KR100779766B1 - 교량 주탑의 시공방법 - Google Patents

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KR100779766B1
KR100779766B1 KR1020060064995A KR20060064995A KR100779766B1 KR 100779766 B1 KR100779766 B1 KR 100779766B1 KR 1020060064995 A KR1020060064995 A KR 1020060064995A KR 20060064995 A KR20060064995 A KR 20060064995A KR 100779766 B1 KR100779766 B1 KR 100779766B1
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신현양
양종호
박해일
유재근
손유석
유원진
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삼성물산 주식회사
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    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/14—Towers; Anchors ; Connection of cables to bridge parts; Saddle supports

Abstract

본 발명은 양측에 케이블 삽입공(101)이 형성되고, 내부에 케이블 정착부(110)가 구비된 강재박스(100)를 제조하는 강재박스 제조단계; 상기 강재박스(100)를 상하방향으로 축조함에 있어서, 상기 강재박스의 상하면의 편평도에 따른 교량 주탑 최상단의 수평오차가 소정의 허용값 이하가 되도록, 상기 강재박스(100)의 상하면을 정밀가공하는 강재박스 가공단계; 상기 정밀가공된 강재박스(100)를 상하방향으로 축조하여 설치하는 강재박스 축조단계; 케이블(1)의 상단을 상기 케이블 삽입공(101)을 통해 삽입하여, 상기 케이블 정착부(110)에 정착하는 케이블 설치단계를; 포함하는 교량 주탑의 시공방법을 제시함으로써, 간편한 작업에 의해 교량 주탑의 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
교량, 주탑

Description

교량 주탑의 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR TOWER OF BRIDGE}
도 1 내지 3은 종래의 교량 주탑을 도시한 것으로서,
도 1은 정면도.
도 2는 측면도.
도 3은 도 1의 A부분의 확대도.
도 4 내지 6은 본 발명에 의한 교량 주탑의 시공방법을 설명하기 위한 도면으로서,
도 4는 교량 주탑의 정면도.
도 5는 강재박스의 단면도.
도 6은 강재박스의 측면도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1 : 케이블 10 : 주탑
11 : 강재 블록 12 : 콘크리트 벽체
20 : 보강 구조물 21 : 고정 부재
100 : 강재박스 100a,100b : 한 쌍의 본체부
101 : 케이블 삽입공 110 : 케이블 정착부
120 : 연결부 130 : 돌부
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 교량의 주탑을 시공하는 공법에 관한 것이다.
현수교와 사장교와 같은 장대교량은 깊은 계곡이나 해협, 폭이 넓은 하천 등의 교각을 설치하기 어려운 지형에 적합한 교량형식으로서, 주탑에 정착되는 케이블을 이용하여 주형, 상판의 연직하중을 지지하도록 함으로서 경간의 길이를 길게 할 수 있다는 장점이 있다..
현수교와 사장교를 구성하는 주요 구조부재는 케이블을 지지하는 주탑, 교각, 주형 및 연직하중을 지탱하는 케이블 및 주형으로 나누어 볼 수 있다.
일반적으로 현수교 및 사장교와 같은 케이블 교량은 다른 형식의 교량에 비해서 경간장이 길어 상대적으로 유연하므로 가해지는 모든 하중에 대해 민감하게 거동한다. 따라서, 설계 및 시공시에 타 교량에 비해 수준 높은 정밀도를 요한다.
특히, 주탑의 시공은 그 규모와 구조특성상 전 주탑의 일체적 시공이 어려우며 일반적으로 계획에 의해 부재 및 블록단위로 단계적으로 시공되고 있다.
도 1 내지 3은 종래의 주탑의 구조를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 주탑(10)의 상부는 복수의 강재 블록(11)이 상하방향으로 축조됨과 아울러, 그 외면에 콘크리트 벽체(12)가 타설됨으로써 형성된다.
강재 블록(11)의 양측에는 케이블(1)이 정착되며, 케이블(1)의 하단은 주형, 상판 등에 연결된다.
주탑(10)의 구조적 안정성에 가장 결정적인 영향을 미치는 인자는 주탑(10)의 수직도라 할 수 있다.
따라서, 이러한 주탑(10)의 수직도를 확보하기 위하여, 강재 블록(11)의 축조 작업 중, 지속적인 측량이 이루어지며, 측정된 수직도가 허용오차를 벗어난 것으로 나타나는 경우, 별도의 보강 구조물(20)을 고정 부재(21)에 의해 축조된 상하의 강재 블록(11)에 보강 설치하는 방법이 적용된다.
