생하여 슬래브 평탄성이 불량하고, 콘크리트의 불연속적인 타설로 인한 인접 슬래브간의 양생 재령 차이로 품질관리가 저하되는 문제가 있었다.
또, 데크피니셔 또는 폼트레블러의 복잡한 이동 시공으로 시공성 측면에서도 문제가 발생하여 요즘에는 사용하지 않고 도 2와 같이 분할 타설 방법의 단점을 개선한 순차적 타설 방법이 사용되고 있다.
순차적 타설 방법은 데크피니셔(deck finisher) 또는 이동식 작업차(form traveller)를 이용하여 시점에서 종점까지 순차적으로 타설하는 방법이다.
일반적인 40 ~ 60 m의 경간을 갖는 교량의 경우 가설시(슬래브 타설 및 양생시) 보다 공용중(활하중 재하시) 일때 강형과 슬래브의 단면력 및 균열이 일반적으로 크고 경간이 짧아 시공과정에서 처짐 등에 의한 슬래브의 균열이 허용 균열폭 내에 있으므로 손쉽게 순차적으로 타설할 수 있었다.
그러나, 경간이 70 ~ 250m 인 장경간 강합성형 연속 교량의 콘크리트슬래브는 시점에서 종점까지 순차적으로 타설시 강거더와 콘크리트슬래브의 단면력 및 균 열이 공용중일때 보다 커지게 된다.
따라서, 장경간의 강합성형 연속 교량에서는 순차적으로 콘크리트슬래브를 타설할 경우 하중 변동 발생으로 선행 경간의 강거더에 과도한 응력과 콘크리트슬래브에 균열이 발생하게 되어 이와 같은 방법으로 시공이 불가능했다.
장경간의 강합성형 연속 교량의 콘크리트슬래브를 순차적으로 타설할 경우에 발생되는 구조적 거동을 보다 도면을 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 강거더 설치 단계에서 강거더는 캠버를 고려하여 제작되므로 모든 지간에 상향의 캠버가 발생된다.
제1경간에 콘크리트슬래브를 타설하게 되면 제1경간에는 하향의 캠버가 발생되고, 제2경간은 상향 변동 캠버가 발생된다.
또, 제1경간의 콘크리트슬래브를 타설한 후 제2경간에 콘크리트슬래브를 타설할 때는 제1경간에는 상향의 캠버가, 제2경간에는 하향의 캠버가 발생하는데, 이때, 제1경간의 콘크리트슬래브에는 인장응력에 의한 과도한 균열이 발생되게 된다.
제2경간의 타설이 끝난 후 제3경간 타설시에는 제1경간, 제3경간에는 하향캠버가, 제2경간에는 상향 변동 캠버가 발생하는데, 제2경간의 콘크리트슬래브에 인장응력에 의해 과도한 균열이 발생하게 된다.
이러한 구조적인 문제점 때문에 종래 장경간의 강합성형 연속 교량의 경우 한국 등록특허공보 제10-0328319호 '하중을 이용한 연속보교량의 시공 및 보수공법'에서와 같이 모멘트도에 의거하여 정모멘트가 발생하는 지간 중앙부를 선 타설하고 부모멘트가 발생하는 지점부를 타설하는 분할 타설 방법을 적용해 왔다.
그러나 이러한 구간별 분할 타설 방법은 위에서 설명한 바와 같이 시공 이음부가 과다 발생하여 슬래브 평탄성이 불량하고, 콘크리트의 불연속적인 타설로 인한 인접 슬래브간의 양생 재령 차이로 품질관리가 저하될 뿐 아니라 이동식 작업차(form traveller) 또는 데크피니셔(deck finisher)의 복잡한 이동 시공으로 시공성 측면에서 문제가 있었다.
본 발명의 밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 장경간 강합성형 연속 교량의 콘크리트슬래브를 순차적으로 타설하려는 목적이 있다.
또, 밸러스트왜건을 이용해 콘크리트슬래브 타설시 발생되는 선행 강거더에 발생되는 과도한 응력과 콘크리트슬래브의 균열 발생을 감소시키려는 목적도 있다.
특히, 밸러스트왜건은 시공 환경에 따라 콘크리트 블록, 토사, 모래, 자갈, 물 등 다양한 하중물을 적재할 수 있도록 함으로써 각종 시공 환경에도 시공이 원할한 콘크리트슬래브 현장 타설 방법을 제공하려는 목적도 있다.
본 발명은 밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법에 관한 것이다.
본 발명의 밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법은 밸러스트왜건을 이용해 장경간의 강합성형 연속 교량에 콘크리트슬래브를 쉽게 설치할 수 있도록 되어 있다.
특히, 밸러스트왜건을 선행 강거더에 설치함으로써 선행 강거더에 발생되는 과도한 응력과 콘크리트슬래브의 균열 발생이 감소된다.
또한, 밸러스트왜건은 콘크리트 블록, 토사, 모래, 자갈, 물 등 다양한 하중물을 적재할 수 있도록 되어 있다.
