KR100691848B1 - Continuous PS Concrete Composite Girder Reinforcement Method by Additional Tensioning Material Settled on Branch Floor - Google Patents
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Abstract
본 공법은 연속화되는 PS(prestressed) 콘크리트 합성거더 내부지점의 연결부와 외부하중으로 발생되는 부모멘트로 인해 균열이 발생될 수 있는 지점바닥판을 보강하기 위한 것이다. 이를 위해 지점바닥판의 양단에 정착구가 고정된 정착단부 보강판을 바닥판 보강철근과 함께 설치하고, 추가긴장력을 위해 연속 PS 콘크리트 거더의 제작단계에 설치된 덕트와 긴장재를 지점바닥판에 배치 및 내부지점의 반대편 정착구에 연결한다. 지점바닥판이 현장타설 및 양생되면 추가긴장재에 긴장력을 도입하고 정착한다. 본 공법의 추가긴장재는 지점바닥판의 단부에서 정착되기 때문에 긴장력의 도입 및 정착작업이 용이하며, 내부지점의 양쪽 경간별 긴장력의 도입으로 마찰에 의한 손실을 전경간에 도입되는 경우보다 상당히 줄일 수 있다. 특히 지점바닥판 구간에서 추가긴장력에 의해 발생되는 정모멘트의 처짐을 제어하는 방법으로 연속거더에 발생되는 이차반력 또는 이차모멘트를 최소화할 수 있다.This method is intended to reinforce the point deck where cracks can be generated due to the connection between the internal points of the PS composite girder and the external load generated by the continuous load. To this end, install the fixing end reinforcement plate fixed at both ends of the point bottom plate together with the bottom plate reinforcing bars, and the ducts and tension members installed in the manufacturing stage of the continuous PS concrete girder for the additional tension, are placed and installed inside the point bottom plate. Connect to the anchorage opposite the point. When the floorboard is cast and cured, tension is applied to the additional tension material and settled. As the additional tensioning material of this method is fixed at the end of the point bottom plate, it is easy to introduce tension and fixation work, and the loss of friction can be considerably reduced than the case of introducing friction between the two points of the inner point. . In particular, it is possible to minimize the secondary reaction force or the secondary moment generated in the continuous girder by controlling the deflection of the static moment caused by the additional tension in the point bottom section.
PS 콘크리트, 합성거더, 교량, 연속화, 바닥판, 추가긴장력, 정착단부 보강판 PS concrete, composite girder, bridge, continuity, bottom plate, additional tension, fixing end reinforcement plate
Description
[도 1] 기존 PS 콘크리트 거더의 하중과 일차긴장력에 의한 휨모멘트 분포도[Figure 1] Bending moment distribution diagram by load and primary tension of existing PS concrete girder
(a) 단순 거치된 거더에 작용하는 하중에 의한 휨모멘트 분포도(a) Bending moment distribution map due to loads acting on simple mounted girders
(b) 일차긴장력에 대한 등가하중과 휨모멘트 분포도(b) Equivalent Load and Bending Moment Distribution Diagram for Primary Tension
(c) 연속화된 합성거더에 작용하는 추가하중에 의한 휨모멘트 분포도(c) Bending moment distribution diagram by additional load acting on continuous composite girders
[도 2] 연속 PS 콘크리트 합성거더의 추가긴장력에 의한 휨모멘트 분포도[Figure 2] Bending moment distribution diagram by the additional tension of continuous PS concrete composite girder
(d) 거더 내에 배치된 추가긴장재의 긴장력에 의한 휨모멘트 분포도(d) Bending moment distribution chart due to tension of additional tension member arranged in girder