그런데, 실제에 있어서 주탑(10)이 적용되는 사장교 등의 장대교량은 바다 한가운데와 같이 현장에의 접근성이 대단히 어려운 환경에 시공되는 경우가 대부분이므로, 위와 같은 측정 및 보정 방법은 대단히 난이한 작업이라는 점에서 문제로 지적되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간편한 작업에 의해 교량 주탑의 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 하는 시공방법을 제시함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 양측에 케이블 삽입공(101)이 형성되고, 내부에 케이블 정착부(110)가 구비된 강재박스(100)를 제조하는 강재박스 제조단계; 상기 강재박스(100)를 상하방향으로 축조함에 있어서, 상기 강재박스의 상하면의 편평도에 따른 교량 주탑 최상단의 수평오차가 소정의 허용값 이하가 되도록, 상기 강재박스(100)의 상하면을 정밀가공하는 강재박스 가공단계; 상기 정밀가공된 강재박스(100)를 상하방향으로 축조하여 설치하는 강재박스 축조단계; 케이블(1)의 상단을 상기 케이블 삽입공(101)을 통해 삽입하여, 상기 케이블 정착부(110)에 정착하는 케이블 설치단계를; 포함하는 교량 주탑의 시공방법을 제시한다.
상기 수평오차의 허용값이 351mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/500 이하인 것이 바람직하다.
상기 수평오차의 허용값이 351mm 이하, 175.5mm 이상인 경우, 상기 편평도는1/1000 이하인 것이 바람직하다.
상기 수평오차의 허용값이 175.5mm 이하, 117mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/1500 이하인 것이 바람직하다.
상기 수평오차의 허용값이 117mm 이하, 87.833mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/2000 이하인 것이 바람직하다.
상기 수평오차의 허용값이 87.333mm 이하, 70.2mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/2500 이하인 것이 바람직하다.
상기 수평오차의 허용값이 70.2mm 이하, 58.5mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/3000 이하인 것이 바람직하다.
상기 수평오차의 허용값이 58.5mm 이하, 50.133mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/3500 이하인 것이 바람직하다.
상기 강재박스(100)는 상기 케이블 삽입공(101)이 각각 형성되고, 내부에 상 기 케이블 정착부(110)가 각각 구비됨과 아울러, 상하면에 각각 상부 강재박스 및 하부 강재박스와의 접촉면이 형성된 한 쌍의 본체부(100a,100b); 상기 한 쌍의 본체부(100a,100b)를 연결하는 연결부(120)를; 구비한 것이 바람직하다.
상기 축조된 강재박스(100)의 외면에 콘크리트를 타설하는 콘크리트 타설단계를 더 포함하고, 상기 강재박스(100)의 한 쌍의 본체부(100a,100b)의 측부 외면에는 콘크리트와의 부착강도를 증대시키기 위한 복수의 돌부(130)가 형성된 것이 바람직하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 4 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 교량 주탑의 시공방법은, 양측에 케이블 삽입공(101)이 형성되고, 내부에 케이블 정착부(110)가 구비된 강재박스(100)를 제조하는 강재박스 제조단계; 강재박스(100)를 상하방향으로 축조함에 있어서, 강재박스(100)의 상하면의 편평도에 따른 교량 주탑 최상단의 수평오차가 소정의 허용값 이하가 되도록, 강재박스(100)의 상하면을 정밀가공하는 강재박스 가공단계; 정밀가공된 강재박스(100)를 상하방향으로 축조하여 설치하는 강재박스 축조단계; 케이블(1)의 상단을 케이블 삽입공(101)을 통해 삽입하여, 케이블 정착부(110)에 정착하는 케이블 설치단계를; 포함하여 구성된다.
종래에는 정밀한 면가공이 되지 않은 강재 블록(11)을 일단 축조하고, 이러한 축조 작업을 진행하면서 사후적으로 수직도 측정 및 보정 작업을 실시하는 방식을 채택하고 있었음에 비해, 본 발명에서는 강재박스(100)의 축조 작업 전, 강재박스(100)의 상하면을 정밀가공하는 과정을 추가함으로써, 강재박스(100)의 축조 작 업시에는 별도의 수직도 측정 및 보정 작업이 없더라도 설계된 수준의 수직도를 확보할 수 있도록 한 것이다.
