KR100969005B1

KR100969005B1 - 가설케이블을 이용한 무장력 사재케이블 상태의 사장교 시공방법 및 이를 위한 가설케이블

Info

Publication number: KR100969005B1
Application number: KR1020090106807A
Authority: KR
Inventors: 강원호; 변종관
Original assignee: 동아대학교 산학협력단; 변종관
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2010-07-09
Also published as: US20120216357A1; CN102713071B; WO2011055996A3; US8627530B2; WO2011055996A2; CN102713071A

Abstract

본 발명은 주탑과 사재(斜材)케이블을 이용하여 상부거더를 지지하는 사장교를 시공함에 있어서, 현수교식 가설케이블을 이용하여 사재케이블을 선(先)시공함으로써, 사재케이블에 초기 장력이 도입되지 아니하여도 교량의 상부구조를 이루는 상부거더 및 사재케이블에 작용하는 하중을 최소화할 수 있는 새로운 방식의 사장교 시공방법과, 이를 위하여 사용되는 가설케이블에 관한 것이다.

본 발명에서는, 주탑(100) 시공 후, 주경간과 측경간에 연속적으로 현수케이블(200)을 설치하는 단계; 현수케이블(200)에 복수개의 행어(210)를 설치하는 단계; 종방향으로 주경간과 측경간에 연속하여 정착케이블(220)을 행어(210)의 하단부에 결합하고 앵커교각(130)의 상단부와 주탑(100)의 중간에 고정시켜 종방향으로 배치하는 단계; 상부거더의 세그먼트를 지지할 사재케이블(110)을 주탑(100)의 상단부와 정착케이블(220) 사이에 연결하여 순차적으로 설치하는 단계; 상기 세그먼트(300)를 사전 제작한 후 상기 각각의 사재케이블(110)에 순차적으로 결합하여 설치하고, 각각의 세그먼트(300)를 종방향으로 이음하여 상부거더를 시공하는 단계; 및 상기 현수케이블(200), 행어 및 정착케이블(220)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무장력 사재케이블 상태의 사장교 시공방법이 제공된다.

Description

가설케이블을 이용한 무장력 사재케이블 상태의 사장교 시공방법 및 이를 위한 가설케이블{Constructing Method of Suspension Bridge and Temporary Cable therefor}

본 발명은 사장교의 시공방법 및 이를 위한 가설케이블에 관한 것으로서, 구체적으로는 주탑과 사재(斜材)케이블을 이용하여 상부거더를 지지하는 사장교를 시공함에 있어서, 현수교식 가설케이블을 이용하여 사재케이블을 선(先)시공함으로써, 사재케이블에 초기 장력이 도입되지 아니하여도 교량의 상부구조를 이루는 상부거더 및 사재케이블에 작용하는 하중을 최소화할 수 있는 새로운 방식의 사장교 시공방법과, 이를 위하여 사용되는 가설케이블에 관한 것이다.

주탑과 사재케이블, 그리고 상부거더를 주된 구성요소로 이루어지는 사장교는 미관이 우수하고, 사재케이블이 상부거더의 탄성지점 역할을 하여 상부거더의 하중을 주탑으로 전달하는 구조를 가지고 있어 주경간장이 200m이상의 장대지간을 갖는 교량을 가설할 수 있는 역학적으로 많은 장점이 있는 교량형식으로서, 폭이 넓고 수심이 깊은 하천을 횡단하거나 해상의 교량으로 자주 쓰인다.

