KR101006835B1 - 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조 및 그 시공 방법 - Google Patents

복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조 및 그 시공 방법 Download PDF

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    • E01D2/00Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure

Abstract

본 발명은 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00001
'형상, I형상 중 어느 하나의 단면으로 형성되며 고정 하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간에 설치되는 정모멘트용 강재(鋼材) 거더와; 상현재와 하현재 및 상기 상현재와 상기 하현재의 사이를 연결하는 연결재로 이루어진 강재(鋼材) 트러스 형상으로 형성되어 상기 정모멘트용 거더와 종방향으로 연결되고, 고정 하중에 의해 부모멘트가 발생되는 구간에 설치되는 부모멘트용 강재(鋼材) 거더와; 상기 정모멘트용 거더의 상면과 상기 부모멘트용 거더의 상현재 상면에 합성된 바닥판 콘크리트를; 포함하도록 교량 상부구조를 제작함에 따라, 공장에서 제작된 거더의 운반에 따른 불편을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 높은 응력에 견딜 수 있지만 강재의 사용량이 많은 트러스 거더의 길이를 최소화하여 시공의 경제성과 현장 적용성을 크게 개선한 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조 및 그 시공 방법을 제공한다.
정모멘트용 거더, 부모멘트용 거더, 교량, 상부 구조, 복합형식, 연속화 교량.

Description

복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조 및 그 시공 방법 {COMPLEX UPPER STRUCTURE OF CONTINUOUS BRIDGE AND METHOD OF CONSTRUCTING SAME}
본 발명은 거더 형식과 트러스 형식의 복합구조를 갖는 연속화 교량의 상부 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교량의 상부 구조를 상호 연결하여 연속화한 연속교에 있어서 연속 지점부에 작용하는 큰 부모멘트를 효과적으로 지지할 수 있으면서 강재의 사용량을 최소화하여 높은 내하 능력과 경제성을 동시에 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 시공으로 장경간 교량을 구현할 수 있는 복합 형식의 연속화 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 교량은 강이나 바다 또는 계곡을 차량 등이 보다 편리하게 통행할 수 있도록 시공되는 것으로서, 교량에 작용하는 고정하중과 활하중을 견디기 위해 제작된 거더와, 상기 거더의 상측에 차량 등이 통행할 수 있도록 판 형상으로 형성된 바닥판 콘크리트로 이루어진다.
강이나 계곡의 폭이 작아 건너고자 하는 길이가 짧거나, 차량의 통과 중량이 적어 큰 하중을 지지할 필요가 없는 경우에는 도1에 도시된 바와 같이 교각(10)에 양단이 지지되도록 거더(30)를 거치한 후, 그 위에 바닥판(38)을 설치하여 단순교(1)를 시공한다. 이와 같이 단순교(1)가 시공되면 거더(30)의 중앙부에는 고정하중과 활하중에 의해 정모멘트(M2)만 받게 된다.
한편, 강이나 계곡의 폭이 긴 경우라면, 도1에 도시된 바와 같은 형식의 거더(1)를 신축 이음부를 사이에 두고 교각에 연속적으로 거치하여 교량의 길이를 길게 시공할 수도 있다. 그러나 이와 같이 시공된 교량은 상부구조의 외력에 대한 저항능력의 한계와 시공성 및 경제성 등의 사유로 인하여 경간의 길이에 제한을 받게 되고 통수능이나 형하공간의 확보에도 문제가 발생하기도 하며, 특히 상부구조가 접속되는 위치에 설치되는 신축이음은 통행차량의 승차감을 저해시키는 원인이 되기도 한다.
이를 개선한 것으로, 도2에 도시된 바와 같이, 교축 방향으로 인접한 거더(30)가 서로 연결되어 연속이 되도록 한 연속화 교량(1')이 있다. 연속화 교량(1')은 교축 방향으로 인접한 거더(30)가 외력에 대하여 일체로 거동함에 따라 교각(20)과 교각(20)의 사이에서 거더(30)의 휨 변형량이 단순교 형식과 비교하여 보다 더 작아지게 되며, 신축이음을 두지 않음에 따라 차량이 교각(20) 위치를 통과할 때에도 덜컹거리지 않으므로 이용자가 편안하게 교량을 통과할 수 있게 된다.
