KR100996407B1 - 합성거더 교량의 유지관리 장치 및 이를 적용할 수 있도록하는 교량구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강재거더의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트와 상기 강재거더의 상부플랜지를 감싸는 바닥판 콘크리트를 구비한 합성거더 교량의 유지관리 장치 및 이를 적용한 교량 구조에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 강재거더의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트와 상기 강재거더의 상부 플랜지를 감싸는 바닥판 콘크리트를 구비한 합성거더 교량의 양 단부로부터 각각 소정거리 이격된 위치에 설치되어 교량의 사용 중 필요한 경우에 압축응력을 추가로 도입하는 교량의 유지관리 장치로서, 상기 케이싱 콘크리트의 양 측면과 접하도록 설치된 측면부재와, 상기 측면부재와 연결되면서 동시에 상기 케이싱 콘크리트의 하면에 접하도록 설치된 하면부재를 구비한 고정 브라켓과; 상기 합성거더의 양 단부로부터 소정거리 이격된 위치의 복부에 교축 직각방향으로 미리 형성된 관통공을 관통하도록 상기 고정 브라켓을 연결하고 긴장되는 것에 의하여 상기 한 쌍의 측면부재가 상기 케이싱 콘크리트의 양 측면에 각각 밀착되도록 하는 제1긴장강봉과; 상기 고정 브라켓에 고정되어, 상기 케이싱 콘크리트의 교축 방향을 따라 설치된 긴장재를 긴장하여 정착시키도록 설치된 정착구를; 포함하여 구성하되, 상기 고정 브라켓과 상기 제1긴장강봉과 상기 긴장재와 상기 정착구는 상기 합성거더의 사용 중 필요시에 설치되어, 제1긴장 강봉의 전단력에 의해서 고정 브라켓이 합성 거더에 고정 지지될 뿐만 아니라, 고정 브라켓의 측면부재와 케이싱 콘크리트의 양측면 사이의 마찰력에 의하여 고정 브라켓이 보다 견고하게 고정 지지되도록, 상기 고정 브라켓과 상기 제1 긴장 강봉과 상기 정착구를 상기 합성거더의 사용 중 필요시 상기 합성거더를 손상시키지 않도록 설치하여, 상기 긴장재를 긴장하여 상기 정착구에 고정시키는 것에 의하여 상기 합성거더 교량에 압축응력을 도입하여 내하력을 증가시키는 유지관리를 행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 유지관리 장치 및 이를 적용할 수 있도록 하는 교량 구조를 제공한다.

교량, 유지 보수, 압축 응력, 고정 브라켓, 관통공, 긴장 강봉

Description

합성거더 교량의 유지관리 장치 및 이를 적용할 수 있도록 하는 교량구조{MAINTENANCE APPARATUS FOR COMPOSITE GIRDER BRIDGE AND BRIDGE STRUCTURE WHICH SAME CAN BE APPLIED}

본 발명은 합성거더 교량의 유지관리 장치 및 이를 적용할 수 있도록 하는 교량 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 교량의 사용 중 내하력이 감소하거나 교량의 등급이 상향 조정됨에 따라 합성거더 교량 상부구조의 중립축 하부에 위치한 콘크리트에 추가적인 압축응력을 도입하고자 하는 경우에, 교량 구조물이 전혀 손상되지 않도록 하면서 간단하고 효율적으로 압축응력을 도입할 수 있도록 하는 교량의 유지관리 장치 및 이를 적용할 수 있도록 하는 교량구조에 관한 것이다.

일반적으로, 교량은 교대와 교각 등의 하부구조와 하부구조의 상측에 위치하여 차량 등이 안전하게 이동하도록 구성된 상부구조로 이루어진다.

이와 같이 설치된 합성거더 교량에는 자중에 의한 사하중과 상부 구조를 통과하는 차량에 의한 활하중이 작용함에 따라 교량의 상부구조의 중립축 하부에는 인장응력이 작용하므로, 중립축 하부의 콘크리트에는 미리 압축응력이 긴장재나 강재의 휨 복원력 등에 의하여 도입되어야만 한다.

그러나 교량이 설치된 이후에 시간이 경과함에 따라, 콘크리트의 크리프나 건조수축 등에 의하여 도입된 압축응력이 손실되기도 하고, 특히 설계하중을 초과하는 중차량의 통행 시 내하력이 급격하게 감소하는 등 교량이 설치된 이후에 어느 정도의 시간이 경과하면 내하력을 복원시키기 위하여 압축응력을 추가로 더 도입하는 유지관리 작업이 필요한 경우가 있다.

또한, 이미 오래전에 설치된 교량에 보다 큰 하중의 차량이 통행하게 됨에 따라, 애당초 설계 하중보다 보다 큰 설계 하중에 견딜 수 있도록 교량의 등급을 변경하는 경우도 발생된다. 예컨대, 총중량 32톤을 지지할 수 있는 2등교의 도로교를 총중량 43.2톤을 지지할 수 있는 1등교의 도로교로 변경하고자 하는 경우에는, 내하력을 증대시키기 위하여 압축응력을 추가로 더 도입하는 유지관리 작업이 필요하게 된다.

판형교(10)에 대하여 유지관리 작업이 이루어지는 종래의 구성이 도1 및 도2에 도시되어 있다. 도1 및 도2에 따르면, 강재거더(11)와 차량 등이 통행하는 바닥판 콘크리트(12)로 이루어진 판형교의 내하력을 증가시키기 위해서 강재거더(11)의 양단부로부터 이격된 위치의 강재거더 하부플랜지 하면에 정착구(13)를 설치하고, 정착구(13)를 연결하는 긴장재(14)를 긴장하여 정착시키는 것에 의해 판형교의 내하력을 증가시키는 유지관리 작업이 이루어진다.