이러한 사장교를 시공함에 있어서 사재케이블과 상부거더의 가설방법에 따라서 구조체의 힘의 분배나 가설공기에 상당히 큰 영향을 미치게 되고 결국 사장교 시공의 경제성을 좌우하게 된다. 종래의 사장교 시공방법으로는 주탑에 세그먼트(segment)를 순차적으로 가설하여 상부거더를 시공하는 "캔틸레버식 가설공법"이 이용된다. 도 1a 내지 도 1d에는 종래의 캔틸레버식 가설공법에 의하여 사장교를 시공하는 각 단계를 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 종래의 캔틸레버식 사장교 시공방법에서는, 주탑(100)을 설치하고, 교축방향(종방향)으로 약 10m~12m 크기의 작은 블록으로 이루어진 세그먼트(120)를 위치시키고, 상기 세그먼트(120)와 주탑(100) 사이에 사재케이블(110)에 연결하면서 사재케이블(110)에 초기 장력을 도입하는 방식으로, 세그먼트(120)를 순차적으로 설치하여 연결하여 상부거더를 형성하게 된다. 즉, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 것처럼 각 주탑(100)을 중심으로 차례로 사재케이블(110)을 이용하여 세그먼트(120)를 연속하여 순차적으로 설치한 후, 중앙부 세그먼트를 접합함으로써 전체 지간을 연결하는 상부거더를 형성하게 되는 것이다.

그런데, 이와 같은 종래의 시공방법은, 세그먼트(120)의 설치작업과, 사재케이블(120)의 정착 및 초기 장력 도입 작업이 순차적으로 진행되어야 하므로, 전체적인 교량 시공에 시간이 소요된다는 단점이 있다.

세그먼트(120)를 설치할 때 사재케이블(110)에는 교량 완공 후 사용상태의 하중에 의해 사재케이블(110)에 작용하는 장력보다 더 큰 크기로 초기 장력을 도입한 후, 세그먼트(120)를 순차적으로 설치하면서 사재케이블(110)의 장력을 하향 조정하게 된다. 이와 같이 종래의 시공방법에서는, 세그먼트(120)의 지지를 위해서는 실제 사용상태에서의 장력보다 더 큰 크기의 초기 장력을 사재케이블(110)에 도입해야하므로 실제 작용하는 하중보다 큰 장력이 사재케이블(110)에 작용하게 되며, 그에 따라 사재케이블(110)의 크기를 실제 사용상태보다 더 크게 만들어야 하므로 불필요한 강재가 사재케이블(110)을 위해 더 소모되어 자원 낭비 및 비용 증가가 발생하게 되는 단점이 있다.

또한 종래의 시공방법은 사재케이블(110)에 도입된 초기 장력으로 인하여 종방향(교축방향)으로 세그먼트(120)에 큰 압축력이 발생하게 되고, 이를 위하여 세그먼트(120)의 단면 크기를 불필요하게 키워야 한다는 단점이 있으며, 종방향 길이가 약 10m ~ 12m 정도의 크기를 가지는 세그먼트(120)로 상부거더를 시공하기 때문에 각각의 세그먼트(120) 마다 이음부가 형성되어야 하므로, 그에 따라 세그먼트(120)의 연결을 위해 다량의 연결판이 사용됨은 물론이고 고장력 볼트 혹은 용접이 필요하게 되는 등 세그먼트(120)간의 연결 작업량이 많아지게 되어 비용상승 및 공기지연이 유발되는 단점이 있다.

또한 종래의 시공방법에서는 세그먼트(120)의 설치작업과, 사재케이블(120)의 정착 및 초기 장력 도입 작업이 순차적으로 진행되어야 하므로, 교량이 완성되기 전의 상태에서 서로 연결된 세그먼트(120)는 캔틸레버 구조를 이루게 되고, 이러한 장지간의 캔틸레버 구조가 교량 시공기간 중에 오래 동안 유지되므로, 태풍 등의 자연환경으로부터의 영향에 취약하여 세그먼트(120)의 하부를 주탑(100)과 연결하여 지지하는 보강케이블과 같은 별도의 내풍수단이 필요하며, 더 나아가 교량 시공기간 중에 각각의 사재케이블(110)에 가해지는 장력이 변화하기 때문에 최종적인 교량의 형상을 만들기 위한 구조계산이 복잡해지고 설계에 많은 시간과 비용이 들게 되는 등 상부거더의 형상관리, 설계 및 시공상의 관리가 매우 복잡하다는 단점이 있다.