즉, 본 발명에 의한 시공방법은, 별도의 보정 작업 없이 정밀가공된 강재박스(100)를 단지 축조하는 작업에 의해 원하는 수직도를 구비한 주탑(10)을 시공할 수 있도록 하므로, 간편한 작업에 의해 교량 주탑의 구조적 안정성을 확보할 수 있다는 효과를 얻을 수 있도록 한다.
이하, 본 발명에 의한 교량 주탑의 시공방법을 위하여 강재박스(100)의 상하면을 정밀가공함에 있어서, 교량 주탑의 기울기 오차가 소정의 허용값 이하가 되도록 하기 위한 바람직한 가공의 정도(편평도)에 관하여 설명한다.
여기서, 편평도란 강재박스(100) 상하면을 편평하게 하기 위한 가공의 정밀도를 의미하는 것으로서, (수직오차/강재박스 하나의 높이)를 나타낸다.
예컨대 높이가 1500mm인 강재박스(100)를 가공한 결과 3mm의 수직오차(완전히 편평한 면으로부터 수직방향으로 발생하는 오차)가 발생하였다면, 1/500의 편평도(정밀도)를 갖는 것이다.
따라서, 1/500의 편평도로서 1500mm 높이의 강재박스(100)의 상하면을 가공하는 경우, 하나의 강재박스에 대하여 발생할 수 있는 최대수직오차는 3mm가 되는 것이다.
한편, 이러한 강재박스를 축조하는 경우, 하부 강재박스의 수직오차가 상부 강재박스의 수직오차에 누적하여 영향을 미치게 되므로, 주탑의 최상단에서 발생하는 수평오차는 단순히 위 수직오차의 합계가 아니라, 위 수직오차의 누적값으로 나 타난다.
즉, 1/500의 편평도로 가공된 강재박스 2개를 축조하는 경우 발생할 수 있는 최대수평오차는 오차의 누적(3 + 6)에 의해 9mm가 되는 것이다.
편평도 1/500 오차 1/1000 오차 1/1500 오차 1/2000 오차
1 3 3 1.5 1.5 1 1 0.75 0.75
2 3 6 1.5 3 1 2 0.75 1.5
3 3 9 1.5 4.5 1 3 0.75 2.25
4 3 12 1.5 6 1 4 0.75 3
5 3 15 1.5 7.5 1 5 0.75 3.75
6 3 18 1.5 9 1 6 0.75 4.5
7 3 21 1.5 10.5 1 7 0.75 5.25
8 3 24 1.5 12 1 8 0.75 6
9 3 27 1.5 13.5 1 9 0.75 6.75
10 3 30 1.5 15 1 10 0.75 7.5
11 3 33 1.5 16.5 1 11 0.75 8.25
12 3 36 1.5 18 1 12 0.75 9
13 3 39 1.5 19.5 1 13 0.75 9.75
14 3 42 1.5 21 1 14 0.75 10.5
15 3 45 1.5 22.5 1 15 0.75 11.25
16 3 48 1.5 24 1 16 0.75 12
17 3 51 1.5 25.5 1 17 0.75 12.75
18 3 54 1.5 27 1 18 0.75 13.5
19 3 57 1.5 28.5 1 19 0.75 14.25
20 3 60 1.5 30 1 20 0.75 15
21 3 63 1.5 31.5 1 21 0.75 15.75
22 3 66 1.5 33 1 22 0.75 16.5
23 3 69 1.5 34.5 1 23 0.75 17.25
24 3 72 1.5 36 1 24 0.75 18
25 3 75 1.5 37.5 1 25 0.75 18.75
26 3 78 1.5 39 1 26 0.75 19.5
누적값 1053 526.5 351 263.25
편평도 1/2500 오차 1/3000 오차 1/3500 오차
1 0.6 0.6 0.5 0.5 0.428571 0.428571
2 0.6 1.2 0.5 1 0.428571 0.857143
3 0.6 1.8 0.5 1.5 0.428571 1.285714
4 0.6 2.4 0.5 2 0.428571 1.714286
5 0.6 3 0.5 2.5 0.428571 2.142857
6 0.6 3.6 0.5 3 0.428571 2.571429
7 0.6 4.2 0.5 3.5 0.428571 3
8 0.6 4.8 0.5 4 0.428571 3.428571
9 0.6 5.4 0.5 4.5 0.428571 3.857143
10 0.6 6 0.5 5 0.428571 4.285714
