KR100974306B1 - 교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법 - Google Patents

교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법 Download PDF

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Abstract

거더교 형식으로 시공되는 교량에 있어서, 미관을 위해 설치한 아치형 난간부와 같은 비구조체의 부재를 캔틸레버 구조체로 활용함으로서 사용되는 교량용 거더의 단면을 줄일 수 있어 소수 주형에 의한 교량 시공이 가능하면서도 전체적인 교량의 미관도 향상시킬 수 있는 교량시공방법이 개시된다.
이에 본 발명은 교각으로부터 종방향으로 이격된 위치에 설치된 가로보들과 일체로 연결되어 슬래브 외곽으로 횡방향 돌출되도록 가로보 확장 지지부재를 설치하고, 교각 또는 지점부 가로보에 설치된 지점부 가로보 확장 지지부재에 지지되도록 설치되는 캔틸레버 구조체로서, 교량용 거더가 매달려 설치되도록 종방향으로 연장된 그 하부지지부재가 상기 가로보 확장지지부재의 상면에 연결되도록 세팅되는 지점부 구조물을 설치하고, 상기 가로보 확장 지지부재 및 하부지지부재를 관통하도록 설치된 상향력 도입용 긴장부재에 의하여 교량용 거더에 상향력이 도입되도록 한다.
Figure R1020090086363
케이블, 소수주형, 거더교

Description

교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법{BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING NODE STRUCTURE HANGED WITH GIRDER}
본 발명은 교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 거더교 형식으로 시공되는 교량에 있어서, 미관을 위해 설치한 아치형 난간부와 같은 비구조체를 캔틸레버 구조체로 활용함으로써 사용되는 교량용 거더의 단면을 줄일 수 있어 소수 주형에 의한 교량 시공이 가능하면서도 전체적인 교량의 미관도 향상시킬 수 있는 교량시공방법에 관한 것이다.
장경간의 교량은 구조적 안전뿐 아니라 미관도 중요한 요소의 하나이며 명품교량을 만들기 위하여 그 중요성이 강조되고 있다.
장경간 교량으로 보통 사장교, 현수교가 대표적인데 이러한 교량은 보통 경간장 300m 이상에서 많이 사용되고 있고, 경간장 150m 정도에서는 엑스트라도우즈(Extrodosed)교(케이블로 보강된 거더교)가 대표적이다.
상기 현수교의 경우는 도 1a와 같이 최소 2개의 주탑(10)을 세우고 대단면의 케이블(20)로 주탑을 연결한 후 상기 케이블(20)과 슬래브(30)를 행거케이블(40)로 연결하는 구조로써 슬래브에 수평력은 발생하지 않으나 역시 주탑공사비가 과대하며, 또한 대단면 케이블의 재료비 및 설치비가 고가라는 문제점이 있다.
상기 사장교 또는 엑스트라도우즈(Extrodosed)교는 도 1b 및 도 1c와 같이 교량 지점부에 주탑(10)을 세우고 주탑(10)에서 대칭으로 케이블(20)를 이용하여 슬래브(30)를 매다는 형식이며, 상기 케이블(20)을 경사지게 연결시킴으로써 슬래브에 수직력과 수평력이 발생한다.
이에 사장교 또는 엑스트라도우즈(Extrodosed)교는 상기 수직력에 의하여 교량슬래브 또는 주거더에 상향력이 발생하므로 교량슬래브 또는 주거더의 단면을 줄일수 있고 장경간화가 가능하다.
이때 교량슬래브 또는 주거더를 들어 올렸던 수직력 만큼 반대방향의 수직력은 주탑을 통해서 하부(교량하부구조)로 전달되기 때문에 주탑의 단면이 수직력을 견딜수 있도록 어느 일정규모가 되어야 하며,
상기 수평력에 의하여 교량슬래브에 압축응력이 발생하므로 교량슬래브에 과도한 압축력이 발생하지 않도록 주탑의 높이를 크게하여 수평분력으로 발생하는 수평력을 조절하게 되므로 주탑이 높으면서 단면이 크므로 주탑의 공사비가 많아 전체 공사비가 증가하는 문제가 발생하게 된다.
나아가, 경간장 50∼80m 정도에서는 소수주형교, 강교, 트러스교, 강합성교(국내 대표적인 교량형식으로 PCT교량, TU교량)등이 있다.
종래의 경간장 50∼80m 교량은 거더형식을 시공할 경우 미관면에서 평범하기 때문에 미관을 살리기 위하여 사장교 형식이나 트러스 형식으로 시공하기도 하지만 이러한 형식은 너무 고가이며 유지관리에 어려움이 있다. 즉, 사장교 형식은 케이블 장력을 주기적으로 점검하여야 하며, 트러스교는 부재에 볼트가 너무 많아 볼트풀림을 전부 점검하는데 많은 시간과 인력이 소요된다.