본 발명은 위와 같은 종래의 캔틸레버 방식에 의한 사장교 시공방법이 가지는 문제점과 단점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 사장교의 시공에서 가장 많은 공사기간이 소요되는 상부거더의 가설과 사재케이블의 가설에 소요되는 시간을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 사재케이블에 초기 장력을 도입하지 않아도 되도록 함으로써 상부거더의 세그먼트와 사재케이블에 작용하는 응력을 최소화하며, 그에 따라 세그먼트 및 사재케이블의 불필요한 단면 확대를 방지하여 자원의 낭비, 자재 비용 증가 등을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 대블럭의 세그먼트를 이용할 수 있도록 함으로써 교량 시공에 필요한 공기를 단축시키며, 세그먼트의 연결을 위한 연결판의 사용, 고장력볼트의 사용이나 용접량을 최소화 할 수 있으며, 상부거더와 사재케이블의 가설에 사용 되는 부속자재와 장비를 최소화 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 단기간에 세그먼트와 사재케이블을 가설할 수 있도록 하여, 장기간 시공에 따른 내풍장치의 필요성을 없애서 비용을 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 현수케이블, 행어 및 정착케이블로 이루어진 가설케이블을 설치한 후, 교량 전 경간에 걸쳐 사재케이블을 무응력 상태로 설치한 상태에서 세그먼트를 대블럭으로 제조하여 이를 사재케이블에 설치하고 서로 연결함으로써 상부거더를 제작하고, 상기 가설케이블을 제거하여 사장교를 완성하는 사장교 시공방법이 제공된다.

또한 본 발명에서는 이러한 시공방법에 이용되는 가설케이블이 제공된다.

본 발명에 의하면, 사재케이블은 초기 장력이 도입되지 않은 무응력 상태로 미리 설치되므로, 종래의 캔틸레버식 가설 방법과 달리, 초기 장력 도입으로 인한 사재케이블의 불필요한 단면 확대를 방지할 수 있어 자원의 낭비, 자재 비용 증가 등을 막을 수 있게 되며, 초기 장력 도입을 위한 긴장 장비가 필요하지 않게 되어 그에 따른 비용 절감과 공기 단축 효과를 얻을 수 있게 된다. 더 나아가, 본 발명에서는 사재케이블에 초기 장력이 도입되지 않게 되므로, 세그먼트에 작용하는 종 방향 축력을 최소화할 수 있게 되고, 결과적으로 세그먼트의 단면적을 줄일 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에 의하면 상부거더를 설치하기 전에 전체 사재케이블을 일시에 미리 설치해두기 때문에 사재케이블의 설치에 소요되는 시간을 크게 감소시킬 수 있으며, 상부거더를 대블럭의 세그먼트로 가설함으로써 상부거더 가설에 따르는 가설시간을 줄일 수 있게 된다.

특히, 상부거더를 대블럭의 세그먼트로 가설하기 때문에 세그먼트 사이의 이음부 개소를 최소화 할 수 있어 이음부에 사용되는 연결판의 사용, 고장력볼트의 사용이나 용접량을 최소화하게 되며, 상부거더와 사재케이블의 가설에 사용되는 부속자재와 장비를 최소화하는 효과가 발휘된다.

더 나아가 세그먼트의 연결과정에서 세그먼트가 캔틸레버 구조로 되어 있는 기간이 줄어들게 되고, 별도의 내풍수단이 필요하지 않게 되어 그에 따른 비용도 절감되는 효과가 발휘된다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

우선 도 2 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사장교 시공 방법의 구성을 설명한다. 도 2 내지 도 15에는 본 발명에 따른 사장교 시공방법의 각 단계를 보여주는 개략적인 교량 측면도가 도시되어 있다.

우선, 주탑 시공 단계를 수행한다. 즉, 도 2에 도시된 것처럼 주탑(100)을 수직하게 시공하여 설치하는 것이다. 주탑(100)이 완성되면, 교량의 전경간에 걸쳐 사재케이블을 무응력 상태로 미리 설치해놓을 수 있게 하는 가설케이블을 설치하게 된다. 본 발명에서 상기 가설케이블은 현수케이블(200)과 행어(210)와 정착케이블(220)을 포함한다.