이를 위해 본 발명의 밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법은, 장경간 강합성형 연속 교량의 공사 구간 교각 상부 전체에 강거더를 설치하는 강거더설치단계와; 강거더 상부에 폼트레블러와, 내부에 하중물이 적재되어 있으며, 강거더 상부에서 이동할 수 있도록 된 밸러스트왜건을 설치하는 밸러스트왜건설치단계와; 강거더의 일측 상부로부터 타측 상부까지 폼트레블러를 이용하여 콘크리트슬래브를 연속으로 타설하되, 밸러스트왜건을 콘크리트슬래브 타설 위치보다 앞선 지간으로 이동시켜 가면서 정모멘트 구간에 위치시켜 정모멘트와 부모멘트가 감소되도록 조절하여, 타설된 콘크리트슬래브의 변형을 방지하는 콘크리트슬래브타설단계;로 구성된다.
이하 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면에 의하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 구체적으로 설명하기 위한 하나의 예를 도시한 것에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 첫번째 단계는 장경간 강합성형 연속 교량의 공사 구간 교각(40) 상부 전체에 강거더(10)를 설치하는 강거더설치단계이다.
도5의 (A)를 보면 공사 구간의 각 교각(40) 상부 전체에 강거더(10)가 완전히 설치되어 있는 것을 볼 수 있다.
두번째는 강거더(10) 상부에 폼트레블러(30)와 밸러스트왜건(50)을 설치하는 밸러스트왜건설치단계이다.
폼트레블러(30)(Form Traveller)는 보통 이동식 거푸집차를 말하는데, 일반적으로 교량의 콘크리트슬래브 타설 공사에 사용되는 것이다.
밸러스트왜건(50)(Ballast wagon)은 일반적으로 콘크리트 블록을 싣고 레일(60)을 따라 이동하는 기차를 의미하는데, 본 발명에서는 이와 같은 의미로 한정되는 것이 아니다.
구체적으로, 본 발명의 밸러스트왜건(50)은 콘크리트 블록, 토사, 모래, 자갈 물 등 다양한 하중물을 싣고 이동 가능하도록 된 수송차량의 의미를 가진다.
또, 본 발명에 사용되는 밸러스트왜건(50)은 내부에 구동장치가 설치되어 이동하도록 형성할 수도 있고, 내부에 구동장치 없이 외부의 힘에 의해 이동하도록 형성할 수도 있다.
이때, 일반적인 폼트레블러(30)가 레일(60)을 따라 이동하는 형태를 취하게 되는데, 이에 대응되도록 강거더(10) 상부에 폼트레블러(30)가 이동하기 쉽게 레일(60)을 설치하는 것이 바람직하다.
또, 밸러스트왜건(50) 역시 동일한 레일(60)을 따라 이동하도록 구성할 수도 있다.
또한, 밸러스트왜건(50)과 폼트레블러(30)가 별도록 구동할 수 있도록 별도의 레일(60)을 설치할 수도 있다.
밸러스트왜건(50)은 다양한 공사 현장에 쉽게 사용할 수 있도록 조립 및 분해가 가능한 구조로 구성하는 것이 바람직하다.
일예로, 한 시공회사에서 담당한 공사 구간이 해상에 독립적으로 위치한 경우 밸러스트왜건(50)은 해상을 통해 강거더(10) 상부로 공급되는데, 이때 밸러스트왜건(50)의 중량이 큰 경우 운반 및 사용에 여러 문제점이 발생할 수 있으므로 조작이 간편하도록 조립 및 분해가 쉽게 형성하는 것이 바람직하다.
또, 밸러스트왜건(50)에 적재되는 하중물은 공사 현장의 다양한 특성을 고려하여 구하기 쉬운 재료를 사용할 수 있다.
예를 들어, 사막 공사 현장의 경우 하중물은 모래 등이 될 것이고, 해상 공사 현장의 경우 하중물은 해수를 사용함으로써 손쉽게 밸러스트왜건(50)의 하중을 크게 할 수 있다.
또한, 밸러스트왜건(50)에 하중물을 적재하거나 하역하는 방법은 크레인을 사용하는 방법을 사용할 수도 있고, 펌핑하는 방법, 덤핑하는 방법 등을 사용할 수 도 있다.
이러한 밸러스트왜건(50)은 하중물의 중량을 변화시키거나 설치 위치, 설치 대수를 조정할 수 있다.
이러한 조정의 변수가 되는 것은 경간구성, 지간장, 교폭, 상부구조 형식, 강거더와 콘크리트슬래브의 고정하중 비율 등이 있는데, 이러한 변수를 이용해 밸러스트왜건(50)의 설치 위치, 설치 대수, 하중물의 중량을 변화시키는 것은 반복적인 구조계산과 설계에 따라 이루어지게 된다.
세번째는 강거더(10)의 일측 상부로부터 타측 상부까지 폼트레블러(30)를 이용하여 콘크리트슬래브(20)를 연속으로 타설하는 콘크리트슬래브타설단계이다.
이때, 밸러스트왜건(50)은 콘크리트슬래브(20) 타설 위치보다 앞서 부모멘트 발생 위치에 위치시켜 타설된 콘크리트슬래브(20)의 변형을 방지하도록 되어 있다.