(e) 바닥판까지 연장된 추가긴장재의 긴장력에 의한 휨모멘트 분포도(e) Bending moment distribution map due to tension of additional tension member extending to the bottom plate
(f) 지점바닥판에 정착된 추가긴장재의 긴장력에 의한 휨모멘트 분포도(f) Bending moment distribution map due to tension of additional tension member settled at point deck
[도 3] 본 공법에 의한 연속 PS 콘크리트 합성거더의 시공과정도3 is a construction process diagram of the continuous PS concrete composite girder by the present method
(1) 정착단부 보강판, 일차긴장재 및 추가긴장재의 덕트, 보강철근 조립(1) Assembly of reinforcing end reinforcement plate, primary tension member and additional tension member
(2) PS 콘크리트 거더 제작 및 일차긴장력 도입(2) PS concrete girder fabrication and primary tension
(3) PS 콘크리트 거더 거치 및 내부지점 연속화(3) PS concrete girder mounting and internal point continuity
(4) 가로보 설치, 지점바닥판 보강철근 배근, 추가긴장재 및 정착구 설치(4) Cross beam installation, reinforcing bar reinforcement of point plate, installation of additional tension material and anchorage
(5) 지점바닥판 타설 및 양생, 추가긴장력 도입, 중간바닥판 보강철근 배근(5) Branch bottom plate placement and curing, introduction of additional tension, reinforcing bar reinforcement of middle floor plate
(6) 중간바닥판 타설 및 양생(6) middle plate placement and curing
[도 4] 본 공법의 지점바닥판 단부에 정착되는 추가긴장재 배치 상세도4 is an arrangement detail of the additional tension member fixed to the end of the branch bottom plate of the present method
[도 5] 본 공법에 의한 PS 콘크리트 합성거더의 지점바닥판 사시도5 is a perspective view of the point bottom plate of the composite concrete girder PS according to the present method
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10. 지점바닥판(support-slab)10. Support floor slab
11. 지점바닥판 정착단부 보강판(채널 또는 앵글)11. Point bottom plate Fusing end reinforcement plate (channel or angle)
12. 추가긴장재 장착구(anchorage) 13. 지점바닥판의 보강철근12.
14. 중간바닥판(middle-slab) 15. 중간바닥판의 보강철근14. Middle-slab 15. Reinforcing bars of the middle plate
16. 외측경간 추가긴장력 도입 17. 내측경간 추가긴장력 도입16. Introduced additional tension in the
20. 내측지점 교각 21. PS 콘크리트 거더 22. 바닥판(slab)20.
23. 가로보(cross-beam) 24. 교좌장치23. Cross-beams 24. Chair units
25. 외측 PS 콘크리트 거더 26. 외측 PS 콘크리트 거더의 일차긴장력 도입25. Outer PS concrete girder 26. Introduce primary tension of outer PS concrete girder
27. 내측 PS 콘크리트 거더 28. 내측 PS 콘크리트 거더의 일차긴장력 도입27. Inner
30. 외측 PS 콘크리트 거더 보강철근 및 정착단부 보강판 배치30. Arrangement of outer PS concrete girder rebar and fixing end reinforcement plate
31. 외측 PS 콘크리트 거더 일차긴장재 및 덕트31. Outer PS concrete girder primary tension and duct
32. 외측 PS 콘크리트 거더 추가긴장재 및 덕트32. Addition of external PS concrete girder
33. 내측 PS 콘크리트 거더 보강철근 및 정착단부 보강판 배치33. Arrangement of inner PS concrete girder rebar and fixing end reinforcement plate
34. 내측 PS 콘크리트 거더 일차긴장재 및 덕트34. Inner PS concrete girder primary tension and duct
35. 내측 PS 콘크리트 거더 추가긴장재 및 덕트35.Addition of inner PS concrete girder
36. PS 콘크리트 거더의 보강철근36. Rebar in PS Concrete Girder
37. PS 콘크리트 거더 정착단부 보강판(출원번호 10-2004-0009282 또는 10-2004-0017706)37.PS concrete girder fixing end reinforcement plate (application number 10-2004-0009282 or 10-2004-0017706)