위와 같이 주탑(100)이 설치되면 후속하여 현수케이블(200)을 주탑(100)에 설치한다. 즉, 도 3에 도시된 것처럼 양쪽 주탑(100)의 상단부 사이(주경간)와, 각각의 주탑(100)의 외측에 위치하는 앵커교각(130)의 상단부와 상기 주탑 사이(측경간)에 연속적으로 현수케이블(200)을 설치하는 것이다. 상기 현수케이블(200)은 후술하는 행어(210)와 함께, 사재케이블(110)을 미리 설치하기 위한 정착케이블(220)을 교축방향으로 교량의 종방향 구배와 캠버에 맞추어 설치할 수 있게 한다. 현수케이블(200)을 주탑(100)과 앵커교각(130) 사이에 걸쳐지도록 연속적으로 설치함에 있어서, 케이블의 가설방법으로는 PWS(Parallel Wire Strands)방식의 종래 케이블 가설방법을 이용할 수 있다. 그러나 현수케이블(200)의 설치방법이 이러한 PWS 방식에 한정되는 것은 아니며, AS(Air Spinning) 공법이나 기타 방법을 이용할 수 있다.

현수케이블(200)이 설치되면, 상기 현수케이블(200)에는 서로 간격을 두고 수직하게 늘어지도록 행어(210)를 설치한다. 즉, 도 4에 도시된 것처럼 케이블로 이루어진 복수개의 행어(210)를 간격을 두고 그 상단부가 현수케이블(200)에 연결되도록 하여, 복수개의 행어(210)가 수직한 방향으로 늘어뜨려지도록 설치하는 것이다. 이 때 행어(210)의 길이를 용이하게 조절할 수 있도록 길이조절장치를 행어(210)에 설치할 수 있다. 길이조절장치를 구비하여 행어(210)의 길이를 조절하게 되면, 추후 사재케이블의 정착구 위치를 단시간 내에 편리하고 안전하게 조정할 수 있게 되는 장점이 있다. 상기 길이조절장치로는 케이블의 길이를 조절하는 일반적인 공지의 장치를 이용할 수 있으며 본 발명에서 특별한 제한은 없으므로 길이조절장치 자체의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

위와 같이 현수케이블(200)과 행어(210)의 설치가 완료되면 도 5에 도시된 것처럼 종방향으로 주경간과 측경간에 연속하여 길게 연장되는 정착케이블(220)을 행어(210)의 하단부에 결합하고 앵커교각(130)의 상단부와 주탑(100)의 중간에 고정시켜 종방향으로 배치한다. 현수케이블(200)과 정착케이블(220)을 설치할 때, 교량의 종단곡선이나 캠버량에 맞추어 케이블의 형상을 유지할 수 있도록 현수케이블(200) 및 정착케이블(220)에는 장력을 도입할 수도 있다.

이와 같이, 현수케이블(200), 행어(210) 및 정착케이블(220)을 설치하여 가설케이블의 설치작업이 완료된 후에는, 상부거더를 이루게 되는 세그먼트를 지지할 사재케이블(110)을 설치한다. 도 6 내지 도 10에는 사재케이블(110)을 설치하는 과정이 상세히 도시되어 있는데, 도 6에는 한쪽 주탑(100)과 한쪽 앵커교각(130) 부분만이 도시되어 있다. 우선 도 6에 도시된 것처럼 사재케이블(110)의 상단을 주탑(100)의 상단부에 연결한다. 후속하여 도 7에 도시된 것처럼 사재케이블(110) 의 하부를 정착케이블(220)에 연결하는데, 양 주탑(100) 사이에 위치하는 주경간의 중앙부에 있는 사재케이블 설치 예정 구간의 시점과, 앵커교각(130)과 주탑(100) 사이에 위치하는 측경간의 앵커교각(130) 방향으로의 사재케이블 설치 예정 구간의 시점에서 사재케이블(110)의 하단부를 정착케이블(220)에 연결한다. 이 때, 사재케이블(110)의 하단부를 정착케이블(220)에 연결하기 전에 이루어지는 사재케이블(110)의 상단과 주탑(100)의 상단부 연결을 위해 임시고정용 고리를 이용할 수 있다. 즉, 주탑(100)의 상단부에 임시고정용 고리를 구비하여, 크레인(500)을 이용하여 사재케이블(110)의 상단을 끌어 올려 임시고정용 고리에 걸어서 연결한 후, 인양선(150)을 이용하여 사재케이블(100)을 타측 주탑(100) 방향으로 끌어당긴 후 사재케이블(110)의 하부를 정착케이블(220)에 연결하는 것이다. 정착케이블(220)에는 사재케이블(110)이 연결될 수 있는 정착장치가 구비되어 있다. 정착케이블(220)과 연결된 부분의 아래쪽에 있는 사재케이블(110)의 나머지 부분은 절단하여 제거한다.