그러나 이와 같은 판형교(10)의 유지관리 방법은 정착구(13)를 강재거더(11)에 고정하기 위하여 강재거더(11)의 하부 플랜지에 구멍을 뚫는 작업을 해야 하는 데, 지면으로부터 높이 설치된 교량의 하부에 매달려 구멍을 뚫는 작업은 매우 번거롭고 위험한 문제점이 있고, 구멍의 설치에 따라 단면 강성이 손실되는 점 등의 문제점이 수반된다. 또한, 정착구(13)는 하부 플랜지에 뚫린 구멍에 볼트 체결되어 고정되는데, 정착구(13)의 고정이 고정 볼트의 체결력에만 전적으로 의존하게 되므로, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 설치된 정착구(13)로는 긴장재(14)에 충분히 큰 압축 응력을 도입하는 것에도 한계가 있었다.

한편, PSC거더 교량(20)에 대하여 유지 보수 작업이 이루어지는 종래의 구성이 도3 및 도4에 도시되어 있다. 도3 및 도4에 따르면, PSC거더에는 내부에 다수의 철근(미도시)과 긴장재(미도시)가 내설된 상태로서 사용 중 압축응력을 추가적으로 도입하기 위해서는 단면이 큰 PSC거더(21)의 양단부에 교축직각 방향의 관통공을 형성하고, 이를 관통하는 연결재(23a)로 정착구(23)를 고정한 후, 정착구(23)를 연결하는 긴장재(24)를 긴장시켜 PSC거더(21)에 압축응력을 보강하는 작업이 이루어진다. 이 때, 정착구(23)는 통상 단면이 작은 중앙부(21a)에 설치되지 않고 단면이 큰 양단부에 설치되며, PSC거더(21)에 압축응력을 도입하도록 긴장재(24)의 경로가 하부로 통과하도록 새들(25)이 설치된다.

그러나 이와 같은 PSC거더(21)가 사용되는 교량의 유지관리 방법은 정착구(23)를 PSC거더(21)의 양단부에 고정하기 위한 구멍을 뚫어 연결재(23a)로 고정해야 하는 데, 이 역시도 지면으로부터 높이 설치된 교량의 양단부에 구멍을 뚫는 작업은 매우 번거롭고 위험할 뿐만 아니라, 무엇보다도, 연결재(23a)를 설치하기 위한 관통공을 뚫는 과정에서 PSC거더(21) 내부의 철근과 긴장재가 파손되어 추가적인 기능저하가 발생할 수 있는 등의 문제점이 있었다.

이에 따라, PSC거더가 사용되는 교량에 대하여 유지관리 작업이 이루어지는 또 다른 종래의 구성이 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 제안되었다. 도5 및 도6에 따른 교량의 유지관리 작업은 바닥판 콘크리트(32)의 하측에 위치한 PSC거더(31)의 양 단부에 미리 정착을 위한 정착부(31a)를 도6에 도시된 바와 같이 형성한 후에, 정착부(31a)를 연결하는 통로를 쉬스관(미도시)에 의해 미리 형성하고 그 내부에 내설되는 긴장재(34)에 의해 통상 다음과 같이 3가지 방법에 의해 이루어진다.

즉, 첫 번째로, PSC거더(31) 제작 시 정착부(31a)를 연결하는 통로에 쉬스관만을 설치하고, 사용 중 유지관리가 필요한 경우에 쉬스관내에 긴장재(34) 내설하여 이를 긴장/정착하는 방법이다. 따라서 이 경우는 유지관리용 긴장재의 설치를 위한 쉬스관의 내부는 항상 비워진 상태를 유지하고 있는 것이며, 이에 따른 단면손실을 감수할 수밖에 없는 것이다.

두 번째로, PSC거더(31) 제작 시 정착부(31a)를 연결하는 통로에 쉬스관을 설치하고 긴장력을 도입하지 않은 긴장재(34)를 설치한 후, 사용 중 유지관리가 필요한 경우에 긴장재(34)를 긴장/정착하는 방법이다. 따라서 이 경우는 단면결손 이외 공용기간의 증가에 따른 긴장재의 부식 등의 문제점이 제기되고 있는 실정이다.

세 번째로, PSC거더(31) 제작 시 정착부(31a)를 연결하는 통로에 쉬스관을 설치하고 설계하중에 대응하는 소정의 긴장력이 도입된 긴장재(34)를 설치한 후, 사용 중 유지관리가 필요한 경우에 긴장재(34)를 재긴장/정착하는 방법이다. 따라서 이 경우에도 단면결손 이외 공용기간의 증가에 따른 긴장재의 부식 등은 문제점으로 제기되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 합성거더 교량의 유지관리 장치 및 이를 이용한 교량구조에 관한 것으로서, 교량의 사용기간 중 설계하중을 초과하는 중차량의 통행으로 내하력이 감소되거나 또는 교량의 등급이 상향 조정됨에 따라 교량 상부구조의 공용 내하력을 증가시킬 필요가 있는 경우에, 교량 구조물이 손상되지 않도록 하면서도 간단하고 효율적인 방법으로 내하력을 증가시킬 수 있는 합성거더 교량의 유지관리 장치 및 이를 이용한 교량구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 간편하게 정착구를 설치할 수 있는 최소한의 설비만을 합성거더에 설치한 상태에서, 설치된 설비가 고정 볼트의 전단력뿐만 아니라 마찰력에 의해서도 보다 견고하게 합성거더에 고정 지지되도록 함으로써, 콘크리트의 단면이 작음에 따라 정착구를 고정 설치하는 것이 까다로운 합성거더가 사용되는 교량에서도, 필요한 긴장력을 추가로 도입할 수 있도록 하는 교량의 유지관리 장치 및 이를 이용한 교량구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 강재거더의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트와 상기 강재거더의 상부 플랜지를 감싸는 바닥판 콘크리트를 구비한 합성거더 교량의 양 단부로부터 각각 소정거리 이격된 위치에 설치되어 교량의 사용 중 필요한 경우에 압축응력을 추가로 도입하는 교량의 유지관리 장치로서, 상기 케이싱 콘크리트의 양 측면과 접하도록 설치된 측면부재와, 상기 측면부재와 연결되면서 동시에 상기 케이싱 콘크리트의 하면에 접하도록 설치된 하면부재를 구비한 고정 브라켓과; 상기 합성거더의 양 단부로부터 소정거리 이격된 위치의 복부에 교축 직각방향으로 미리 형성된 관통공을 관통하도록 상기 고정 브라켓을 연결하고 긴장되는 것에 의하여 상기 한 쌍의 측면부재가 상기 케이싱 콘크리트의 양 측면에 각각 밀착되도록 하는 제1긴장강봉과; 상기 고정 브라켓에 고정되어, 상기 케이싱 콘크리트의 교축 방향을 따라 설치된 긴장재를 긴장하여 정착시키도록 설치된 정착구를; 포함하여 구성하되, 상기 고정 브라켓과 상기 제1긴장강봉과 상기 긴장재와 상기 정착구는 상기 합성거더의 사용 중 필요시에 설치되어, 상기 합성거더를 손상시키지 않은 상태로 상기 긴장재를 긴장하여 상기 정착구에 고정시키는 것에 의하여 상기 합성거더 교량의 내하력을 증가시키는 유지관리를 행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 유지관리 장치를 제공한다.