38. 내부지점 연속화 연결판38. Internal point continuous connection plate
41. 단순 거치된 거더에 작용하는 하중41. Loads on simple mounted girders
42. 단순 거치된 거더의 하중에 의한 휨모멘트42. Bending moment due to the load of simple mounted girders
43. 일차긴장력에 대한 등가하중43. Equivalent Load for Primary Tension
44. 일차긴장력에 의한 휨모멘트44. Bending moment due to primary tension
45. 연속 합성거더에 작용하는 추가하중45. Additional loads acting on continuous composite girders
46. 연속 합성거더의 추가하중에 의한 휨모멘트46. Bending moment due to additional load of continuous composite girder
51. 연속 합성거더의 추가긴장력에 대한 등가하중51. Equivalent Load for Additional Tension of Continuous Composite Girder
52. 연속 합성거더에 도입된 추가긴장력에 의한 내부지점의 이차반력52. Secondary reaction force at internal point due to additional tension introduced in continuous composite girders
53. 연속 합성거더의 추가긴장력에 의한 휨모멘트53. Bending Moment due to Additional Tension of Continuous Composite Girder
54. 내부지점에서 이차반력에 의한 휨모멘트54. Bending moment due to secondary reaction forces at internal points
55. 연속 합성거더의 추가긴장력과 이차반력에 의한 휨모멘트55. Bending Moment due to Additional Tension and Secondary Reaction Force of Continuous Composite Girder
56. 지점바닥판에서 추가긴장재의 정착구 위치56. Location of anchorages of additional tension members in the point bottom plate
PS(prestressed) 콘크리트 합성거더 교량에서 PS 콘크리트 거더는 일반적으로 도 1(a)와 같이 교좌장치에 단순 거치되나, 단순 지지된 거더는 상대적으로 큰 단면과 지점에서 신축이음장치의 사용 그리고 좋지 않은 승차감 등의 문제가 발생되기 때문에 많은 연속화공법이 개발되고 있다. 이러한 공법으로는 거더 윗면에 긴장된 탄소섬유를 부착(국내출원 20-2003-0040349)하거나 강재 가로보의 사용(국내출원 20-2003-0026137) 그리고 지점 상승하강(국내출원 10-1998-0001799)과 웨이트의 이용(국내출원 10-1998-0000421) 등 다양한 방법이 시도되고 있다. 그러나 이들 연결부는 재료의 불연속으로 연결부에서 쉽게 균열이 발생되는 단점이 있으며, 이러한 문제점의 해결에는 강제적으로 연결부에 압축응력을 도입하는 외부 긴장재(국내출원 20-2003-0014875, 10-2001-0060681, 10-2001-0036273, 10-2000-0067723)와 부모멘트 구간에서 바닥판까지 연장된 추가긴장재(국내출원 10-2004-0024800)가 적용되기도 한다.In PS (prestressed) concrete composite girder bridges, PS concrete girders are usually simply mounted on the stabilization device as shown in Fig. 1 (a), but simple supported girders use expansion joints at relatively large cross sections and points, and poor ride comfort. Because of such problems, many continuous chemical processes have been developed. Such methods include the attachment of tensioned carbon fibers to the top of the girder (domestic application 20-2003-0040349) or the use of steel crossbeams (domestic application 20-2003-0026137) and the rise and fall of branches (domestic application 10-1998-0001799) and weights. Various methods have been attempted, such as the use of (Domestic Application 10-1998-0000421). However, these joints have the disadvantage of easily cracking at the joints due to the discontinuity of the material.In order to solve these problems, external tension members forcibly introducing compressive stress to the joints (domestic application 20-2003-0014875, 10-2001-0060681, 10-2001-0036273, 10-2000-0067723) and additional tensioning materials (domestic application 10-2004-0024800) extending from the parental section to the bottom plate may be applied.