위와 같이 사재케이블(110)의 상단을 주탑(100)의 상단부에 연결할 때 임시고정용 고리를 이용하는 경우, 사재케이블(110)의 하부가 정착케이블(220)에 연결된 후에는 사재케이블(110)의 상단을 주탑(100)의 영구 정착부에 견고하게 영구 정착시킨다. 이러한 사재케이블(110)의 상단과 주탑(100)의 상단부 연결 작업 및 사재케이블(110)의 하단부와 정착케이블(220)의 연결 작업은, 도 8 내지 도 10에 도시된 것처럼 사재케이블 설치 예정 구간에서 주경간의 중앙부로부터 주탑(100) 방향으로, 그리고 측경간의 앵커교각(130)으로부터 주탑(100) 방향으로 순차적으로 이루어지며, 양쪽 주탑(100)에 대해 번갈아 가며 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 주경간의 중앙부에 있는 사재케이블 설치 구간의 시점에서 주경간의 중앙부로부터 주탑(100) 방향으로, 그리고 앵커교각(130)과 주탑(100) 사이에 위치하는 측경간의 사재케이블 설치 구간의 시점에서 주탑(100) 방향으로 순차적으로 사재케이블(110)의 설치가 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 과정을 통해 교량의 주경간과 측경간에 걸쳐 주탑(100)과 정착케이블(220) 사이에 사재케이블(110)을 무응력 상태로 미리 설치하게 된다. 본 명세서에서 "무응력 상태"라는 것은, 세그먼트(300)의 지지를 위한 초기 장력이나 세그먼트(300)의 하중으로 인한 장력이 사재케이블(110)에 가해지지 아니한 상태를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

이와 같이 본 발명에서는, 종래의 캔틸레버식 가설 방법과 달리, 사재케이블(110)은 초기 장력이 도입되지 않은 무응력 상태에 있고 되고, 그에 따라 초기 장력 도입으로 인한 사재케이블(110)의 불필요한 단면 확대를 방지할 수 있어 자원의 낭비, 자재 비용 증가 등을 막을 수 있다. 또한 사재케이블(110)에 미리 초기 장력을 도입하지 않게 되므로, 초기 장력 도입을 위한 긴장 장비가 필요하지 않게 되어 그에 따른 비용 절감과 공기 단축 효과를 얻을 수 있게 된다.

특히, 사재케이블(110)에 초기 장력이 도입되지 않게 되므로, 사재케이블(110)을 통해서 상기 초기 장력으로 인해 세그먼트(300)에 작용하는 종방향 축력을 최소화할 수 있게 되고, 결과적으로 세그먼트(300)에 과도한 압축 응력이 작용하는 현상 자체가 생기지 않게 되며 그에 따라 압축력에 의한 좌굴에 취약한 세그 먼트(300)의 단면적을 줄일 수 있게 된다.

본 발명에서는 위와 같이 사재케이블(110)을 무응력 상태로 설치하여 초기 장력이 도입되지 않도록 함으로써, 결과적으로 사재케이블(110)과, 세그먼트(300)를 이용한 상부거더 가설에 따르는 가설시간을 줄이고 사용 재료량을 줄일 수 있게 되어 경제적으로 유리하다는 효과가 발휘된다. 더 나아가, 본 발명에서는 사재케이블(110)을 교량 전 경간에 걸쳐 미리 설치해놓게 되므로, 영구적으로 설치되는 상기 사재케이블(110)의 설치에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 되어 공기단축 효과가 발휘되며, 인력활용이 효율적으로 이루어지게 되어 공사비 절감 효과도 발휘된다. 즉, 종래의 캔틸레버 방식에 의한 사장교 시공방법에서는, 한 개의 세그먼트를 가설한 후 이를 지지하는 사재케이블의 하단부를 세그먼트에 연결하고 긴장하는 과정을 각각의 세그먼트에 대해 계속하여 반복하게 되는데, 사재케이블을 설치하여 연결하고 긴장하기 위해서는, 현장으로 장비나 자재 등을 반입하는 준비작업이 매 세그먼트의 가설마다 이루어져야 하고, 각 세그먼트마다 형상관리를 위한 측량작업이 계속되어야 하므로 그만큼 교량 시공에 필요한 시간이 많이 소요된다.