이에 경간장 50∼80m 정도에서는 강재 거더교, 트러스교도 많이 적용되고 있으나, 강재 거더교 형식은 공사비측면에서 유리하여 많이 사용되고 있으나 미관적인 측면에서 단조롭다는 문제점이 있었다.
이에 경간장 50∼80m 교량은 보통 거더교 방식이 가격면에서 경제적이므로 많이 사용되고 있으나 미관을 위하여 보통 보도 외측에 난간부를 아치형으로 제작하기도 하며, 지역의 상징물을 부착하는 등 여러 방법이 사용되고 있다.
하지만 이러한 아치형 난간부등은 모두 전부 비구조체로서 주거더의 단면감소 효과면에서는 오히려 사하중으로 작용하므로 거더의 단면이 커지는 문제점이 있어, 경간장 50∼80m 정도에 사용되는 거더교에 있어 보다 경제적이면서도 경관설계가 가능한 거더교 시공방법 개발에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이었다.
이에 본 발명은 지점부에 설치된 경관용 구조체(아치형 난간 등)를 캔틸레버 구조체인 지점부 구조물로 이용하여 거더 단면을 최적화하여 시공성을 증진시키면서도 소수 주형에 의하여 전체 공사비를 절감할 수 있고, 교량의 미관도 아름답게 시공(경관설계)할 수 있는 거더교 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은
교각(300)으로부터 종방향으로 이격된 위치에 설치된 가로보들(230)과 일체로 연결되어 슬래브(400) 외곽으로 횡방향 돌출되도록 가로보 확장 지지부재(240)를 설치하고,
교각(300) 또는 지점부 가로보(210)와 일체로 연결되어 슬래브(400) 외곽으로 횡방향 돌출되도록 형성된 지점부 가로보 확장 지지부재(220)에 지지되도록 설치된 캔틸레버 구조체로서, 교량용 거더(200)가 매달려 설치되도록 종방향으로 연장된 하부지지부재(120)가 상기 가로보 확장 지지부재들(240)의 상면에 연결되도록 세팅되는 지점부 구조물(100)을 설치하고,
상기 가로보 확장 지지부재(240)로부터 지점부 구조물(100)의 하부지지부재(120)에 상향력 도입용 긴장부재(510)를 설치하여 지점부 구조물에 매달린 교량용 거더에 상향력이 도입되도록 하였다.
즉, 종전에 비구조체로서 지점부에 설치되는 경관용 구조체를 실제 구조적 기능을 가진 캔틸레버 형태의 지점부 구조물로 설치될 수 있도록,
상기 지점부 구조물은 교각에서 지지되어 설치되도록 하고 예컨대 그 양 단부가 상기 교각으로부터 종방향으로 이격된 위치에서 가로보 확장 지지부재에 의하여 교량용 거더에 연결되도록 한 상태에서, 상향력 도입용 긴장부재에 의하여 긴장력이 지점부 구조물에 도입되도록 함으로서 상기 지점부 구조물의 양 단부에 연결된 교량용 거더도 함께 상방향으로 들어올려져, 종래 거더교에 있어 지점부에서 발생하는 하중에 의한 휨 모멘트를 감소시킬 수 있도록 하여, 사용되는 교량용 거더의 단면설계를 최적화 할 수 있도록 한 것이다.
이때 상기 지점부 구조물(100)은 상방으로 연장된 빔 형태의 중앙지지부재(110); 상기 중앙지지부재 하부 또는 하단부를 교차하여 종방향으로 연장되어 가로보 확장 지지부재(240)의 상면에 연결되는 빔 형태의 하부지지부재(120); 및 상기 중앙지지부재의 상단부와 하부지지부재의 양 단부를 연결하는 아치부재 또는 상기 중앙지지부재의 상단부와 하부지지부재의 양 단부를 연결하는 트러스부재인 상부지지부재(130);를 포함하여 이루어지게 된다.
본 발명에 의하여 종래 경간장 50∼80m 정도에 사용되는 거더교 형식에 있어서, 최근 경관설계에 의한 요구를 충족시킬 수 있으면서도 거더단면을 최적화 할 수 있어 소수 주형에 의한 교량 시공이 가능하게 된다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
<본 발명의 지점부 구조물의 작용>
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 작용을 교량에 발생하는 휨 모멘트도(BMD)를 기준으로 도시한 한것이다.
먼저 도 2a는 3경간의 거더교를 정면도로 도시한 것인데, 3개의 거더(200)가 지점부1,2(310)에 위치한 교각(300)에 단부가 지지되어 종방향으로 연장됨으로서 설치되고 있음을 알 수 있으며, 상기 거더(200)들 상부에는 슬래브(400)가 형성되어 있음을 알 수 있다.