이는, 합성거더의 교축 직각방향으로 미리 관통 형성된 관통공에 제1긴장 강봉을 삽입 설치하여 긴장시키는 것에 의하여 정착구가 설치되는 고정 브라켓이 케이싱 콘크리트의 양측과 하측을 둘러싸도록 하면서 케이싱 콘크리트의 양측에 밀착 시킴으로써, 제1긴장 강봉의 전단력에 의하여 고정 브라켓을 합성거더에 고정시킬 뿐만 아니라, 고정 브라켓의 측면부재와 케이싱 콘크리트의 양측면 사이의 마찰력에 의해서도 고정 브라켓이 보다 견고하게 고정되도록 함으로써, 고정 브라켓에 설치된 정착구로 큰 압축응력을 안정되게 도입할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, PSC거더에 비하여 단면이 매우 작은 단면을 갖는 합성거더의 케이싱 콘크리트에 정착구가 설치되는 고정 브라켓을 고정하는 데 있어서, 상기 고정 브라켓과 상기 제1긴장 강봉과 상기 정착구를 상기 합성거더의 사용 중 필요시 설치하여, 상기 합성거더를 손상시키지 않은 상태로 상기 긴장재를 긴장하여 정착할 수 있도록 함으로써, 케이싱 콘크리트 내부에 내설된 철근이나 긴장재를 손상시키지 않을 뿐만 아니라, 이미 교각이나 교대 위에 설치된 교량에 구멍이나 홈을 형성하는 것과 같은 공종을 배제시키고, 이를 통해, 안전하고 간편한 시공이 가능해지고, 교량 구조물을 원상 그대로 유지할 수 있도록 하는 것에 의하여 신뢰성 있는 유지관리 작업이 가능해지는 유리한 효과를 갖는다.

이 때, 상기 교량은, 일면은 다수의 고정 너트가 부착되면서 동시에 상기 강재거더의 하부플랜지와는 수직보강재에 의해 연결되고, 타면은 외부에 드러나도록 상기 케이싱 콘크리트에 일체로 미리 합성되되 상기 다수의 고정 너트의 암나사공에 정렬되도록 다수의 볼트공이 형성된 매입부재가 케이싱 콘크리트에 설치된다. 고정 브라켓의 하부 구조를 형성하는 하면부재를 고정 볼트로 상기 교량의 매입부재의 너트 암나사공에 체결 고정함으로써, 케이싱 콘크리트의 저면과 밀착하게 되어 케이싱 콘크리트에 고정되는 고정 브라켓이 보다 높은 마찰력에 의해 지지되도 록 하면서, 상기 다수의 체결 볼트에 의하여 보다 증진된 전단력에 의해 지지됨으로써, 고정 브라켓이 보다 견고하고 안정되게 합성거더에 고정되어 정착구를 통해 높은 압축응력을 추가적으로 도입할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명은, 한 쌍의 측면부재와 하면부재를 구비한 고정 브라켓을 케이싱 콘크리트의 양측면과 하면을 감싸도록 함과 동시에 제1긴장강봉의 긴장에 의하여 한 쌍의 측면부재가 케이싱 콘크리트의 양측면에 가압되어 밀착되도록 고정시키도록 설치하는 대신에, 하면부재를 구비하지 않더라도 한 쌍의 측면부재를 케이싱 콘크리트의 상측과 하측에 각각 제1긴장강봉과 제2긴장강봉의 긴장에 의하여 한 쌍의 측면부재가 케이싱 콘크리트의 양측면에 가압되어 밀착시키도록 고정시킬 수도 있다. 이 때, 제2긴장강봉은 케이싱 콘크리트의 하측에 근접하거나 접촉하도록 설치되어 실질적으로 케이싱 콘크리트의 양측면과 하면을 감싸는 구조를 구현한다. 여기서, 제1긴장강봉은 상기 합성거더의 양 단부로부터 소정거리 이격된 위치의 복부에 교축 직각방향으로 미리 형성된 관통공을 관통하도록 설치된다. 이를 통해, 한 쌍의 측면부재가 케이싱 콘크리트의 측면에 대하여 전체적으로 골고루 일정한 압력으로 밀착됨으로써, 보다 높은 마찰력에 의한 지지를 가능하게 하며, 제2긴장 강봉의 체결력에 의하여 지지능력이 보강될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 교량의 유지관리장치를 적용시킬 수 있도록, 본 발명은, 강재거더의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트와 상기 강재거더의 상부 플 랜지를 감싸는 바닥판 콘크리트를 구비한 합성거더 교량의 사용 중 필요한 경우에 상기 케이싱 콘크리트에 압축 응력을 추가로 도입할 수 있도록 하는 교량 구조로서, 압축 응력을 추가로 도입하기 위한 긴장재의 정착구를 고정하는 고정 브라켓을 연결 설치하는 제1긴장강봉이 필요시 설치될 수 있도록, 상기 교량의 양단부로부터 이격된 위치의 상기 합성거더의 복부에는 교축 직각 방향으로 형성된 관통공이 구비된 것을 특징으로 하는 합성거더 교량 구조를 제공한다.