도 5의 (C)를 보면 제1경간에 콘크리트슬래브(20)를 타설할 때 하중물이 적재된 밸러스트왜건(50)을 제2경간에 위치시켜 제1경간 콘크리트슬래브(20)의 변형을 방지하도록 한 것을 볼 수 있다.
또, 도 5의 (D)를 보면 제2경간에 콘크리트슬래브(20)를 타설할 때 하중물이 적재된 밸러스트왜건(50)을 제3경간에 위치시켜 제2경간 콘크리트슬래브(20)의 변형을 방지하도록 한 것을 볼 수 있다.
이때, 제2경간에 밸러스트왜건(50)을 위치시킬 때와 제3경간에 밸러스트왜건(50)을 위치시킬 때 밸러스트왜건(50)에 적재되는 하중물의 중량은 구조물의 변 형을 방지할 수 있을 정도로 조정하는 것이 바람직하다.
도 5의 예와 같은 경우 제2경간보다 제3경간에서 밸러스트왜건(50)의 하중물 중량이 큰 것이 바람직하다.
도 5의 (E)는 제2경간의 타설이 끝난 후 밸러스트왜건(50)을 해체하고, 제3경간에 콘크리트슬래브(20)를 타설하는것을 나타낸 것이고, 도 5의 (F)는 타설이 완료된 상태를 도시한 것이다.
지금까지 설명한 방법에 의해 장경간 강합성형 연속 교량의 콘크리트슬래브(20)를 타설하게 되면 도 3에서 보는 것과 같은 문제점이 발생하지 않게 된다.
구체적으로 도 3의 (A)를 보면 제1경간 타설시 제1경간에 집중된 하중에 의해 제1경간이 하향 처짐이 발생되고, 도 3의 (B)와 같이 제2경간 타설시 제1경간에 과도한 인장응력이 발생하게 되어 제1경간의 콘크리트에 균열이 발생하게 된다.
그러나, 도 5의 (C), (D) 처럼 제1경간 타설시 제2경간에, 제2경간 타설시 제3경간에 하중물이 적재된 밸러스트왜건(50)을 설치하게 되면 해당 경간에 콘크리트슬래브(20)를 타설할 때 처짐이 발생되지 않을 뿐더러 제2경간 타설시 제1경간에 발생되는 인장응력이 적게 되어 제1경간의 콘크리트에 균열이 발생하지 않게 되는 것이다.
본 발명에 의해, 장경간 강합성형 연속 교량의 콘크리트슬래브를 순차적으로 타설할 수 있게 된다.
또, 밸러스트왜건을 이용해 콘크리트슬래브 타설시 발생되는 선행 강거더에 발생되는 과도한 응력과 콘크리트슬래브의 균열 발생이 감소된다.
특히, 밸러스트왜건은 시공 환경에 따라 콘크리트 블록, 토사, 모래, 자갈, 물 등 다양한 하중물을 적재할 수 있어 각종 시공 환경에도 시공이 원할한 콘크리트슬래브 현장 타설 방법이 제공된다.

Claims (7)

  1. 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법에 있어서,
    장경간 강합성형 연속 교량의 공사 구간 교각(40) 상부 전체에 강거더(10)를 설치하는 강거더설치단계와;
    상기 강거더(10) 상부에 폼트레블러(30)와, 내부에 하중물이 적재되며, 강거더(10) 상부에서 이동할 수 있도록 된 밸러스트왜건(50)을 설치하는 밸러스트왜건설치단계와;
    상기 강거더(10)의 일측 상부로부터 타측 상부까지 폼트레블러(30)를 이용하여 콘크리트슬래브(20)를 연속으로 타설하되, 밸러스트왜건(50)을 콘크리트슬래브(20) 타설 위치보다 앞선 지간으로 이동시켜 가면서 정모멘트 구간에 위치시켜 정모멘트와 부모멘트가 감소되도록 조절하여, 타설된 콘크리트슬래브(20)의 변형을 방지하는 콘크리트슬래브타설단계;를 포함하여 구성된,
    밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸러스트왜건(50)에 적재된 하중물은 콘크리트 블록, 토사, 모래, 자갈, 물 중 선택된 1종 내지 5종인 것을 특징으로 하는,
    밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 강거더설치단계에서 강거더(10)를 설치한 후 강거더(10) 상부에 레일(60)을 설치하고, 밸러스트왜건(50)은 레일(60)을 따라 이동하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는,
    밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 콘크리트슬래브(20) 타설 시 일정 구간의 콘크리트슬래브(20)를 타설할 때마다 밸러스트왜건(50)의 하중물 중량을 변화시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는,
    밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 밸러스트왜건(50)은 내부에 구동장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 밸러스트왜건(50)에 적재되는 하중물의 상차 및 하역은 크레인을 이용한 방법, 덤핑, 펌핑 중 선택된 1 내지 2 가지 방법으로 진행되는 것을 특징으로 하는,
    밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 밸러스트왜건(50)은 설치 위치 또는 설치 대수를 조절하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는,
    밸러스트왜건을 이용한 연속 교량의 콘크리트슬래브 현장 타설 방법.
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