그러나 연속화 교량(1')은 교각(20)과 교각(20)의 사이인 경간부에 작용하는 정모멘트(M2, M2')가 크게 줄어드는 잇점이 있지만, 연속화된 교각(20)의 상부인 연속 지점부에서 부모멘트(M1)가 크게 증가하는 문제점이 야기된다. 이에 따라, 연속교는 교각(20)이 위치하는 연속 지점부에서 보다 크게 작용하는 부모멘트(M1)에 대하여 보다 안전하게 저항하기 위하여, 상부구조의 저항단면은 도2에 도시된 바와 같이 정모멘트(M2, M2')가 작용하는 영역에서의 높이(H)보다 훨씬 큰 높이(H')를 갖도록 형성하는 등 휨 저항 강도를 증대시키기 위한 별도의 방안이 필요하다.
특히 높은 지지 능력과 비틀림에 대한 우수한 저항능력으로 긴 경간의 교량에서는 강상자 거더가 빈번하게 사용되고 있으며, 이 경우에도 도2에 도시된 교량(1')의 연속 지점부에서의 높이(H')를 경간부에서의 높이(H)보다 더 크게 형성하는 것에 의해 지간이 긴 교량을 지지할 수 있다. 그러나 지점부 위치에서의 강상자 거더의 높이(H')가 약 3.2m 이상으로 높아지게 되면, 공장에서 제작한 강상자 거더를 차량에 세우거나 눕혀 탑재한 상태로 현장으로 운반하는 것이 허용되지 않으므로, 강상자 거더는 운반이 가능하도록 복부판을 중심으로 상/하로 분해하여 이동한 후에 현장에서 분리된 복부판을 교축방향으로 길게 연결할 수밖에 없었다. 이에 따라, 공장에서 분할 제작하여 현장으로 나누어 운반하는 작업이 번거로울 뿐만 아니라, 현장에서 강상자 거더를 연결하는 데 있어서 품질관리가 어렵고 오랜 작업 시간이 소요되어 시공성과 경제성이 저하되는 문제점이 야기되었다.
따라서 장경간을 갖는 연속교량의 시공에 있어서 상기와 같은 품질관리, 시공성 및 경제성 측면에서의 문제점을 크게 개선하면서 동시에 지점부에 작용하는 부모멘트를 보다 효과적으로 견딜 수 있도록 하는 방안의 필요성이 절실히 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 교량의 상부 구조를 상호 연결하여 연속화한 교량에 있어서 연속 지점부에 작용하는 큰 부모멘트를 효과적으로 지지할 수 있으면서 강재의 사용량을 최소화하여 내하 능력과 경제성을 동시에 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 시공으로 장경간 교량을 구현할 수 있는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 복합 형식의 연속화 교량을 시공함에 있어서 서로 다른 형식의 거더가 하나의 구조계로서 상호 연결되더라도 보다 견고하게 연결되도록 함과 동시에 교량 형식의 변경에 따라 응력이 국부적인 영역에 집중되는 것을 방지하여 보다 견고하게 외력을 지지할 수 있게 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 효율적인 단면의 활용으로 거더가 연속하는 교각의 상부에 작용하는 부모멘트를 효과적으로 저항함에 따라, 장경간 연속화 교량을 구현하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00002
'형상, 'I'형상 중 어느 하나 이상의 단면으로 형성되며 고정 하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간에 설치되는 정모멘트용 강재거더와; 상현재와 하현재 및 상기 상현재와 상기 하현재의 사이를 연결하는 연결재로 이루어진 트러스 형상으로 형성되어 상기 정모멘트용 거더와 종방향으로 연결되고, 고정 하중에 의해 부모멘트가 발생되는 구간에 되는 부모멘트용 강재거더와; 상기 정모멘트용 강재거더의 상면과 상기 부모멘트용 강재거더의 상현재 상면에 합성된 바닥판 콘크리트를; 포함하도록 교량 상부구조를 제작함에 따라, 공장에서 제작된 거더의 운반에 따른 불편을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 높은 응력에 견딜 수 있지만 강재의 사용량이 많은 트러스 거더의 길이를 최소화하여 시공의 경제성과 현장 적용성을 크게 개선한 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조 및 그 시공 방법을 제공한다.