이에 거더(200), 슬래브(400)의 자중, 중분대, 포장층과 같은 2차 고정하중 및 교통하중과 같은 활하중이 작용하게 되면, 상기 교량에는 상기 지점부1,2(310)를 기준으로 최대 휨 정모멘트(M1), 최대 휨 부모멘트(M2)가 연속되는 포물선 형태 의 휨 모멘트가 발생됨을 알 수 있다.
이에 상기 거더(200) 및 슬래브(400)의 설계는 최대 휨 모멘트들을 기준으로 그 단면을 결정하는 것이 통상적이므로, 상기 최대 휨 모멘트의 크기를 줄일 수 있다면 거더 및 슬래브의 단면설계를 최적활 수 있게 된다.
이에 본 발명은, 종래 교각(300)에 비구조체로 설치되는 구조물을 캔틸레버 형태의 구조체로 작용하도록 함으로서, 지점부(310)에 발생하는 최대 휨 부모멘트(M2)의 반대방향으로 작용하는 휨 모멘트를 발생시켜 상기 최대 휨 부모멘트(M2) 및 휨 정모멘트(M1)이 감소되도록 하였다.
즉, 도 2b와 같이 교각(300)에 예컨대 캔틸레버 형태의 지점부 구조물(100)이 지지되도록 설치하고, 상기 지점부 구조물(100)의 양 단부를 교량용 거더(200)에 연결시켜 교량용 거더가 상기 지점부 구조물에 매달리도록 하였다.
말하자면 교각을 기준으로 교량용 거더(200)가 지점부 구조물(100)에 캔틸레버 형태로 형성되도록 함을 알 수 있다.
이에 지점부 구조물(100)과 교량용 거더(200)의 연결부위에서 상향력 도입용 긴장부재(510)를 이용하여 상방향으로 긴장력을 도입시켜 상기 연결부위에서 하방향으로 반력(P)이 발생되어 최대 휨 부모멘트(M2)의 반대방향으로 작용하는 휨 모멘트(M3)가 도입되도록 한 것이다.
이에 도 2b와 같이 상기 최대 휨 부모멘트(M2)의 반대방향으로 작용하는 휨 모멘트(M3)도를 확인할 수 있다.
즉, 당초 도 2a에 의한 최대 휨 부모멘트(M2) 및 휨 정모멘트(M1)는 그 반대 반향으로 작용하는 도 2b에 의한 상기 휨 모멘트(M3)에 의하여,
도 2c와 같이 그 크기(M11,M22)가 현저하게 작아지게 됨을 알 수 있으며, 이러한 상태를 기준으로 교량용 거더를 설계하면 그 단면은 적어도 도 2a에 의한 최대 휨 모멘트들을 기준으로 설계하는 것과 대비하여 훨씬 효율적이고 경제적이게 될 것이다.
이로서, 상기 지점부 구조물(100)에 의한 상기 휨 모멘트(M3)는 교각(300)을 통하여 교량하부구조에 전달되는데, 이에 지점부 구조물(100)이 교각(300)에 고정단 형태로 설치할 수 도 있으나, 바람직 하게는 가동단인 힌지구조로 지점부 구조물(100)이 교각(300)에 설치되도록 한다.
이에 본 발명은 상기 도 2b에 의한 최대 휨 부모멘트(M2)의 반대방향으로 작용하는 휨 모멘트(M3)를 발생시키기 위하여 종전 비구조체로 교각에 설치되는 구조물이 캔틸레버 형태의 구조체로서 작용하도록 하는 지점부 구조물(100)을 그 핵심적 구성으로 함을 알 수 있으므로 이하 상기 지점부 구조물(100)의 실시예들을 살펴본다.
<지점부 구조물(100), 실시예 1>
상기 지점부 구조물(100)은 크게 중앙지지부재(110), 하부지지부재(120) 및 상부지지부재(130)로 크게 구분되는 캔틸레버 구조체로서 교각(300)에 캔틸레버 형태로 지지되도록 설치된다.
또한 전체적인 형태는 미관을 고려한 아치구조물 또는 트러스 구조물 형태로 제작되어 설치된다.
먼저 아치구조물 형태로서 완성된 상태의 지점부 구조물(100)를 정면도로 도시한 것이 도 3이며, 도 3에 의한 지점부 구조물(100)의 단면도들을 도시한 것이 및 도 4a(도 3의 A-A 단면도), 도 4b(도 3의 B-B 단면도), 도 4c(도 3의 C-C 단면도 중 좌측도면)이며, 실시예 1에 의한 지점부 구조물(100)의 설치사시도를 도시한 것이 도 5a이다.
먼저, 상기 지점부 구조물(100)은 도 3과 같이 중앙부지지부재(110), 하부지지부재(120) 및 상부지지부재(130)가 일체로 제작된 구조물로서 교각(300)에 지지되도록 설치된다.