연속화된 합성거더의 추가하중은 도 1(c)와 같이 내부지점부에 부모멘트를 발생시켜서 지점바닥판(support-slab)(10) 균열의 원인이 되며, 이 균열은 합성거더의 단면에 추가긴장력을 도입(국내출원 10-1999-0019658, 10-1999-0043513)하는 방법으로 억제될 수 있다. 그러나 연속된 합성거더에 추가긴장력에 의한 부모멘트가 도입되면, 거더의 솟음(camber)에 저항하기 위해 도 2(d)와 같이 내부지점에서 아래 방향으로 작용하는 이차반력(secondary reaction force)(52)이 발생한다. 연속된 거더의 양 끝이 단순 지지된 경우에 대해 이차반력(52)에 의한 모멘트를 이차모멘트(secondary moment)(54)라 하며, 이차모멘트는 경간 사이에서 외부하중에 의한 정모멘트에 저항하도록 도입된 긴장력에 의한 부모멘트(53)를 도 2와 같이 감소시키며, 특히 내부경간에 도입된 부모멘트의 감소에 심각한 영형을 준다.The additional load of the sequential composite girders generates parental portions at the internal points as shown in Fig. 1 (c), which causes cracks in the support-slab (10). It can be suppressed by the method of introducing tension (domestic application 10-1999-0019658, 10-1999-0043513). However, when the parent tension due to the additional tension force is introduced into the continuous composite girder, the
연속 합성거더에 외부하중과 반대방향으로 도입되는 추가긴장력에 의한 이차반력(52)은 도 2와 같이 내부지점에 추가긴장력에 의해 도입된 정모멘트의 처짐이 클수록 감소한다. PS 콘크리트 합성거더에서 바닥판까지 연장된 추가긴장재(국내출원 10-2004-0024800)에 의한 방법으로 도 2(e)와 같이 이차반력 및 이차모멘트를 어느 정도 감소시킬 수 있으나, 바닥판의 높이에 의해 제한되기 때문에 이차반력을 제어하기 위해서는 경간 사이에 도입된 추가긴장력에 의한 부모멘트를 감소시켜야 한다. 그러나 경간 사이에 추가긴장력에 의한 부모멘트의 감소는 외부하중에 의한 정모멘트에 대한 저항성능을 함께 감소시키기 때문에 보다 효율적인 이차반력 또는 이차모멘트의 제어방법이 필요하다. 본 공법은 이러한 문제들을 해결하기 위해 도 2(f)와 같이 연속 PS 콘크리트 합성거더의 내부지점에서 추가긴장력에 의해 도입된 정모멘트의 크기와 구간을 제어하기 위한 것이다.The
연속화된 PS 콘크리트 거더의 내부지점의 연결부는 재료적인 불연속으로 균열이 발생될 수 있으며, 연속화 이후의 추가하중은 지점바닥판에 균열을 발생시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연속된 합성거더에 도입된 추가긴장력은 내부지점에 이차반력과 이로 인한 이차모멘트를 발생시킨다. 따라서 연속화된 PS 콘크리트 합성거더에는 다음의 문제들이 해결되어야 한다.The connection of the internal points of the continuous PS concrete girder may cause cracks due to material discontinuities, and additional loads after continuity may cause cracks in the point deck. To solve this problem, the additional tension introduced in the continuous composite girder generates a secondary reaction force and its secondary moment at the internal point. Therefore, the following problems must be solved for the continuous PS concrete composite girder.
1. 내부지점에서 연속화된 연결부의 안정화1. Stabilization of continuous connections at internal points
2. 현장타설되는 지점바닥판의 균열제어2. Crack control of spot deck at the site
3. 연속 PS 콘크리트 합성거더에 도입되는 추가긴장력에 의한 이차반력 또는 이차모멘트의 제어3. Control of secondary reaction force or secondary moment by additional tension force introduced into continuous PS concrete composite girder
4. PS 콘크리트 합성거더에 도입되는 추가긴장력에 대한 추가긴장재의 정착 용이성4. Easiness of fixation of additional tension material against additional tension introduced in PS concrete composite girder
본 공법은 도 3(3)과 같이 단순 거치된 PS 콘크리트 거더의 일반적인 방법에 의한 연속화 이후에 발생될 수 있는 여러 문제들을 해결하기 위한 것이다. 외부경간과 내부경간의 PS 콘크리트 거더(25,27)는 도 3(1)과 같이 추가긴장재를 위한 덕트(32,35)를 미리 설치한 상태에서 도 3(2)와 같이 제작되며, 교좌장치(24)에 거치되기 전에 일차긴장재에 긴장력이 도입(26,28)된다. PS 콘크리트 거더가 도 3(3)과 같이 교각의 교좌장치에 거치된 후 일반적인 방법으로 연속화되고 중간가로보(23)가 설치된다.This method is to solve various problems that may occur after the sequencing by the general method of the simple mounted PS concrete girder as shown in Fig. 3 (3). PS concrete girder (25,27) between the outer span and the inner span is manufactured as shown in Figure 3 (2) in a state where the