여기서, 상기 합성거더는 하부 플랜지를 감싸는 상기 케이싱 콘크리트 이외의 강재거더의 복부가 콘크리트로 둘러싸이지 않은 구성을 포함하지만, 강재거더의 복부가 복부 콘크리트에 의해 둘러싸여지도록 형성된 구성도 포함한다. 합성거더 교량의 강재거더는 상부 및 하부 플랜지를 감싸는 콘크리트 이외에도 상기 강재거더의 복부가 복부 콘크리트에 의해 둘러싸여지도록 형성되는 경우에는, 상기 관통공은 상기 복부 콘크리트에도 불구하고 교축 직각방향으로 관통 형성되도록 파이프가 상기 복부 콘크리트 내에 상기 강재거더의 복부를 관통하도록 형성된다.

그리고, 상기 교량구조는, 일면은 다수의 고정 너트가 부착되면서 동시에 상기 강재거더의 하부플랜지와는 수직보강재에 의해 연결되고, 타면은 외부에 드러나도록 상기 케이싱 콘크리트에 일체로 미리 합성되되 상기 다수의 고정 너트의 암나사공에 정렬되도록 다수의 볼트공이 형성된 매입부재를; 추가적으로 포함하여, 상기 볼트 통공을 관통하여 상기 고정 너트의 암나사에 상기 케이싱콘크리트의 저면과 밀착하는 상기 고정 브라켓의 하면부재가 상기 매입부재와 볼트 체결되어 고정될 수 있도록 구성된다. 이를 통해, 고정 브라켓의 하면부재가 케이싱 콘크리트에 들뜨지 않고 견고하게 전단지지될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 매입부재에 고정 브라켓의 하면부재를 큰 힘을 가하여 고정하더라도, 그 힘이 지지 부재에 의하여 강재거더에 전달되어 지지됨으로써, 매입부재와 강재거더의 하부 플랜지 사이의 콘크리트가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 교량의 유지관리 장치는, 합성거더의 교축 직각방향으로 미리 관통 형성된 관통공에 제1긴장 강봉을 삽입 설치하여 긴장시키는 것에 의하여 정착구가 설치되는 고정 브라켓을 케이싱 콘크리트의 양측에 밀착시킴으로써, 제1긴장 강봉의 전단력에 의하여 고정 브라켓이 합성거더에 고정 지지될 뿐만 아니라, 고정 브라켓의 측면부재와 케이싱 콘크리트의 양측면 사이의 마찰력에 의해서도 고정 브라켓이 보다 견고하게 고정 지지되어, 상기 긴장재를 상기 정착구로 긴장시키는 것에 의하여 상기 교량의 합성거더에 보다 큰 압축 응력을 안정되게 도입하여 유지, 관리할 수 있도록 하는 유리한 효과를 갖는다.

PSC거더에 비하여 단면이 매우 작은 단면을 갖는 합성거더의 케이싱 콘크리트에 정착구가 설치되는 고정 브라켓을 고정하는 데 있어서, 상기 고정 브라켓과 상기 제1긴장 강봉과 상기 정착구를 상기 합성거더의 사용 중 필요시 설치하여, 상기 합성거더를 손상시키지 않은 상태로 상기 긴장재를 긴장하여 정착할 수 있도록 함으로써, 케이싱 콘크리트 내부에 내설된 철근이나 긴장재를 손상시키지 않을 뿐만 아니라, 이미 교각이나 교대 위에 설치된 교량에 구멍이나 홈을 형성하는 것과 같은 공종을 배제시키고, 이를 통해, 안전하고 간편한 시공이 가능해지고, 교량 구조물을 원상 그대로 유지시키면서 압축 응력을 케이싱 콘크리트에 도입할 수 있도록 함으로써, 효율적이고 신뢰성 있는 유지관리 작업이 가능해지는 유리한 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은, 교량의 사용 중 내하력이 감소하거나 교량의 등급이 상향 조정됨에 따라 합성거더 교량 상부구조의 중립축 하부에 위치한 콘크리트에 추가적인 압축응력을 도입하여 내하력을 증가시키고자 하는 경우에, 콘크리트 케이싱의 상측에 긴장 강봉이 삽입되는 관통공과, 정착구를 고정하는 고정 브라켓을 고정하기 위한 매입부재를 케이싱 콘크리트에 미리 구비하여 둠으로써, 교량의 손상이 없더라도 압축 응력을 추가적으로 도입할 수 있도록 하는 교량 구조를 제공한다.

이하, 첨부된 도7 내지 도11을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 상술한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 교량의 유지관리 장치는, 케이싱 콘크리트(2)가 강재거더(1)의 하부플랜지(1b)를 감싸도록 합성된 합성거더의 상측에 콘크리트 바닥판(3)이 설치된 도7에 도시된 교량(9)의 사용중 필요시 설치하여 사용되는 장치로서, 도7 내지 도11에 도시된 바와 같이, 합성거더의 양단부로부터 이격된 위치에 케이싱 콘크리트(2)의 양측면과 저면을 둘러싸는 형상으로 케이싱 콘크리트(2)에 고정되는 고정 브라켓(140)과, 긴장 볼트(151)에 의하여 케이싱 콘크리트(2)의 측면을 향하여 잡아당기는 긴장력이 작용하는 상태로 고정 브라켓(140)을 상호 연결 하여 고정 브라켓(140)과 케이싱 콘크리트(2)의 측면이 밀착되도록 합성거더의 관통공(110)에 삽입 설치된 제1긴장 강봉(150)과, 케이싱 콘크리트(2)를 따라 설치되는 긴장재(77)를 고정하여 긴장시키도록 합성거더의 양 단부로부터 이격된 위치에 각각 설치된 정착구(88)로 구성된다.