또한, 상기 지점부 구조물(100)을 교각(300)에 안정적으로 설치하기 위하여 교각 상부에는 도 4c와 같이 교량용 거더(200) 사이에 횡방향으로 지점부 가로보(210)를 설치하고,
또한 도 4a 및 도 4b와 같이 상기 지점보 가로보(210)로부터 종방향으로 이격된 가로보(230)들을 설치한다.
보다 상세하게는 지점부 구조물(100)은 도 4c 및 도 5a와 같이, 지점부 가로보(210)에 형성된 지점부 가로보 확장 지지부재(220)에 의하여 중앙지지부재(110)가 교각(300)에 지지되도록 설치되며, 교각(300)을 기준으로 상기 중앙지지부재(100)의 하단부에 종방향으로 연장되는 하부지지부재(120)에 의하여 교각(300)에 캔틸레버 구조체로 설치된다.
이때, 상기 지점부 구조물(100)을 구성하는 하부지지부재(120)는 도 4a 및 도 4b와 같이 가로보(230)에 형성된 가로보 확장 지지부재들(240)에 의하여 안정적 으로 지지되면서, 도 5a와 같이 교량용 거더(200)가 가로보(230)에 형성된 가로보 확장 지지부재(240)에 의하여 하부지지부재(120)의 단부에 연결되어 매달려 설치되도록 한다.
이에 상기 중앙지지부재(110)의 설치형태를 살펴보면, 도 4c 및 도 5a와 같이 전체적으로 역 ㄷ자형태로 형성되는 중앙부지지부재(110)는 H형강과 같은 빔 부재인 양 수직부재(111)와 상기 양 수직부재(111) 상단을 횡방향으로 연결하는 H형강과 같은 빔 부재인 상부수평부재(112)로 구성된다.
이때, 상기 양 수직부재(111)가 교각(300)의 상면에 고정 또는 힌지상태(미도시)로 설치되며, 도 4c(좌측도면)와 같이 수직부재(111)가 슬래브(400)의 외측으로 형성되도록 한다.
이때 상기 양 수직부재(111)는 슬래브(400)의 형성 높이보다 더 상방으로 연장되도록 하는데, 그 형성 높이는 교량용 거더의 설치개수 및 작용하중의 크기 등을 고려하여 조정하되, 종래 현수교, 사장교 또는 엑스트라도우즈(Extrodosed)교에 설치되는 주탑보다는 훨씬 작은 높이로 형성되도록 하여 경제성 및 시공성을 확보할 수 있도록 하게 된다.
상기 중앙지지부재(110)를 구성하는 양 수직부재(111)의 하단부를 수평으로 교차하여 종방향으로 지점부(310)보다 더 연장되도록 형성되는 부재가 하부지지부재(120)이다.
이러한 하부지지부재(120)도 H형강과 같은 빔 부재로 형성시키게 되며, 양 수직부재(111)의 하단부에 교차되도록 각각 설치된다.
이에 교각(300)의 상면에 중앙지지부재(110)와 하부지지부재(120)의 교차부위가 지지되도록 해야 하는데, 도 4c(좌측도면)와 같이 교각의 폭(B)이 작을 경우에는 상기 교차부위가 교각(300) 상면에 직접 지지할 수 없어 교각(300) 상부에 설치되는 지점부 가로보(210)를 이용하게 된다.
즉, 도 4c와 같이 교각(300) 상부에 위치하는 교량용 거더(200)의 지점부 가로보(210)로부터 슬래브(400) 외곽으로 돌출되도록 연장 설치되는 지점부 가로보 확장 지지부재(220)를 이용하게 된다.
이에 도 5a와 같이 상기 지점부 가로보 확장 지지부재(220)의 상면에 중앙지지부재(110)와 하부지지부재(120)의 교차부위(C)가 예컨대 연결볼트 및 너트와 같은 연결구로 연결되도록 하여 본 발명의 지점부 구조물(100)이 교각(300)에서 지지되어 설치되도록 한다.
이러한 하부지지부재(120)는 교각(300)을 기준으로 도 4a 및 도 4b와 같이 양 측 종방향으로 이격되어 설치된 가로보(230)에 각각 설치된 가로보 확장 지지부재들(240)에 의하여 지지되도록 설치되며 이로서 지점부 구조물(100)이 안정적으로 그 위치가 세팅되도록 하게 된다.
특히 도 5a와 같이 하부지지부재(120)의 양 단부(D)에는 후술되는 상향력 도입용 긴장부재(510)가 설치된다.
나아가 상기 하부지지부재(120)의 양 단부(D)들과 수직부재(111)들의 상단부를 H형강과 같은 빔 부재를 아치형태로 연결되도록 하는 것이 상부지지부재(130)이다.
이러한 상부지지부재(130)는 하부지지부재(110)로 전달되는 하중을 중앙지지부재(110)로 전달하는 역할을 하게 되며, 상기 상부지지부재와 하부지지부재 사이에는 도 3과 같이 행커케이블(140)을 더 설치하여 하중의 분산 전달이 용이하도록 할 수 있다.