외부하중에 의한 휨모멘트의 방향이 바뀌는 변곡점 사이의 부모멘트 영역의 바닥판으로 정의되는 지점바닥판(10)의 단부에 도 4와 같이 추가긴장재의 정착구(12)가 고정된 단부 보강판(11)을 변곡점 부근에 설치하고, 추가긴장력(16,17)을 위한 덕트와 긴장재(32,35)를 도 3(4) 및 도 4와 같이 바닥판의 보강철근(13,15)과 함께 설치한다. 지점바닥판(10) 콘크리트가 타설 및 양생되면, 도 3(5) 또는 도 4와 같이 추가긴장력을 도입(16,17)하여 내부지점의 연결부와 지점바닥판에 압축응력을 도입한다. 지점바닥판의 양쪽 단부의 정착구는 반대쪽 거더 내에 설치된 추가긴장재를 긴장 및 정착하기 위한 것으로 추가긴장력은 내부지점 양쪽의 경간 단위로 도입된다. 추가긴장력이 도입되면 지점바닥판 사이의 중간바닥판 콘크리트를 도 3(6) 또는 도 5와 같이 현장타설 및 양생한다.
연속화된 PS 콘크리트 합성거더에 도입되는 추가긴장력의 긴장재가 본 공법과 같이 지점바닥판의 단부에서 정착되면, 다음의 효과를 기대할 수 있다.When the tension of the additional tension force introduced into the continuous PS concrete composite girder is settled at the end of the point deck as in the present method, the following effects can be expected.
1. PS 콘크리트 거더가 연속화된 후 도입되는 추가긴장력에 의한 내부지점 연결부의 압축응력은 연결부에서 재료의 불연속에 의한 균열발생을 강제적으로 억제하여 연결부의 안정적인 거동을 확보할 수 있다.1. The compressive stress of the internal point connection due to the additional tension that is introduced after the PS concrete girder is continually suppressed the cracking caused by the discontinuity of the material in the connection can ensure the stable behavior of the connection.
2. 연속 PS 콘크리트 합성거더에 작용하는 추가하중에 의한 내부지점 부근의 부모멘트 구간에 타설된 지점바닥판에 추가긴장력에 의한 압축응력의 도입은 지점바닥판의 균열발생을 억제할 수 있다.2. The introduction of compressive stress due to additional tension in the point deck placed in the parent section near the internal point due to the additional load acting on the continuous PS concrete composite girder can suppress the cracking of the point deck.
3. 추가긴장재가 바닥판의 단부에 정착되기 때문에 긴장력 도입을 위한 충분한 작업공간을 확보할 수 있으며, 긴장재의 정착이 용이하다.3. Since the additional tension member is settled at the end of the bottom plate, sufficient working space can be secured for introducing tension force, and the tension member is easy to settle.
4. 내부지점 부근에서 추가긴장력에 의해 발생되는 정모멘트 처짐은 추가긴장재의 정착위치에 따라 결정되며, 정모멘트에 의한 처짐은 경간 사이에서 추가긴장력으로 발생되는 부모멘트에 의한 솟음을 감소시키기 때문에 내부지점에서 이차반력 또는 이차모멘트를 제어할 수 있다.4. The positive moment deflection caused by the additional tension near the internal point is determined by the anchoring position of the additional tension member. The deflection due to the constant moment reduces the rising of the parent moment caused by the additional tension between the spans. You can control the secondary reaction force or the secondary moment at the point.
5. 내부지점을 기준으로 양쪽의 경간 단위로 추가긴장력이 도입되기 때문에 연속된 전체 경간에 추가긴장력이 도입되는 경우보다 마찰에 의한 긴장력의 손실을 줄일 수 있다.
5. Since the additional tension is introduced in both span units based on the internal point, it is possible to reduce the loss of tension due to friction than when the additional tension is introduced in the entire span.
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