여기서, 상기 교량(9)의 강재거더(1)는 하부 플랜지(1b)가 케이싱 콘크리트(2)에 의해 둘러싸이고, 하부 플랜지(1b)와 상부 플랜지(1a)를 연결하는 복부는 복부 콘크리트(3')에 의해 둘러싸인 상태이다. 이 때, 제1긴장 강봉(150)이 복부 콘크리트(3')에도 불구하고 삽입할 수 있는 관통공(110)이 형성되도록, 상기 교량(9)의 가설 시에는, 강재거더(1)에 구멍을 천공시킨 상태에서 이 구멍에 파이프(111)를 교축 직각 방향으로 배열시킨 상태로 복부 콘크리트(3')를 타설하여 합성시킨다. 이를 통해, 케이싱 콘크리트(2)의 상측의 관통공(110)은 강재거더(1) 뿐만 아니라 복부 콘크리트(3')에도 연속적으로 관통공(110)이 형성될 수 있게 된다.

그리고, 상기 교량(9)의 케이싱 콘크리트(2)의 저면에는, 도9에 도시된 바와 같이, 일면에 다수의 고정 너트(122)가 용접(122a)으로 부착되고 타면이 외부에 드러나는 매입부재(121)가 매설되어 설치된다. 이 때, 매입부재(121)에는 고정 너트(122)의 암나사공과 정렬되는 다수의 볼트공(121a)이 형성된다. 이 때, 볼트공(121a)은 내면에 나사산이 형성되지 아니하면서, 암나사공과 체결되는 볼트가 통과할 수 있는 직경으로 형성된다. 이를 통해, 도11에 도시된 바와 같이, 후술하는 고정 브라켓(140)의 하면부재(145)를 케이싱 콘크리트(2)에 밀착 설치할 수 있게 된다. 여기서, 상기 교량(9)의 매입부재(121)와 강재거더(1)의 하부플랜지(1b)사이 에는 지지 부재(123)가 설치되어, 고정 브라켓(140)의 하면부재(145)를 케이싱 콘크리트(2)에 밀착 설치하는 과정과 향후 추가긴장력을 도입하는 과정에서 발생하는 힘이 강재거더(1)에 의해 지지되도록 함으로써, 매입부재(121)와 강재거더(1) 사이의 콘크리트가 고정 브라켓(140)을 설치하는 과정이나 향후 추가긴장력을 도입하는 과정에서 균열이 발생되는 것을 방지한다.

한편, 케이싱 콘크리트(2)에 매설되는 다수의 고정 너트(122)가 분포되어 부착된 매입부재(121)는 케이싱 콘크리트(2)의 저면에 노출되도록 구성되는 것과 달리, 고정 브라켓(140)의 형상에 따라 케이싱 콘크리트(2)의 양측면이나 상면에 노출되도록 구성될 수도 있다. 이 경우에는, 케이싱 콘크리트(2)의 저면 이외에도 고정 브라켓(140)을 다수의 볼트로 체결 고정되며, 이를 통해, 정착구(88)가 고정되는 고정 브라켓(140)을 보다 큰 전단 지지력을 갖고 고정될 수 있다. 선택적으로는, 긴장 강봉(150)을 사용하지 않고서, 케이싱 콘크리트(2)에 매설되는 다수의 매입부재에 고정 브라켓의 접촉면이 고정 볼트에 의하여 전단지지되어, 정착구(88)를 고정하는 구성으로 설치될 수도 있다.

도면 중 미설명 부호 2a는 제작과정에서 합성거더에 설계 압축 응력을 도입하는 긴장재의 정착구이고, 도면 중 미설명 부호 4는 합성 거더를 교각이나 교대의 교좌 장치에 거치시키도록 형성하는 소울 플레이트이고, 도면 중 미설명 부호 4a는 소울 플레이트(4)와 강재 거더(1)의 하부 플랜지(1b)를 연결하는 지지 부재이다.

상기 고정 브라켓(140)은 케이싱 콘크리트(2)의 양측면에 접하는 한 쌍의 측면부재(141)와, 측면부재(141)로부터 외측으로 이격되게 설치된 외측 부재(142)와, 측면부재(141)와 외측 부재(142)를 연결하여 결합시키는 다수의 보강 부재(143)와, 정착구(88)가 설치되도록 측면부재(141)와 외측 부재(142)를 연결하여 결합된 정착부재(144)와, 케이싱 콘크리트(2)의 저면에 접하도록 매입부재(121)에 볼트 결합되면서 측면부재(141) 및 외측 부재(142)에 양단부가 결합된 하면부재(145)로 구성된다.

여기서, 한 쌍의 측면부재(141)는 합성 거더의 교축 직각 방향으로 관통 형성된 관통공(110)을 관통하는 제1긴장 강봉(150)의 긴장에 의하여 케이싱 콘크리트(2)의 양측면에 소정의 마찰력을 갖도록 밀착된다. 그리고, 상기 하면부재(145)는 고정 볼트(145a)가 볼트공(121a)을 관통하여 고정 너트(122)의 암나사공에 체결 고정됨으로써, 케이싱 콘크리트(2)의 저면에 소정의 마찰력을 갖도록 밀착된다.