이때 상기 중앙지지부재(110), 하부지지부재(120), 상부지지부재(130) 및 행거케이블(140)은 각각 따로 설치되는 것이 아니라, 일체로 먼저 제작하여 교각(300)에 설치되도록 한 후에, 상기 하부지지부재(120)를 지점부 가로보 확장 지지부재 및 가로보 확장 지지부재(220,240)들을 이용하여 교량용 거더(200)에 연결되도록 한다.
이와같이 설치되는 지점부 구조물(100)을 교각(300)에 지지되도록 설치하고 교량용 거더(200)가 지점부 구조물의 하부지지부재에 의하여 연결되도록 하게 되면, 교량용 거더(200)가 지점부 구조물(100)에 매달려 설치되도록 함을 알 수 있다.
즉, 지점부 구조물(100)의 중앙지지부재(110)를 기준으로 교량용 거더(200)가 지점부 구조물(100)에 캔틸레버 구조체 형태로 형성되도록 함을 알 수 있다.
이에 도 2c와 같이 상기 하부지지부재(120)에 연결된 교량용 거더(200)를 상방향으로 인상시켜 지점부(310)에 발생하는 휨 부모멘트(M2,M3)를 감소시키기 위하여 설치되는것이 상향력 도입용 긴장부재(510)이다.
즉, 도 3, 도 4a와 같이 상기 상향력 도입용 긴장부재(510)는 지점부 구조물(100)의 하부지지부재(120)의 양 단부(D)와 가로보 확장 지지부재(240)를 상하로 관통하여 설치되는 강봉과 같은 긴장재(511)와 상기 긴장재(511)를 긴장, 정착시키기 위한 정착부재(512)로 크게 구성된다.
예컨대, 도 4a와 같이 상기 긴장재(511)의 하단부를 가로보 확장 지지부재(240)의 하단에 고정시켜 가로보 확장 지지부재(240)를 관통하여 그 상단부가 하부지지부재(120)를 관통하여 연장되도록 하고, 상기 하부지지부재(120)의 상부면 관통부위에서 정착너트와 같은 정착부재(512)를 이용하여 긴장후 정착되도록 하게 된다.
이로서 상향력 도입용 긴장부재(510)의 상방향 긴장, 정착에 의하여 교량용 거더(200)는 상방으로 인상될 수 있으며, 이에 반력의 형태로 상기 하부지지부재(120)와 가로보 확장 지지부재(240)의 연결부위에는 하방향 반력(P)이 발생하게 된다.
상방향 긴장력에 의하여 교량용 거더(200)는 도 2b와 같은 휨 정모멘트(M3)가 발생되며, 이러한 지점부(310)의 휨 정모멘트(M3)는 도 2a와 같은 최대 휨 정모멘트(M1)와 휨 부모멘트(M2)를 감소시키는 역할을 하여 이를 기준으로 단면 설계되는 교량용 거더(200)의 단면크기를 최적화 할 수 있게 됨을 알 수 있다.
나아가, 지점부 구조물(100)에 있어 상부지지부재(130)의 경우 아치형태로 형성됨을 알 수 있는데, 반력 P에 의하여 상부지지부재(130)는 인장력이 일정하게 작용하게 된다.
이에 상기 인장력에 대항할 수 있는 압축력을 도입한다면, 지점부 구조물(100) 설계 시 필요한 H형강의 단면을 최적활 할 수 있게 됨을 알 수 있다.
이를 위해 본 발명은 도 6과 같이 상기 상부지지부재(130)에 예컨대 그 외부에 설치되는 긴장재 및 정착장치(600)를 추가로 설치하여, 상기 상부지지부재(130)에 프리스트레스가 도입되도록 한다.
결국, 상기 프리스트레스 도입에 의하여 지점부 구조물을 구성하는 중앙지지부재, 하부경사부재, 상부경사부재의 단면을 최적화할 수 있게 된다.
< 지점부 구조물(100), 실시예 2>
상기 실시예 2와 실시예 1은 지점부 구조물(100)를 지점부(310)에 위치한 교각(300)에 설치할 때, 지점부 구조물을 구성하는 중앙지지부재(110)의 설치방식에 차이가 있다.
즉, 실시예 1은 교각(300)의 폭(B)이 작아 지점부 구조물(100)을 교각(300) 상면에 직접 설치할 수 없는 반면, 실시예 2는 도 4c(우측도면)과 같이 상기 교각(300)의 상면 횡방향 폭(B)이 커서 상기 지점부 구조물(100)을 직접 교각(300)에 설치할 수 있는 경우이다.
이에 실시예 2의 경우에는 실시예 1의 지점부 가로보 확장 지지부재(220) 사용이 배제된다.