이에 반해 본 발명에 의한 시공방법에서는, 사재케이블의 가설작업이 집중적으로 진행되므로, 사재케이블의 가설을 위한 준비작업이 시간을 두고 반복되는 것이 아니라 일괄적으로 이루어질 수 있으며, 세그먼트 설치할 당시에는 사재케이블에 긴장력을 장력을 도입할 필요가 없이 세그먼트의 정착부에 사재케이블의 단부를 정착만 시켜주면 되므로 작업이 용이하고 간단하며, 따라서 교량 시공에 따른 공기를 크게 단축할 수 있게 된다. 또한 사재케이블의 가설작업이 집중적으로 진행되 기 때문에 케이블 설치기술자 및 작업자들을, 간격을 두고 활용하는 것이 아니라 집중적으로 활용할 수 있기 때문에 인력활용 기간의 장기화에 따른 공사비의 증가를 피할 수 있게 되는 효과도 발휘되는 것이다.

위에서 설명한 것처럼 교량 전체 경간에 걸쳐 사재케이블(110)이 설치된 후에는 후속하여 세그먼트가 설치되고 조립되어 상부거더를 형성하게 된다. 도 11 내지 도 14에는 세그먼트(300)를 설치하여 상부거더를 시공하는 각 단계가 도시되어 있다. 우선, 별도의 장소에서 제작한 세그먼트(300)를 도 11에 도시된 것처럼 현장으로 이송하여 인양한다. 이 때 해상크레인 내지 해상바지선(160)을 이용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 세그먼트(300)는 대블럭으로 제작된다. 예를 들어 상기 세그먼트(300)는 종방향 길이가 50m 내지 70m의 대블럭으로 제작될 수 있다.

종래의 캔틸레버 방식에 의한 사장교 시공방법에서는, 세그먼트를 위치시키고 사재케이블을 연결하여 전단계의 세그먼트를 지지하게 되므로, 세그먼트가 캔틸레버 상태로 지지되는 과정이 존재하게 된다. 만일 세그먼트가 10m~12m의 종방향 길이보다 더 큰 블럭으로 제작되는 경우, 캔틸레버 상태에서 매우 큰 처짐 및 응력이 발생하게 되며 이를 지지하기 위해서는 사재케이블에 큰 하중이 작용하게 되어 사재케이블의 크기가 현실적인 시공이 어려울 정도로 과도하게 커지게 된다. 따라서 종래의 캔틸레버 방식의 사장교 시공방법에서는 세그먼트를 소블럭으로 제작할 수 밖에 없었으며, 그에 따라 이음부 개소의 증가, 상부거더 제작 시간의 증가 등의 문제점을 피할 수 없었다. 그러나, 위와 같이 본 발명에서는 세그먼트를 탄성지지하는 사재케이블이 이미 가설되어 있으므로 한 번에 전체 상부거더(주경간 혹 은 측경간 전체)를 가설할 수도 있고, 상부거더를 이루는 세그먼트(300)를 종방향 길이 50m 내지 70m의 대블럭으로 제작할 수 있으므로, 대블럭의 세그먼트(300)의 이용에 따라 상부거더의 제작을 위하여 소요되는 시간이 획기적으로 줄어들 뿐만 아니라 세그먼트(300) 간의 이음부의 개소를 최소화 할 수 있어 이음부에 사용되는 이음판 및 고장력볼트의 사용량도 최소화시키고, 그에 따라 비용 절감 및 공기단축의 효과를 얻을 수 있게 된다.