이상과 같이, 교량의 합성거더에 교축 직각방향으로 관통 형성된 관통공(110)과, 고정 브라켓(140)의 하면부재(145)를 고정할 수 있도록 고정 너트(122)가 부착된 매입부재(121)를 케이싱 콘크리트(2)에 매설하여 두고, 상기 고정 브라켓(140)을 제1긴장 강봉(150)과 고정 볼트(145a)로 케이싱 콘크리트(2)에 밀착시키는 것에 의하여, 정착구(88)를 교량에 설치하기 위하여 구멍을 뚫는 등의 작업을 필요로 하지 않게 되므로 유지관리 작업이 매우 간단하고 효율적일 뿐만 아니라, 교량의 사용 중 필요 시에는 고정 브라켓(140)과 제1긴장 강봉(150) 등을 합성거더의 손상없이 설치하여 압축 응력을 케이싱 콘크리트(2)에 도입할 수 있게 되어 교량의 내구 수명을 보다 확고히 증대시키며, 유지관리 장치에 의하여 교량에 추가로 도입하고자 하는 압축 응력을 정확하게 도입할 수 있게 된다.

무엇보다도, 본 발명의 제1실시예의 유지관리 장치는, 이와 같은 장점을 유지하면서도, 측면 플레이트(141)와 케이싱 콘크리트(2)의 양측면에서 마찰 지지되고, 동시에 하면부재(145)와 케이싱 콘크리트(2)의 저면에서 마찰 및 전단 지지되며, 제1긴장 강봉(150)과 다수의 고정 볼트(145a)에 의하여 전단 지지됨으로써, 합성거더에 큰 압축응력을 도입하기 위하여 긴장재(77)를 잡아당기는 정도가 크더라도 충분히 이를 견고하게 지지할 수 있는 유리한 효과를 얻는다.

이하, 첨부된 도12 내지 도14를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 상술한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 유지관리 장치가 사용되는 교량(9')은 제1실시예의 고정 브라켓(140)의 하면부재(145)를 밀착시키기 위한 고정 너트(122)가 부착된 매입부재(121)가 케이싱 콘크리트(2')에 매설되지 않는다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 유지관리 장치는 후술하는 바와 같이 케이싱 콘크리트(2')의 하측에는 하면 부재가 고정 너트(122)로 체결되어 고정되지 않으며, 케이싱 콘크리트(2')의 상측에 위치한 제1긴장 강봉(250)의 긴장과 함께, 케이싱 콘크리트(2')의 하측에 위치한 제2긴장 강봉(230)의 긴장에 의하여 한 쌍의 측면 부재(241)가 케이싱 콘크리트(2')의 양 측면에 밀착되도록 구성된다는 점에서 차이가 있다.

다만, 후술하는 제2실시예에서는 도12에 도시된 바와 같이 케이싱 콘크리트(2')가 강재 거더(1')의 하부플랜지만을 감싸도록 합성되고 복부 콘크리트가 합성되지 않지만, 이와 같은 합성 거더의 형상은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발 명의 제2실시예에 따른 유지관리장치가 도12에 도시된 합성 거더에만 적용된다는 것을 의미하는 것은 아니다. 한편, 본 발명의 제2실시예가 적용되는 합성거더 교량(9')의 강재 거더(1')에는 후술하는 제1긴장 강봉(250)의 설치를 위하여 보다 많은 수의 관통공(110')이 형성(도12에서는 2개의 관통공만을 예시함)된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 유지관리 장치는, 도13 및 도14에 도시된 바와 같이, 합성거더의 양단부로부터 이격된 위치에 케이싱 콘크리트(2')의 양측면에 밀착하도록 케이싱 콘크리트(2')에 고정되는 고정 브라켓(240)과, 제1긴장 너트(251)에 의해 케이싱 콘크리트(2')의 측면을 향하여 잡아당기는 긴장력이 작용한 상태로 고정 브라켓(240)을 상호 연결하여 고정 브라켓(240)과 케이싱 콘크리트(2')의 측면이 밀착되도록 강재 거더(1')의 관통공(110')에 삽입 설치된 제1긴장 강봉(250)과, 제2긴장 너트(231)에 의해 케이싱 콘크리트(2')의 측면을 향하여 잡아당겨지는 긴장력이 작용한 상태로 고정 브라켓(240)을 상호 연결하여 고정 브라켓(240)과 케이싱 콘크리트(2')의 측면이 밀착되도록 케이싱 콘크리트(2')의 하측에 설치된 제2긴장 강봉(230)과, 케이싱 콘크리트(2')를 따라 설치되는 긴장재(77)를 고정하여 긴장시키도록 합성 거더의 양 단부로부터 이격된 위치에 각각 설치된 정착구(88)로 구성된다.

상기 고정 브라켓(240)은 케이싱 콘크리트(2')의 양측면에 접하는 한 쌍의 측면부재(241)와, 측면부재(241)로부터 외측으로 이격되게 설치된 외측 부재(242)와, 측면부재(241)와 외측 부재(242)를 연결하여 결합시키는 다수의 보강 부재(243)와, 정착구(88)가 설치되도록 측면부재(241)와 외측 부재(242)를 연결하여 결합된 정착부재(244)로 구성된다.

여기서, 합성거더의 교축 직각방향으로 관통 형성된 관통공(110')을 관통하여 외측부재(242)에 이르기까지 고정 브라켓(240)을 연결하는 제1긴장 강봉(250)과, 케이싱 콘크리트(2')에 근접한 하측에서 외측부재(242)에 이르기까지 고정 브라켓(240)을 연결하는 제2긴장 강봉(230)이 긴장 볼트(231,251)에 의해 각각 긴장되는 것에 의하여, 한 쌍의 측면부재(241)는 케이싱 콘크리트(2)의 양측면에 소정의 마찰력을 갖도록 밀착된다. 이 때, 제2긴장 강봉(230)은 케이싱 콘크리트(2)의 저면에 근접하거나 밀착하여 측면부재(241)와 함께 케이싱 콘크리트(2)를 감싸는 배열로 설치된다. 이와 같이, 측면부재(241)는 사각형 형태로 분포된 4개의 긴장 강봉(230,250)의 긴장에 의하여 케이싱 콘크리트(2')의 양측면에 밀착됨으로써, 접촉 면적의 전체에 걸쳐 균일한 마찰력으로 안정되게 고정될 수 있게 된다.