실시예 2에 대한 도면은 역시 아치구조물 형태로서 완성된 상태의 지점부 구조물(100)를 정면도로 도시한 것이 도 3, 도 3에 의한 지점부 구조물(100)의 단면도들을 도시한 도 4a(도 3의 A-A 단면도), 도 4b(도 3의 B-B 단면도), 도 4c(도 3의 C-C 단면도 중 우측도면), 도 5b 및 도 6을 기준으로 살펴본다.
역시, 상기 지점부 구조물(100)은 도 3과 같이 중앙부지지부재(110), 하부지 지부재(120) 및 상부지지부재(130)가 일체로 제작된 구조물로서 교각(300)에 설치된다.
또한, 교각 상부에는 도 4c와 같이 교량용 거더 사이에 횡방향으로 지점부 가로보(210)를 설치하고, 도 4a 및 도 4b와 같이 상기 지점보 가로보(210)로부터 종방향으로 이격된 가로보(230)들을 설치한다.
보다 상세하게는 지점부 구조물(100)은 도 4c 및 도 5b와 같이, 중앙지지부재(110)가 교각(300)에 직접 지지되도록 설치되며, 역시 교각(300)을 기준으로 상기 중앙지지부재(100)의 하단에 교차되어 종방향으로 연장되는 하부지지부재(120)에 의하여 교각(300)에 캔틸레버 형태로 설치된다.
이때, 상기 지점부 구조물(100)을 구성하는 하부지지부재(120)는 도 4a 및 도 4b와 같이 가로보(230)에 형성된 가로보 확장 지지부재(240)에 의하여 안정적으로 지지되면서, 도 5b와 같이 교량용 거더(200)가 상기 가로보 확장 지지부재(240)에 의하여 하부지지부재(120)에 연결되어 매달려 설치되도록 한다.
이에 상기 중앙지지부재(110)의 설치형태를 살펴보면, 도 4c(우측도면) 및 도 5b와 같이 전체적으로 역 ㄷ자형태로 형성되는 중앙부지지부재(110)는 H형강과 같은 빔 부재인 양 수직부재(111)와 상기 양 수직부재(111) 상단을 횡방향으로 연결하는 H형강과 같은 빔 부재인 상부수평부재(112)로 구성된다.
이때, 상기 양 수직부재(111)가 교각(300)의 상면에 직접 고정 또는 힌지상태(미도시)로 설치되며, 도 4c(우측도면)와 같이 수직부재(111)가 슬래브(400)의 외측으로 형성되도록 한다.
이때 상기 양 수직부재(111)는 역시 슬래브(400)의 형성 높이보다 더 상방으로 연장되도록 하는데, 그 형성 높이는 교량용 거더의 설치개수 및 작용하중의 크기 등을 고려하여 조정하되, 종래 현수교, 사장교 또는 엑스트라도우즈(Extrodosed)교에 설치되는 주탑보다는 훨씬 작은 높이로 형성되도록 하여 경제성 및 시공성을 확보할 수 있도록 하게 된다.
상기 중앙지지부재(110)를 구성하는 양 수직부재(111)의 하단을 수평으로 교차하여 종방향으로 지점부(310)보다 더 연장되도록 형성되는 부재가 하부지지부재(120)이다.
이러한 하부지지부재(120)도 H형강과 같은 빔 부재로 형성시키게 되며, 양 수직부재(111)의 하단부에 각각 설치된다.
이에 교각(300)의 상면에 중앙지지부재(110)의 하단부가 직접 지지되도록 한다.
즉, 실시예 2는 중앙부지지부재(110)의 위치가 교각(300) 상면에 위치할 수 있기 때문에 실시예 1과 같이 지점부 가로보(210)에 설치된 지점부 가로보 확장 지지부재(220)를 이용하지 않음을 알 수 있다.
이러한 하부지지부재(120)는 교각(300)을 기준으로 도 4a 및 도 4b와 같이 양 측 종방향으로 이격되어 설치된 가로보(230)에 각각 설치된 가로보 확장 지지부재(240)에 의하여 역시 지지되도록 설치되며 이로서 지점부 구조물(100)이 안정적으로 그 위치가 세팅되도록 하게 된다.
역시 도 5b와 같이 하부지지부재(120)의 양 단부(D)에는 후술되는 상향력 도 입용 긴장부재(510)가 설치된다.
나아가 상기 하부지지부재(120)의 양 단부(D)들과 수직부재(111)들의 상단부를 H형강과 같은 빔 부재를 아치형태로 연결되도록 하는 것이 상부지지부재(130)이다.
이러한 상부지지부재(130)는 하부지지부재(110)로 전달되는 하중을 중앙지지부재(110)로 전달하는 역할을 하게 되며, 상기 상부지지부재와 하부지지부재 사이에는 도 3과 같이 행커케이블(140)을 더 설치하여 하중의 분산 전달이 용이하도록 할 수 있다.