이는, 상대적으로 큰 부모멘트가 연속 지점부에 작용하는 것을 트러스 형상으로 구성된 부모멘트용 강재거더에 의하여 지지하고, 상대적으로 작은 정모멘트가 작용되는 경간부는 박스형상이나 '
Figure 112009057586701-pat00003
'형상이나 'I'형상의 정모멘트용 강재거더로 지지하여, 이들을 상호 연결하여 복합 형식으로 교량 상부구조를 제작함에 따라, 연속 지점부를 지지하는 거더의 높이가 크게 되더라도 공장에서 분할 제작된 후, 현장에서 용접 결합해야하는 번거로운 공정을 없앨 수 있을 뿐만 아니라, 보다 높은 응력에 견딜 수 있지만 강재의 사용량이 많은 트러스 거더의 길이를 최소화하여 시공의 경제성과 현장 적용성이 뛰어나도록 하기 위함이다.
이와 같이, 연속하는 교량에 있어서 2개 이상의 상부구조 형식을 하나의 교량에 함께 적용함에 따라, 연속 지점부에서 작용하는 큰 부모멘트를 효과적으로 대응시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고가의 강재가 교량에 과다하게 사용되어 자원이 낭비되고 시공 비용이 높아지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 명세서 및 특허청구범위 전반에 걸쳐 사용된 '연속 지점부' 및 이와 유사한 용어는 교축방향으로 연속되어 시공된 거더를 양끝단이 아닌 내측위치에서 지지하는 지점을 의미하는 것으로서, 연속화 교량의 상부 구조에서 부모멘트가 발생되는 지점부를 의미하는 용어로 사용된 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용된 '복합 형식'이라는 용어는 정모멘트가 작용하는 영역과 부모멘트가 작용하는 영역의 상부 구조의 형식이 서로 다르게 구성된 것을 의미한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 '교각'라는 용어는 교량을 제작하기 위하여 거더 등을 지지하는 하부 구조를 통칭하는 의미로 사용된 것으로서, 거더가 교축 방향으로 연속하여 배열된 교량의 경우에 교축 방향의 일측으로만 거더를 지지하는 '교대'의 의미 등을 포함하는 용어로 사용하기로 한다.
그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "고정 하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간" 및 "고정 하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간"이라는 구절의 의미는, '고정하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간'에만 정모멘트용 강재거더가 설치되고 '고정하중에 의해 부모멘트가 발생되는 구간'에만 부모멘트용 강재거더가 설치되는 구성을 포함하기도 하지만, '고정하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간' 의 일부 이상에 정모멘트용 강재거더가 설치되고 '고정하중에 의해 부모멘트가 발생되는 구간'에 부모멘트용 강재거더가 설치되는 구성을 포함하는 것으로 정의하기로 한다. 이를 통해, '고정하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간'의 일부에까지 부모멘트용 강재거더가 연장될 수도 있으며, '고정하중에 의해 부모멘트가 발생되는 구간'의 일부에까지 정모멘트용 강재거더가 연장될 수도 있다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 상기 정모멘트 강재 거더의 단면 형상을 규정하는 "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00004
'형상, 'I'형상 중 어느 하나"라는 용어는 정모멘트 강재 거더의 단면이 "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00005
'형상, 'I'형상"으로만 형성되는 것에 국한하지 않으며, "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00006
'형상, 'I'형상"이 포함된다면 이들 강재를 모두 포함하는 것으로 정의하기로 한다. 즉, "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00007
'형상, 'I'형상"에 추가적인 강재 단면이 부가되더라도 "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00008
'형상, 'I'형상 중 어느 하나"에 속하는 단면으로 본다. 그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 걸쳐 사용된 "정모멘트 강재거더"는 "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00009
'I'형상 중 어느 하나"의 강재 단면만으로 형성되는 거더에 한정되지 않으며, "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00010
'I'형상 중 어느 하나"의 강재 단면에 콘크리트가 합성되는 단면도 포함하는 것으로 정의된다. 또한, 정모멘트용 강재거더는 "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00011
'형상, 'I'형상 중 어느 하나"로만 형성되는 것이 바람직하 지만, 필요에 따라 "박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00012
'형상, 'I'형상 중 어느 하나 이상"이 상호 연결되어 구성될 수도 있다.