11 0.6 6.6 0.5 5.5 0.428571 4.714286
12 0.6 7.2 0.5 6 0.428571 5.142857
13 0.6 7.8 0.5 6.5 0.428571 5.571429
14 0.6 8.4 0.5 7 0.428571 6
15 0.6 9 0.5 7.5 0.428571 6.428571
16 0.6 9.6 0.5 8 0.428571 6.857143
17 0.6 10.2 0.5 8.5 0.428571 7.285714
18 0.6 10.8 0.5 9 0.428571 7.714286
19 0.6 11.4 0.5 9.5 0.428571 8.142857
20 0.6 12 0.5 10 0.428571 8.571429
21 0.6 12.6 0.5 10.5 0.428571 9
22 0.6 13.2 0.5 11 0.428571 9.428571
23 0.6 13.8 0.5 11.5 0.428571 9.857143
24 0.6 14.4 0.5 12 0.428571 10.28571
25 0.6 15 0.5 12.5 0.428571 10.71429
26 0.6 15.6 0.5 13 0.428571 11.14286
누적값 210.6 175.5 150.4286
위 표 1,2는 높이가 1500mm인 강재박스 26개를 축조하는 경우, 각 강재박스의 편평도(가공의 정밀도)에 따른 최대수평오차의 누적값을 계산한 것이다.
위 표에 나타난 바와 같이, 강재박스의 편평도가 1/500인 경우 주탑 최상단에 발생할 수 있는 최대수평오차는 1053mm가 되고, 편평도가 1/1000인 경우 최대수평오차는 526.5mm가 되며, 기타 편평도가 1/1500, 1/2000, 1/2500, 1/3000, 1/3500인 경우에는 최대수평오차가 각각 351mm, 263.5mm, 210.6mm, 175.5mm, 150.4mm가 됨을 알 수 있다.
다만, 위 최대수평오차는 모든 강재박스가 동일한 방향으로 기울어지도록 축조된다는 최악의 경우를 전제로 하여 발생할 수 있는 수평오차를 계산한 것인데, 실제에 있어서는 강재박스가 상호 다른 방향으로 기울어지도록 설치됨에 따라 어느 정도의 오차가 상쇄되므로, 상기 최대수평오차와 같은 값은 나타날 수 없다.
따라서, 실제 발생가능한 최대수평오차는 위 값의 약 30% 정도에 불과하며, 이를 표로 나타내면 다음과 같다.
편평도 1/500 1/1000 1/1500 1/2000 1/2500 1/3000 1/3500
수평오차 351 175.5 117 87.833 70.2 58.5 50.133
한편, 시방서에 규정된 주탑 최상단에서의 수평오차의 허용값은 다음과 같다.
Figure 112006049555075-pat00001
이러한 방식에 의해 결정되는 수평오차의 허용값을 상기 표 3에 대입하는 경우, 본 발명에 의한 주탑의 시공방법을 실시하기 위하여 강재박스의 상하면을 가공해야 하는 정도(편평도)를 얻을 수 있다.
예컨대 강재박스를 1/500의 편평도로 가공하는 경우, 발생가능한 최대수평오차는 351mm이므로, 수평오차의 허용값이 351mm 이상이라면, 강재박스의 상하면을 1/500의 편평도(정밀도)로 가공하면 충분하다는 의미가 된다.
이와 동일한 원리로서, 수평오차의 허용값이 351mm 이하, 175.5mm 이상인 경 우에는 1/1000 이하의 편평도로 가공하면 충분하고, 수평오차의 허용값이 175.5mm 이하, 117mm 이상인 경우에는 1/1500 이하의 편평도로 가공하면 되며, 수평오차의 허용값이 117mm 이하, 87.833mm 이상인 경우에는 1/2000 이하의 편평도로 가공하면 된다.
나아가, 수평오차의 허용값이 87.333mm 이하, 70.2mm 이상인 경우에는 1/2500 이하의 편평도로 가공하면 되고, 수평오차의 허용값이 70.2mm 이하, 58.5mm 이상인 경우에는 편평도는 1/3000 이하의 편평도로 가공하면 되며, 수평오차의 허용값이 58.5mm 이하, 50.133mm 이상인 경우에는 1/3500 이하의 편평도로 가공하면 충분한 것이다.