이때 역시 상기 중앙지지부재(110), 하부지지부재(120), 상부지지부재(130) 및 행거케이블(140)은 각각 따로 설치되는 것이 아니라, 일체로 먼저 제작하여 교각(300)에 설치되도록 한 후에, 상기 하부지지부재(120)를 가로보 확장지지부재(240)를 이용하여 교량용 거더(200)에 연결되도록 한다.
이와같이 설치되는 지점부 구조물(100)을 교각(300)에 지지되도록 설치하고 교량용 거더(200)가 지점부 구조물의 하부지지부재에 의하여 연결되도록 하게 되면, 교량용 거더(200)가 지점부 구조물(100)에 매달려 설치되도록 함을 알 수 있다.
즉, 지점부 구조물(100)의 중앙지지부재(110)를 기준으로 교량용 거더(200)가 지점부 구조물(100)에 캔틸레버 형태로 형성되도록 함을 알 수 있다.
이에 도 2c와 같이 상기 하부지지부재(120)에 연결된 교량용 거더(200)를 상방향으로 인상시켜 지점부(310)에 발생하는 휨 부모멘트(M2,M3)를 감소시키기 위하 여 설치되는것이 상향력 도입용 긴장부재(510)가 실시예 1과 동일하게 설치된다.
또한 역시 도 6과 같이 상기 상부지지부재(130)에 예컨대 그 외부에 길이방향을 따라 설치되는 긴장재 및 정착장치(600)를 추가로 설치하여, 상기 상부지지부재(130)에 프리스트레스가 도입되도록 한다.
결국, 상기 프리스트레스 도입에 의하여 지점부 구조물을 구성하는 중앙지지부재, 하부경사부재, 상부경사부재의 단면을 최적화할 수 있게 된다.
<지점부 구조물의 변형예들>
도 7은 본 발명에 의한 지점부 구조물(100)의 변형예들(100a)을 도시한 것이다.
도 7의 경우 중앙지지부재(110a)와 하부지지부재(120a)는 위에서 살펴본 실시예 1,2에서 살펴본 것과 동일하며, 다른 점은 역시 상부지지부재(130a)의 설치형태라 할 수 있다.
즉, 상기 실시예 1,2에서 살펴본 상부지지부재(130a)는 아치형태로 형성되는 반면, 도 7에 의한 상부지지부재(130a)는 상방 및 하방의 경사재(131a)가 연속으로 형성되며, 상기 경사재(131a) 상부에는 상부수평재(132a)가 직선형태로 형성되어, 본 발명의 지점부구조물(100)이 전체적으로 사각 트러스 형태로 제작될 수 있음을 알 수 있다.
결국, 상기 프리스트레스 도입에 의하여 지점부 구조물을 구성하는 중앙지지부재, 하부경사부재, 상부경사부재의 단면을 최적화할 수 있게 된다.
<지점부 구조물와 슬래브의 설치순서에 따른 지점부 구조물의 단면설계예>
본 발명의 지점부 구조물은 캔틸레버 구조체로 설치되기 때문에 교량용 거더에 작용하중을 기준으로 그 단면설계가 이루어질 수 있다.
예컨대, 본 발명의 지점부 구조물(100)을 교량용 거더(200)를 설치한 후에 바로 교량용 거더가 매달리도록 세팅하고, 상향력 도입용 긴장부재(510)에 의하여 교량용 거더(200)에 상향력이 도입되도록 하는 경우에는, 그 단면 설계를 교량용 거더(200)의 자중을 기준으로 단면설계를 최적화하여, 상기 교량용 거더(200) 설치 이후에 추가적으로 시공되는 슬래브(400) 자중, 중분대 등에 의한 2차 고정하중, 활하중 등이 지점부 구조물(100)를 경유하여 교량하부구조에 분배되도록 할 수 있고,
지점부 구조물(100)을 교량용 거더(200)와 슬래브(400)를 설치한 후에 교량용 거더가 매달리도록 세팅하고, 상향력 도입용 긴장부재(510)에 의하여 교량용 거더(200)에 상향력이 도입되도록 하는 경우에는, 그 단면 설계를 교량용 거더(200)와 슬래브의 자중을 기준으로 단면설계를 최적화하여, 상기 교량용 거더(200)와 슬래브 설치 이후 중분대 등에 의한 2차 고정하중, 활하중 등이 지점부 구조물(100)를 경유하여 교량하부구조에 분배되도록 할 수 있다.