상기 복합 형식의 연속화 교량에 있어서, 지점부에 사용되는 상기 트러스 형상의 부모멘트용 거더의 하현재의 연속 지점부에서는 콘크리트가 합성된 상태로 교각 상부의 연속 지점부에 거치될 수도 있다. 이와 같이, 부모멘트용 거더의 하현재에 콘크리트가 합성됨에 따라 연속 지점부에서의 부모멘트에 의해 하현재에 작용하는 압축 응력을 보강하여 부모멘트를 안정적으로 지지하도록 보조한다.
무엇보다도, 본 발명에 따른 복합 형식의 연속화 교량은 2개의 다른 형식의 상부구조가 상호 연결되는 데에 그 특징이 있다. 이 때, 서로 다른 형식을 갖는 정모멘트용 거더와 부모멘트용 거더가 보다 안정적으로 상호 연결되도록 하기 위하여, 상기 정모멘트용 거더와 상기 부모멘트용 거더의 연결은 하나의 위치(point)에서 상호 연결되기 보다는 상기 정모멘트용 거더와 상기 부모멘트용 거더가 교축 방향을 따라 중복 배열되는 복합 구간에서 상호 연결된다.
그리고, 상기 복합 구간에서 상기 정모멘트용 강재거더는 상기 부모멘트용 강재거더와 교축 방향을 따라 접촉하도록 배열되고, 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더의 접촉부를 용접에 의해 상호 결합됨으로써, 정모멘트용 강재거더와 부모멘트용 강재거더가 복합 구간에 걸쳐 안정되게 연결된다. 여기서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 "정모멘트용 강재거더는 상기 부모멘트용 강 재거더와 교축 방향을 따라 접촉하도록 배열"된다는 구절의 의미는 복합 구간에서 정모멘트용 강재거더와 부모멘트용 강재 거더가 '직접' 접촉하는 것을 포함할 뿐만 아니라, 복합 구간에서 정모멘트용 강재거더와 부모멘트용 강재거더가 '다른 부재를 매개로 하여 간접적으로' 접촉하는 것을 포함한다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 상현재와 하현재 및 상기 상현재와 상기 하현재의 사이를 연결하는 연결재로 이루진 트러스 형상의 부모멘트용 강재거더를 고정 하중에 의해 부모멘트가 발생되는 교각의 상부에 거치시키는 단계와; 박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00013
'형상, 'I'형상 중 어느 하나의 강재 단면으로 형성된 정모멘트용 강재거더를 고정 하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간에 위치시키는 단계와; 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더를 종방향으로 연결하는 단계와; 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더의 상측에 바닥판 콘크리트를 합성하는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부 구조의 시공 방법을 제공한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 박스형상, '
Figure 112009057586701-pat00014
'형상, 'I'형상 중 어느 하나이상의 단면으로 형성되며 고정 하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간에 설치되는 정모멘트용 강재거더와; 상현재와 하현재 및 상기 상현재와 상기 하현재의 사이를 연결하는 연결재로 이루어진 트러스 형상으로 형성되어 상기 정모멘트용 거더 와 종방향으로 연결되고, 고정 하중에 의해 부모멘트가 발생되는 구간에 되는 부모멘트용 강재거더와; 상기 정모멘트용 강재거더의 상면과 상기 부모멘트용 강재거더의 상현재 상면에 합성된 바닥판 콘크리트를 포함하도록 교량 상부구조를 제작함에 따라, 공장에서 제작된 거더의 운반에 따른 불편을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 높은 응력에 견딜 수 있지만 강재의 사용량이 많은 트러스 거더의 길이를 최소화하여 시공의 경제성과 현장 적용성을 크게 개선한 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조 및 그 시공 방법을 제공한다.