이상과 같이, 교량의 강재 거더(1')에 교축 직각방향으로 관통공(110')을 관통 형성하여 두고, 상기 고정 브라켓(240)을 제1긴장 강봉(250)과 제2긴장 강봉(230)의 긴장에 의하여 케이싱 콘크리트(2')의 양측면에 밀착시키는 것에 의하여, 정착구(88)를 교량(9')에 설치하기 위하여 구멍을 뚫는 등의 작업을 필요로 하지 않으므로 유지관리 작업이 매우 간단하고 효율적일 뿐만 아니라, 교량의 사용 중 필요시에는 고정 브라켓(240)과 제1긴장 강봉(250) 등을 합성거더의 손상없이 설치하여 압축 응력을 케이싱 콘크리트(2')에 도입할 수 있게 되어 교량의 내구 수명을 보다 확고히 증대시키며, 유지관리 장치에 의하여 교량에 추가로 도입하고자 하는 압축응력을 정확하게 도입할 수 있게 된다.

마찬가지로, 본 발명의 제2실시예의 유지관리 장치는, 이와 같은 장점을 유지하면서도, 측면 플레이트(241)와 케이싱 콘크리트(2')의 양측면에서 마찰 지지되고, 제1긴장 강봉(250) 및 제2긴장 강봉(230)이 전단 지지됨으로써, 합성거더에 큰 압축 응력을 도입하기 위하여 긴장재(77)를 잡아당기는 정도가 크더라도 충분히 이를 견고하게 지지할 수 있는 유리한 효과를 얻는다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것을 포함하는 것이고, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

즉, 본 발명의 제1실시예에서는 고정 브라켓이 하면부재를 포함하고 제1긴장 강봉이 사용된 구성을 예로 들어 설명하였고, 본 발명의 제2실시예에서는 고정 브라켓에 하면부재가 형성되지 않으면서 제1긴장 강봉과 제2긴장 강봉이 함께 사용된 구성을 예로 들어 설명하였지만, 이들 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예로 들어 설명한 것이며, 제1긴장 강봉과 제2긴장 강봉이나 매입부재 등의 구성 중 전부 또는 일부가 사용되는 조합의 구성들(예컨대, 하면부재가 형성되면서 제1긴장 강봉과 제2긴장 강봉이 적용되는 구성)도 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 교량의 유지관리장치를 중심으로 설명하였지 만, 이 장치를 적용하기 위한 합성거더 교량 구조의 독창적인 구조도 역시 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 자명하게 파악될 수 있으며, 합성거더 교량 구조에 관한 구성도 역시 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 본발명의 범주에 속하는 것이다.

도1은 판형교에 사용되는 종래의 유지관리 장치가 장착된 상태를 도시한 정면도

도2는 도1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도

도3은 PSC거더가 사용되는 교량에 종래의 유지관리 장치가 장착된 상태를 도시한 정면도

도4는 도3의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도

도5는 종래의 PSC거더가 사용되는 교량에 또 다른 종래의 유지관리 장치가 장착된 상태를 도시한 정면도

도6은 도5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ에 따른 단면도

도7은 본 발명의 제1실시예에 따른 유지관리 장치가 사용되는 교량 구조를 도시한 정면도

도8은 도7의 절단선 Ⅷ-Ⅷ에 따른 단면도

도9는 도8의 'A'부분의 확대도

도10은 도7의 교량 구조에 본 발명의 제1실시예에 따른 유지관리 장치가 장착된 구성이 도시된 정면도

도11은 도10의 절단선 ⅩⅠ-ⅩⅠ에 따른 단면도

도12는 본 발명의 제2실시예에 따른 유지관리 장치가 사용되는 교량 구조의 정면도

도13은 도12의 교량에 본 발명의 제2실시예에 따른 유지관리 장치가 장착된 구성이 도시된 단면도

도14는 도13의 정착구 부분의 확대 정면도

*** 도면의 주요 부호에 대한 설명 ***

9: 교량 1,1': 강재 거더

2: 케이싱 콘크리트 3: 바닥판 콘크리트

3': 복부 콘크리트 77: 긴장재

88: 정착구 110,110': 관통공

111: 파이프 120: 매입부재

122: 고정 너트 140,240: 고정 브라켓

141,241: 측면부재 142,242: 외측 부재

143,243: 보강 부재 144,244: 정착부재

150,250: 제1긴장 강봉 230: 제2긴장 강봉

Claims (8)

1. 강재거더의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트와 상기 강재거더의 상부 플랜지를 감싸는 바닥판 콘크리트를 구비한 합성거더 교량의 양 단부로부터 각각 소정거리 이격된 위치에 설치되어 교량의 사용 중 필요한 경우에 압축응력을 추가로 도입하는 교량의 유지관리 장치로서,

   상기 케이싱 콘크리트의 양 측면과 접하도록 설치된 측면부재와, 상기 측면부재와 연결되면서 동시에 상기 케이싱 콘크리트의 하면에 접하도록 설치된 하면부재를 구비한 고정 브라켓과;

   상기 합성거더의 양 단부로부터 소정거리 이격된 위치의 복부에 교축 직각방향으로 미리 형성된 관통공을 관통하도록 상기 고정 브라켓을 연결하고 긴장되는 것에 의하여 상기 한 쌍의 측면부재가 상기 케이싱 콘크리트의 양 측면에 각각 밀착되도록 하는 제1긴장강봉과;