다시 말해서, 주탑 최상단의 수평오차의 허용값에 따른 위 편평도의 기준에 근거하여 강재박스의 상하면을 가공하는 경우, 별도의 측정 및 보정 작업이 없더라도, 단지 강재박스를 축조하는 작업 만에 의해 설계된 수준의 수직도를 확보할 수 있게 되는 것이다.
이하, 본 발명에 의한 주탑 시공방법에 사용되는 강재박스(100)의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
강재박스(100)는 상하방향으로 축조될 수 있는 구조이면 어느 것이나 관계없으나, 본 발명에 의한 시공방법에 있어서 정밀가공의 대상이 되는 면, 즉 상부 강재박스 및 하부 강재박스와 접촉하는 면이 구조적 안정성을 해하지 않는 범위 내에서 적을수록 유리하다는 특수성이 있다.
따라서, 도 5,6에 도시된 바와 같이, 케이블 삽입공(101)이 각각 형성되고, 내부에 상기 케이블 정착부(110)가 각각 구비됨과 아울러, 상하면에 각각 상부 강재박스 및 하부 강재박스와의 접촉면이 형성된 한 쌍의 본체부(100a,100b); 그 한 쌍의 본체부(100a,100b)를 연결하는 연결부(120)를; 구비한 구조를 취함으로써, 연결부(120)에 해당하는 만큼, 상하부 강재박스와의 접촉면을 줄일 수 있도록 하는 구조를 취하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 주탑의 시공방법에서는 축조되는 강재박스(100) 상호간 별도의 결합수단을 채용하지 않으므로, 축조된 강재박스(100)의 외면에 콘크리트를 타설하여 보강하는 것이 바람직하다.
이 경우, 강재박스(100)의 한 쌍의 본체부(100a,100b)의 측부 외면에 복수의 돌부(130)가 형성함으로써, 콘크리트와의 부착강도를 증대하도록 하는 것이 바람직하다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 간편한 작업에 의해 교량 주탑의 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 한다.

Claims (10)

  1. 양측에 케이블 삽입공(101)이 형성되고, 내부에 케이블 정착부(110)가 구비된 강재박스(100)를 제조하는 강재박스 제조단계;
    상기 강재박스(100)를 상하방향으로 축조함에 있어서, 상기 강재박스의 상하면의 편평도에 따른 교량 주탑 최상단의 수평오차가 소정의 허용값 이하가 되도록, 상기 강재박스(100)의 상하면을 정밀가공하는 강재박스 가공단계;
    상기 정밀가공된 강재박스(100)를 상하방향으로 축조하여 설치하는 강재박스 축조단계;
    케이블(1)의 상단을 상기 케이블 삽입공(101)을 통해 삽입하여, 상기 케이블 정착부(110)에 정착하는 케이블 설치단계를; 포함하고,
    상기 수평오차의 허용값이 351mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/500 이하이고,
    상기 수평오차의 허용값이 351mm 이하, 175.5mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/1000 이하이고,
    상기 수평오차의 허용값이 175.5mm 이하, 117mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/1500 이하이고,
    상기 수평오차의 허용값이 117mm 이하, 87.833mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/2000 이하이고,
    상기 수평오차의 허용값이 87.333mm 이하, 70.2mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/2500 이하이고,
    상기 수평오차의 허용값이 70.2mm 이하, 58.5mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/3000 이하이고,
    상기 수평오차의 허용값이 58.5mm 이하, 50.133mm 이상인 경우, 상기 편평도는 1/3500 이하인 것을 특징으로 하는 교량 주탑의 시공방법.
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  9. 제1항에 있어서,
    상기 강재박스(100)는
    상기 케이블 삽입공(101)이 각각 형성되고, 내부에 상기 케이블 정착부(110)가 각각 구비됨과 아울러, 상하면에 각각 상부 강재박스 및 하부 강재박스와의 접촉면이 형성된 한 쌍의 본체부(100a,100b);
    상기 한 쌍의 본체부(100a,100b)를 연결하는 연결부(120)를;
    구비한 것을 특징으로 하는 교량 주탑의 시공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 축조된 강재박스(100)의 외면에 콘크리트를 타설하는 콘크리트 타설단계를 더 포함하고,
    상기 강재박스(100)의 한 쌍의 본체부(100a,100b)의 측부 외면에는 콘크리트와의 부착강도를 증대시키기 위한 복수의 돌부(130)가 형성된 것을 특징으로 하는 교량 주탑의 시공방법.
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