또한, 상기 정모멘트용 거더와 상기 부모멘트용 거더의 연결은 하나의 위치(point)에서 이루어지기 보다는 상기 정모멘트용 거더와 상기 부모멘트용 거더가 중복하여 배열되는 복합 구간을 갖도록 하여 이들을 보다 안정적으로 상호 연결시키는 유리한 효과가 있다.
이와 같이, 본 발명은 공장에서 제작된 거더를 현장으로 운반하는데 따르는 문제점을 개선하면서 동시에 현장에서 이들을 연결함에 따른 품질관리 측면에서의 문제점을 개선하면서 동시에 연속지점부에서 작용하는 큰 부모멘트를 효과적으로 상쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고가의 강재가 교량에 과다하게 사용되어 자원이 낭비되고 시공 비용이 높아지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명 의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도3 내지 도6c는 본 발명의 실시예에 따른 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조에 관한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조(100)는 2경간 연속화 교량을 예시적으로 나타낸 것으로서, 일단이 양 끝의 제1교각(10) 상부의 교좌장치(10a)에 각각 거치되는 정모멘트용 거더(110)와, 연속 지점부를 형성하는 제2교각(20) 상부의 교좌장치(20a)에 중앙부가 거치되고 상기 정모멘트용 거더(110)에 양단이 교축 방향으로 연결된 부모멘트용 거더(120)와, 차량 등이 통행하도록 정모멘트용 거더(110)와 부모멘트용 거더(120)의 상측에 형성된 바닥판 콘크리트(130)를 포함하여 구성된다.
상기 정모멘트용 거더(110)는 고정 하중에 의해 정모멘트가 발생하는 구간(Ⅲ)에 설치되며, 도4a에 도시된 바와 같이 바람직하게는 상부 플랜지가 개방된 '
Figure 112009057586701-pat00015
'형태 즉, 한 쌍의 복부판(110b)과 상기 한 쌍의 복부판의 하부에 동시에 접하도록 연결된 하부플랜지(110a)와 상기 한 쌍의 복부판의 상부에 각각 연결된 작은 폭을 갖는 상부플랜지(110c)를 갖는 강재 거더로 형성된다. 그리고 상부플랜지(110c) 상부에는 상방으로 뻗은 전단 연결재(111)를 구비하여, 바닥판 콘크리트(130)와의 결합을 보다 견고하게 한다.
상기 부모멘트용 거더(120)는 고정 하중에 의해 부모멘트가 발생하는 구간(Ⅰ)에 설치되며, 도4b에 도시된 바와 같이 하현재(120a)와 상현재(120b)가 교축 방향으로 배열되고, 하현재(120a)와 상현재(120b)의 사이에는 이들과 수직 방향 및 경사 방향으로 볼트 체결 등의 방법으로 연결된 다수의 연결재(120c)가 배열된 강재 거더로 형성된다. 그리고 교축 방향으로 뻗은 트러스 강재의 상현재와 하현재를 각각 횡방향으로 연결하는 가로재(120d)가 교축 방향으로 소정 거리마다 연결 설치된다. 마찬가지로, 상현재(120b)의 상부에는 전단 연결재(121)가 상방으로 뻗도록 결합되어 상현재(120b)와 바닥판 콘크리트(130)와의 결합을 보다 견고하게 한다.