인양된 세그먼트(300)는 사재케이블(110)의 하단부에 결합되어 설치되는데, 주탑(100) 내지 사재케이블(110)의 변위량을 최소화하기 위하여, 도 12 및 도 13에 도시된 것처럼 주탑(100)에서부터 시작하여 주경간 방향과 측경간 방향으로 각각 순차적으로 사재케이블(110)과 결합하여 설치된다. 이와 같이 주탑(100)의 양쪽으로 세그먼트(300)를 순차적으로 설치하게 되면, 양쪽의 사재케이블(110)이 평행을 이루게 되고, 그에 따라 세그먼트(300)는 자체적으로 안정을 유지하게 된다. 세그먼트(300)와 사재케이블(110)의 결합방식은 종래의 일반적인 기계적 결합방식을 이용할 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

세그먼트(300)가 사재케이블(110)의 하단부와 결합되면, 세그먼트(300)의 자중에 의해 사재케이블(110)에 장력이 도입된다. 세그먼트(300)를 설치하고 세그먼트(300)를 서로 연결하여 상부거더를 완성하게 되면, 현수케이블(200), 행어(210) 및 정착케이블(220)은 모두 제거하게 된다. 즉, 현수케이블(200), 행어(210) 및 정착케이블(220)은 임시 가설 케이블로서, 상부거더가 완성된 후에는 모두 제거되는 것이다. 따라서 본 발명에서 현수케이블(200), 행어(210) 및 정착케이블(220) 은 비교적 작은 단면의 케이블을 사용할 수 있으며 복수회로 재활용할 수 있다. 현수케이블(200), 행어(210) 및 정착케이블(220)이 제거되면 세그먼트(300)의 하중은 사재케이블(110)이 지탱하여 주탑(100)으로 전달되고, 도 15와 같이 사장교가 완성되는 것이다.

한편, 상기 세그먼트(300)를 설치하여 상부거더를 시공함에 있어서, 세그먼트(300)가 강합성 거더인 경우에는 강재거더를 먼저 가설한 후 프리캐스트 바닥판 콘크리트를 강재거더 위에 설치할 수 있으며, 다른 방법으로서 강재거더와 콘크리트 바닥판을 제작장에서 미리 합성하여 합성 거더 형태의 세그먼트로 미리 제작한 후 인양, 설치하고 서로 연결하여 상부거더를 형성할 수도 있다.

위에서 설명한 것처럼, 본 발명에서는 사재케이블(110)을 미리 설치해둔 상태에서 세그먼트(300)를 순차적으로 인양하여 결합함으로써 상부거더를 제작하게 되므로, 종래 기술과 달리 세그먼트(300)의 연결과정에서 세그먼트(300)가 캔틸레버 구조를 가지고 있는 기간이 짧게 되며, 따라서 종래 기술과는 달리 별도의 내풍수단이 필요하지 않게 되고 그에 따른 비용도 절감할 수 있게 된다.

도 1a 내지 도 1d는 각각 종래의 캔틸레버식 가설공법에 의하여 사장교를 시공하는 각 단계를 보여주는 개략적인 측면도이다.

도 2 내지 도 15는 각각 본 발명에 따른 사장교 시공방법의 각 단계를 보여주는 개략적인 교량 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 주탑

110 : 사재케이블

200 : 현수케이블

210 : 행어

220 : 정착케이블

300 : 세그먼트

Claims

복수개의 주탑(100)과, 각각의 주탑(100)의 외측에 위치하는 앵커교각(130)을 포함하는 사장교의 시공방법으로서,

주탑(100)을 시공하는 단계;

양쪽 주탑(100) 사이의 주경간과 각 주탑(100)과 앵커교각(130) 사이의 측경간에 연속적으로 현수케이블(200)을 설치하는 단계;

현수케이블(200)에 서로 간격을 두고 수직하게 늘어지도록 복수개의 행어(210)를 설치하는 단계;

종방향으로 주경간과 측경간에 연속하여 길게 연장되는 정착케이블(220)을 행어(210)의 하단부에 결합하고 앵커교각(130)의 상단부와 주탑(100)의 중간에 고정시켜 종방향으로 배치하는 단계;