나아가, 상기 상향력 도입용 긴장부재(510)에 의하여 교량용 거더(200)에 상향력이 도입되도록 하는 시점 및 횟수도 지점부 구조물(100)의 최적화 설계에 맞도록 교량시공순서에 따라 다양하게 조정할 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 지점부 구조물(100)에 의하여 최대 휨 부모멘트(M2)가 감소된 휨 부모멘트(M22)를 보다 상세하게 도시한 것인데, 가로보 확장 지지부 재(240)가 슬래브(400)의 지점부 역할을 할 수 있어 슬래브(400)에 의한 휨 부모멘트를 효과적으로 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 종래 현수교, 사장교 및 엑스트라도우즈(Extrodosed)교의 정면도,
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 교량의 휨 모멘트도,
도 3은 본 발명의 지점부 구조물의 정면도,
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 도 3의 A-A,B-B 및 C-C의 단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 지점부 구조물의 설치사시도,
도 6은 본 발명의 긴장재 및 정착장치가 설치된 지점부 구조물의 정면도,
도 7은 본 발명의 지점부 구조물을 구성하는 상부지지부재의 변형예이다.
도 8은 본 발명의 지점부 구조물에 의한 교량의 최종 휨 모멘트도이다.
<주요 도면부호의 간단한 설명>
100: 지점부 구조물 110: 중앙지지부재
120: 하부지지부재 130: 상부지지부재
200: 교량용 거더 220:지점부 가로보 확장지지부재
240: 가로보 확장지지부재 300: 교각
310: 지점부 400: 슬래브
510: 상향력 도입용 긴장부재
511: 긴장재 512: 정착장치
600: 긴장재 및 정착장치

Claims (5)

  1. 교각(300)으로부터 종방향으로 이격된 위치에 설치된 가로보들(230)과 일체로 연결되어 슬래브(400) 외곽으로 횡방향 돌출되도록 가로보 확장 지지부재(240)를 설치하고,
    교각(300)에 지지되도록 설치된 캔틸레버 구조체로서, 상기 교각 상면에 직접 지지되어 상방으로 연장된 빔 형태의 중앙지지부재(110); 상기 중앙지지부재 하부를 교차하여 종방향으로 연장되어 가로보 확장 지지부재(240)의 상면에 연결되는 빔 형태의 하부지지부재(120); 및 상기 중앙지지부재의 상단부와 하부지지부재의 양 단부를 연결하는 아치부재 또는 상기 중앙지지부재의 상단부와 하부지지부재의 양 단부를 연결하는 트러스부재인 상부지지부재(130);를 포함하며, 종방향으로 연장된 하부지지부재(120)가 상기 가로보 확장 지지부재(240)의 상면에 연결되도록 지점부 구조물(100)을 설치하고,
    상기 가로보 확장 지지부재(240)로부터 지점부 구조물에 상향력 도입용 긴장부재(511)를 설치하는 단계를 포함하는 교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법.
  2. 교각(300) 상부에 설치된 지점부 가로보(210)와 일체로 연결되어 슬래브(400) 외곽으로 횡방향 돌출되도록 형성된 지점부 가로보 확장 지지부재(220)와 교각(300)으로부터 종방향으로 이격된 위치에 설치된 가로보들(230)과 일체로 연결되어 슬래브(400) 외곽으로 횡방향 돌출되도록 가로보 확장 지지부재(240)를 각각 설치하고,
    상기 지점부 가로보 확장 지지부재(220)에 지지되도록 설치된 캔틸레버 구조체로서, 상기 지점부 가로보 확장 지지부재(220)의 상면에 지지되어 상방으로 연장된 빔 형태의 중앙지지부재(110); 상기 중앙지지부재 하단부를 교차하여 종방향으로 연장되어 가로보 확장 지지부재들(220,240)의 상면에 연결되는 빔 형태의 하부지지부재(120); 및 상기 중앙지지부재의 상단부와 하부지지부재의 양 단부를 연결하는 아치부재 또는 상기 중앙지지부재의 상단부와 하부지지부재의 양 단부를 연결하는 트러스부재인 상부지지부재(130);를 포함하며, 종방향으로 연장된 하부지지부재(120)가 상기 가로보 확장 지지부재(240)의 상면에 연결되도록 지점부 구조물(100)을 설치하고,
    상기 가로보 확장 지지부재(240)로부터 지점부 구조물에 상향력 도입용 긴장부재(510)를 설치하는 단계를 포함하는 교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 슬래브(400)는
    상기 지점부 구조물(100)이 설치된 상태에서 상기 상향력 도입용 긴장부재(511)에 의하여 교량용 거더에 상향력이 도입되도록 한 이후에 교량용 거더 상부 에 설치되도록 하거나,
    상기 지점부 구조물(100)이 설치된 상태에서 먼저 교량용 거더 상부에 슬래브(400)를 설치한 후에 상기 상향력 도입용 긴장부재(511)에 의하여 교량용 거더에 상향력이 도입되도록 교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 상부지지부재(130)에는 그 길이방향을 따라 긴장재 및 정착장치(600)를 설치하여 상부지지부재(130)에 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계가 추가되는 교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 중앙지지부재(110)는 교각(300) 또는 지점부 가로보 확장지지부재(220)에 고정 또는 힌지 상태로 지지되도록 한 교량용 거더가 매달려 설치되는 지점부 구조물을 이용한 교량시공방법.
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