서로 다른 형식인 정모멘트용 거더(110)와 부모멘트용 거더(120)는 도3의 도면부호 Ⅱ로 표시된 복합 구간에서 하나의 구조계로서 상호 연결된다.(도4c 참조) 이를 위하여, 도4c의 'X'부분의 확대도인 도5a에 도시된 바와 같이, 부모멘트용 거더(120)가 정모멘트용 거더(110)의 복부(110b)의 편측(외부에서 트러스 거더가 보이지 않아 깔끔하게 보이도록 하기 위하여 정모멘트용 거더(110)의 복부(110b)의 내측에 위치하는 것이 바람직하다)의 위치에서 연결되도록 구성한다.
더욱 구체적으로는 부모멘트용 거더(120)의 상현재(120b)는 정모멘트용 거더의 상부 플랜지(110c) 및 복부판(110b)과 교축 방향으로 따라 접촉하도록 배열되어 이 접촉부를 따라 용접되고, 마찬가지로 부모멘트용 거더(120)의 하현재(120a)는 정모멘트용 거더(110)의 하부 플랜지(110a) 및 복부판(110b)과 교축 방향을 따라 접촉하도록 배열되어 이 접촉부를 따라 용접됨으로써, 정모멘트용 거더(110)와 부모멘트용 거더(120)가 복합 구간(Ⅱ)에서 상호 연결된다. 이를 통해, 교량 형식의 변경에 따라 응력이 국부적인 영역에 집중되는 것을 방지하고 보다 견고하게 외력을 지지할 수 있게 된다.
이 때, 부모멘트용 거더(120)의 하현재(120a) 및 상현재(120b)는 복합 구간(Ⅱ)에서 정모멘트용 거더(110)와 직접 접촉한 상태로 배열되어 용접 결합될 수도 있지만, 부모멘트용 거더(120)의 하현재(120a) 및 상현재(120b)는 복합 구간(Ⅱ)에서 별도의 부재를 매개로 하여 정모멘트용 거더(110)와 간접적으로 접촉한 상태로 배열되어, 부모멘트용 거더(120)와 별도의 부재와의 접촉면을 용접 결합하고 이 별도의 부재와 정모멘트용 거더(110)를 용접 결합하여, 정모멘트용 거더(110)와 부모멘트용 거더(120)가 복합 구간(Ⅱ)에서 상호 연결될 수도 있다.
또한, 상기 복합 구간(Ⅱ)에서는 부모멘트용 거더(120)의 하현재(120a)의 하면(120ay)과 상현재(120b)의 상면(120by)가 절개된 상태로 정모멘트용 거더(110)의 하부 플랜지(110a) 및 상부 플랜지(110b)에 결합되어, 부모멘트용 거더(120)의 하현재(120a)의 하면(120ay)과 상현재(120b)의 상면(120by)이 정모멘트용 거더(110)의 하부 플랜지(110a) 및 상부 플랜지(110b)에 의해 이루어지도록 구성할 수도 있다. 이를 통해, 정모멘트용 부재(110)와 부모멘트용 부재(120)의 상호간의 높이의 차이를 제거하면서 복합 구간(Ⅱ)에서 교축 방향을 따라 중복되게 배열시킬 수 있게 된다.
한편, 정모멘트용 거더(110)와 부모멘트용 거더(120)를 복합 구간(Ⅱ)에서 연결하는 또 다른 방법으로, 도5b에 도시된 바와 같이 부모멘트용 거더(120)의 하현재(120a), 상현재(120b) 및 연결재(120c)는 상기 정모멘트용 거더(110)의 복부(110b)의 양측으로 절개되어 복부(110b)를 수용하도록 그 접촉면이 용접 연결되게 구성할 수도 있다.