상부거더를 이루게 되는 세그먼트를 지지할 사재케이블(110)을 주탑(100)의 상단부와 정착케이블(220) 사이에 연결하여 사재케이블 설치 예정 구간에 순차적으로 설치하는 단계;

상부거더를 이루는 세그먼트(300)를 사전 제작한 후 이송하여 상기 각각의 사재케이블(110)에 순차적으로 결합하여 설치하고, 각각의 세그먼트(300)를 종방향으로 이음하여 상부거더를 시공하는 단계; 및

상기 현수케이블(200), 행어 및 정착케이블(220)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무장력 사재케이블 상태의 사장교 시공방법.
제1항에 있어서,

사재케이블(110)의 설치 단계에는,

사재케이블(110)의 하단부를 정착케이블(220)에 연결하기 전에 이루어지는 사재케이블(110)의 상단과 주탑(100)의 상단부 연결을 위해 임시고정용 고리를 이용할 수 있다. 즉, 주탑(100)의 상단부에 임시고정용 고리를 설치하고, 크레인(500)을 이용하여 사재케이블(110)의 상단을 끌어 올려 임시고정용 고리에 걸어서 연결한 후, 인양선(150)을 이용하여 사재케이블(100)을 타측 주탑(100) 방향으로 끌어당긴 후 사재케이블(110)의 하부를 정착케이블(220)에 구비된 정착장치와 연결하며, 사재케이블(110)의 하부가 정착케이블(220)에 연결된 후에는 사재케이블(110)의 상단을 주탑(100)의 영구 정착부에 견고하게 영구 정착시키는 과정이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 무장력 사재케이블 상태의 사장교 시공방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

사재케이블(110)의 설치 단계에서, 사재케이블(110)의 상단과 주탑(100)의 상단부 연결 작업 및 사재케이블(110)의 하단부와 정착케이블(220)의 연결 작업은, 주경간의 중앙부에 있는 사재케이블 설치 구간의 시점에서 주경간의 중앙부로부터 주탑(100) 방향으로, 그리고 앵커교각(130)과 주탑(100) 사이에 위치하는 측경간의 사재케이블 설치 구간의 시점에서 주탑(100) 방향으로 순차적으로 이루어지며, 양쪽 주탑(100)에 대해 번갈아 가며 수행되는 것을 특징으로 하는 무장력 사재케이블 상태의 사장교 시공방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

세그먼트(300)를 설치하여 상부거더를 시공하는 단계에서,

상기 세그먼트(300)는 종방향 길이 50m 내지 70m의 대블럭으로 제작되며;

상기 세그먼트(300)는 주탑(100)에서부터 시작하여 주경간 방향과 측경간 방향으로 각각 순차적으로 양쪽 주탑(100)에 대해 번갈아 가며 사재케이블(110)과 결합하여 설치되는 것을 특징으로 하는 무장력 사재케이블 상태의 사장교 시공방법.
주탑(100)과, 각각의 주탑(100)의 외측에 위치하는 앵커교각(130)을 포함하는 사장교에서 상부거더를 이루는 세그먼트(300)를 지지하는 사재케이블(300)을 무응력 상태로 설치하기 위한 가설케이블로서,

양쪽 주탑(100) 사이의 주경간과 각 주탑(100)과 앵커교각(130) 사이의 측경간에 연속적으로 설치되는 현수케이블(200)과;

상기 현수케이블(200)에 서로 간격을 두고 수직하게 늘어지도록 설치되는 복수개의 행어(210)와;

종방향으로 주경간과 측경간에 연속하여 길게 연장되며 행어(210)의 하단부에 결합되고 앵커교각(130)의 상단부와 주탑(100)의 중간에 고정되어 종방향으로 배치되며, 상단이 주탑(100)에 연결되어 있는 사재케이블(110)의 하단이 연결되어, 세그먼트(300)가 설치되기 전의 상태에서 사재케이블(110)이 무장력 상태로 설치되도록 하는 정착케이블(220)을 포함하여 구성되며;

사재케이블(110)의 설치와 세그먼트(300)의 조립에 의한 상부거더의 설치가 완료되면 철거되는 것을 특징으로 하는 가설케이블.