   상기 고정 브라켓에 고정되어, 상기 케이싱 콘크리트의 교축 방향을 따라 설치된 긴장재를 긴장하여 정착시키도록 설치된 정착구를;

   포함하여 구성하되, 상기 고정 브라켓과 상기 제1긴장강봉과 상기 긴장재와 상기 정착구는 상기 합성거더의 사용 중 필요시에 설치되어, 상기 합성거더를 손상시키지 않은 상태로 상기 긴장재를 긴장하여 상기 정착구에 고정시키는 것에 의하여 상기 합성거더 교량의 내하력을 증가시키는 유지관리를 행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 유지관리 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하면부재는,

   일면은 다수의 고정 너트가 부착되면서 동시에 상기 강재거더의 하부플랜지와는 수직보강재에 의해 연결되고, 타면은 외부에 드러나도록 상기 케이싱 콘크리트에 일체로 미리 합성되되 상기 다수의 고정 너트의 암나사공에 정렬되도록 다수의 볼트공이 형성된 매입부재가 구비된 교량 구조에 적용되는 것으로서,

   상기 매입부재에 형성된 다수의 볼트공에 정렬하는 볼트공을 구비하여, 상기 하면부재를 상기 고정 너트의 암나사에 맞물리는 볼트로 상기 매입부재에 체결되는 것을 특징으로 하는 교량의 유지관리 장치.
3. 강재거더의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트와 상기 강재거더의 상부 플랜지를 감싸는 바닥판 콘크리트를 구비한 합성거더 교량의 양 단부로부터 각각 소정거리 이격된 위치에 설치되어 교량의 사용 중 필요한 경우에 압축응력을 추가로 도입하는 교량의 유지관리 장치로서,

   상기 케이싱 콘크리트의 양 측면과 접하도록 설치된 측면부재를 구비한 고정 브라켓과;

   상기 합성거더의 양 단부로부터 소정거리 이격된 위치의 복부에 교축 직각방향으로 미리 형성된 관통공을 관통하도록 상기 고정 브라켓을 연결하고 긴장되는 것에 의하여 상기 한 쌍의 측면부재가 상기 케이싱 콘크리트의 양 측면에 각각 밀착되도록 하는 제1긴장강봉과;

   상기 케이싱 콘크리트의 하측에서 상기 고정 브라켓을 연결하고 긴장되는 것에 의하여 상기 한 쌍의 측면부재가 상기 케이싱 콘크리트의 양 측면에 각각 밀착되도록 하는 제2긴장강봉과;

   상기 고정 브라켓에 고정되어, 상기 케이싱 콘크리트의 교축 방향을 따라 설치된 긴장재를 긴장하여 정착시키도록 설치된 정착구를;

   포함하여 구성하되, 상기 고정 브라켓과 상기 제1긴장강봉과 상기 제2긴장강봉과 상기 긴장재와 상기 정착구는 상기 합성거더의 사용 중 필요시에 설치되어, 상기 합성거더를 손상시키지 않은 상태로 상기 긴장재를 긴장하여 상기 정착구에 고정시키는 것에 의하여 상기 합성거더 교량의 내하력을 증가시키는 유지관리를 행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 유지관리 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 합성거더 교량의 강재거더는 상부 및 하부 플랜지를 감싸는 콘크리트 이외에도 상기 강재거더의 복부가 복부 콘크리트에 의해 둘러싸여지도록 형성되고;

   상기 관통공은 상기 복부 콘크리트에도 불구하고 교축 직각방향으로 관통 형성되도록 파이프가 상기 복부 콘크리트 내에 상기 강재거더의 복부를 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 교량의 유지관리 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 케이싱 콘크리트의 양 측면에 접하는 상기 측면부재로부터 외측으로 이격된 외측부재와, 상기 측면부재와 상기 외측부재를 연결하는 보강부재와, 상기 측면부재와 외측 부재의 사이에 연결 설치되어 상기 정착구가 설치되는 정착부재를;

   더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 유지관리 장치.
6. 강재거더의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트와 상기 강재거더의 상부 플랜지를 감싸는 바닥판 콘크리트를 구비한 합성거더 교량의 사용 중 필요한 경우에 상기 케이싱 콘크리트에 압축 응력을 추가로 도입할 수 있도록 하는 교량 구조로서,

   압축 응력을 추가로 도입하기 위한 긴장재의 정착구를 고정하는 고정 브라켓을 연결 설치하는 제1긴장강봉이 필요시 설치될 수 있도록, 상기 교량의 양단부로부터 이격된 위치의 상기 합성거더의 복부에는 교축 직각 방향으로 형성된 관통공이 구비된 것을 특징으로 하는 합성거더 교량 구조.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 합성거더 교량의 강재거더는 상부 및 하부 플랜지를 감싸는 콘크리트 이외에도 상기 강재거더의 복부가 복부 콘크리트에 의해 둘러싸여지도록 형성되고;

   상기 관통공은 상기 복부 콘크리트에도 불구하고 교축 직각방향으로 관통 형성되도록 파이프가 상기 복부 콘크리트 내에 상기 강재거더의 복부를 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 합성거더 교량 구조.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,

   일면은 다수의 고정 너트가 부착되면서 동시에 상기 강재거더의 하부플랜지와는 수직보강재에 의해 연결되고, 타면은 외부에 드러나도록 상기 케이싱 콘크리트에 일체로 미리 합성되되 상기 다수의 고정 너트의 암나사공에 정렬되도록 다수의 볼트공이 형성된 매입부재를;

   추가적으로 포함하여, 상기 볼트 통공을 관통하여 상기 고정 너트의 암나사에 상기 케이싱콘크리트의 저면과 밀착하는 상기 고정 브라켓의 하면부재가 상기 매입부재와 볼트 체결되어 고정될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 합성거더 교량 구조.

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