이와 같이, 2개의 다른 형식의 상부구조가 하나의 위치가 아니라 구간(Ⅱ)에 걸쳐 중복 배열된 상태로 상호 연결됨에 따라, 부모멘트용 거더(120)와 정모멘트용 거더(110)의 2개의 다른 형식이 보다 견고하게 연결될 수 있는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부 구조(100)는 다음과 같은 공정에 의해 시공된다.
단계 1: 먼저 상부 플랜지가 개방된 '
Figure 112009057586701-pat00016
'형태로 형성된 정모멘트용 거더(110)를 공장에서 제작한 후, 차량에 실어 현장으로 운반한다.
단계 2: 단계 1과 독립적으로 트러스 형상의 부모멘트용 거더(120)의 하현재(120a), 상현재(120b) 및 연결재(120c)를 공장에서 제작하여 현장으로 운반한 후, 이들 부재들을 볼트 이음 등에 의해 조립하여 트러스 형상의 부모멘트용 거더(120)를 제작한다.
단계 3: 도6a에 도시된 바와 같이, 단계 1에서 제작되어 현장으로 운반된 정모멘트용 거더(110)를 크레인으로 인상하여, 일단이 제1교각(10)의 교좌 장치(10a)의 상부에 거치되고 타단이 또 다른 임시 교각에 의해 거치되도록 위치시킨다.
단계 4: 도6b에 도시된 바와 같이, 단계 2에서 제작된 부모멘트용 거더(120)를 크레인으로 인상하여, 연속 지점부인 제2교각(20)의 교좌 장치(20a)의 상부에 그 중앙부가 위치하도록 거치시킨다.
단계 5: 도6c에 도시된 바와 같이 정모멘트용 거더(110)와 부모멘트용 거더(120)을 교축방향으로 견고하게 연결한 후 임시교각을 제거한다. 이 때 정모멘트용 거더와 부모멘트용 거더의 연결은 하나의 위치(point)에서 이루어지기 보다는 상기 정모멘트용 거더와 상기 부모멘트용 거더가 중복하여 배열되는 복합 구간(Ⅱ)을 갖도록 상호 연결되는 것이 특징이다.
단계 6: 그리고 나서, 강재거더(110)와 트러스 거더(120)의 상측에는 바닥판 콘크리트(130)를 시공하기 위한 거푸집이 설치되고, 이 거푸집에 철근을 배근한 후 굳지 않은 콘크리트를 현장 타설하는 것에 의하여 차량 등이 통행하는 바닥판 콘크리트(130)를 시공한다. 이 때, 정모멘트용 거더(110)의 상측과 부모멘트용 거더(120)의 상측에는 전단 연결재(111, 121)가 상방으로 돌출되도록 결합됨에 따라, 바닥판 콘크리트(130)는 정모멘트용 거더(110) 및 부모멘트용 거더(120)와 견고하게 결합되는 것이다.
한편, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 복합 형식의 연속화 교량의 상부 구조(100')는, 도7에 도시된 바와 같이, 연속 지점부(20)에 설치되는 부모멘트용 거 더(120)의 하현재(120a)에 콘크리트(140)가 합성될 수도 있다. 이를 통해, 연속 지점부(20)에 인가되는 커다란 부모멘트를 보다 효과적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 정모멘트용 거더(110)의 단면형상은 도4a에 나타낸 바와 같이 상부가 개방된 U형상의 강재거더 대신에, 도8a에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 복부판(110b)의 상측에 동시에 결합되는 상부플랜지(110d)를 갖도록 하여 전체적으로는 박스 형태로 구성하는 것도 가능하며, 도8b와 같이 상부플랜지(210b)와 복부판(210c) 및 하부플랜지(210a)가 서로 용접 연결되어 이루어진 'I'형상의 강재단면으로 구성되는 것도 가능하며, 도8c에 나타낸 바와 같이 'I'형상의 강재거더 하연에 압축응력이 미리 도입된 케이싱 콘크리트(210d)가 결합된 합성거더로 구성되는 것도 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 다시 말하면, 본 발명의 실시예에서는 2경간 연속화된 강합성 거더 교량(100)을 예로 들어 설명하였지만, 위 실시 예를 참조하여 이를 3경간 이상의 연속화 교량에 적용하는 것은 당해 기술 분야의 당업자에게는 너무도 명확히 이해할 수 있으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 3경간 이상의 연속화 교량에 적용하는 것도 당연히 본 발명의 범주에 속하는 것이다.
도1은 종래의 단순교의 구성을 도시한 개략도
도2는 종래의 3경간 연속화 교량의 구성을 도시한 개략도
도3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 구성을 도시한 도면
도4a는 도3의 절단선 A-A에 따른 단면도
도4b는 도3의 절단선 C-C에 따른 단면도
도4c는 도3의 절단선 B-B에 따른 단면도
도5a는 도4c의 "X" 부분에 대한 확대도
도5b는 도4c의 "X" 부분에 대한 또 다른 형태의 확대도
도6a 내지 도6c는 도3에 따른 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 시공 순서에 따른 구성을 도시한 도면
도7은 도3의 연속화 교량의 다른 형태에 따른 구성을 도시한 도면
도8a 내지 도8c는 도3의 절단선 A-A에 따른 또 다른 단면도
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10, 20: 교각 100,100': 연속화 교량
110: 정모멘트용 거더 120: 부모멘트용 거더
130: 바닥판 콘크리트

Claims (8)

  1. 박스형상, '
    Figure 112009057586701-pat00017
    '형상, 'I'형상 중 어느 하나 이상의 단면으로 형성되며 고정 하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간에 설치되는 정모멘트용 강재거더와;
    상현재와 하현재 및 상기 상현재와 상기 하현재의 사이를 연결하는 연결재로 이루어진 트러스 형상으로 형성되어 상기 정모멘트용 거더와 종방향으로 연결되고, 고정 하중에 의해 부모멘트가 발생되는 구간에 되는 부모멘트용 강재거더와;
    상기 정모멘트용 강재거더의 상면과 상기 부모멘트용 강재거더의 상현재 상면에 합성된 바닥판 콘크리트를;
    포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더의 연결 부위는 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더가 교축 방향을 따라 중복하여 배열되는 복합 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복합 구간에서 상기 정모멘트용 강재거더는 상기 부모멘트용 강재거더와 교축 방향을 따라 접촉하도록 배열되고, 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더의 접촉부를 용접하여 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더가 상호 연결된 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부모멘트용 강재거더의 상기 하현재의 연속 지점부에는 콘크리트가 합성된 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부구조.
  5. 상현재와 하현재 및 상기 상현재와 상기 하현재의 사이를 연결하는 연결재로 이루진 트러스 형상의 부모멘트용 강재거더를 고정 하중에 의해 부모멘트가 발생되는 교각의 상부에 거치시키는 단계와;
    박스형상, '
    Figure 112009057586701-pat00018
    '형상, 'I'형상 중 어느 하나 이상의 강재 단면으로 형성된 정모멘트용 강재거더를 고정 하중에 의해 정모멘트가 발생되는 구간에 위치시키는 단계와;
    상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더를 종방향으로 연결하는 단계와;
    상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더의 상측에 바닥판 콘크리트를 합성하는 단계를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부 구조의 시공 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더의 연결 부위는 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더가 교축 방향을 따라 중복하여 배 열되는 복합 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부 구조의 시공 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복합 구간에서 상기 정모멘트용 강재거더는 상기 부모멘트용 강재거더와 교축 방향을 따라 접촉하도록 배열되고, 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더의 접촉부를 용접하여 상기 정모멘트용 강재거더와 상기 부모멘트용 강재거더가 상호 연결된 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부 구조의 시공 방법.
  8. 제 5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부모멘트용 강재거더의 상기 하현재의 연속 지점부에서는 콘크리트가 합성된 것을 특징으로 하는 복합 형식을 갖는 연속화 교량의 상부 구조의 시공 방법.
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