KR101013407B1 - 유수 흐름을 개선한 아치교 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아치교와 그 시공방법에 관한 것으로, 특히 충복식 아치교에서 유수의 흐름 저항을 낮춘 아치교와, 그 시공방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 실시예는, 물의 흐름 저항을 낮추도록 아치곡판의 폭은 기초에 지지되는 가장자리로 갈수록 점차 좁아지며, 아치곡판의 측면을 따라 세워지는 양 측벽의 간격은 하부로 갈수록 점차 좁아지는 유수 흐름을 개선한 아치교와 철근 콘크리트를 이용한 그 시공방법을 제시한다.

이로써, 측면이 경사지게 설치됨으로써, 아치교에 수직하게 접하는 유수의 흐름 저항을 낮출 수 있어, 아치교를 지나는 물의 흐름이 원활하게 이루지는 효과를 갖는다. 특히, 집중호수 등으로 빠르게 수위가 상승하는 경우 아치교에서 흐름의 정체를 감소시키므로 수위의 빠른 증가를 낮출 수 있는 효과와, 아치교가 유수에 의하여 받는 횡압력을 줄여 안전성을 증대시키는 효과를 갖는다.

아치교, 충복식, 유수

Description

유수 흐름을 개선한 아치교{The arch bridge with improving water flowing}

본 발명은 아치교에 관한 것으로, 특히 충복식 아치교에서 유수의 흐름 저항을 낮춘 아치교에 관한 것이다.

충복식 아치교는 기초 사이에 상부로 볼록한 아치곡판과, 이 아치곡판의 양 측면에 수직된 측벽을 세워 공간을 형성하고, 이 공간을 성토하여 시공되는 충복식 교량이다. 충복식 아치교는 신축 이음이 필요 없어 노면과 연속적인 도로 단면을 형성할 수 있으며, 배수설비도 간단하여 유지보수가 거의 필요 없으며, 주로 지간 50m 내외에서 시공된다.

이러한 종래의 아치교는 구성이 비교적 간단하여 철근 콘크리트를 이용한 시공이 용이한 것이지만, 도로의 폭과, 성토자중에 따른 아치곡판의 폭에 따라 기초가 크게 설치되는 것이며, 측벽의 끝단부에 설치되는 날개벽은 외측방향으로 하향 경사지게 형성됨으로써, 설치공간을 많이 차지하는 문제가 있는 것이다.

또한, 종래의 아치교는 측벽이 아치교를 통과하는 유수와 수직되게 형성됨으로써, 유수의 흐름이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 있다.

특히, 여름철 등에서 집중 호우에 의하여 아치교가 설치된 하천 등의 수위가 증가하면서 유수가 빨라지는 경우에는, 충복식 아치교의 형상 특성상 수위가 높아짐에 따라 유수와 측벽이 접하는 면적이 증가하는 것이어서 유수의 흐름이 더디게 하는 원인이 되는 것이다. 결국 유수의 수위가 상승하여 교량의 유수 통과 기능이 저하되는 문제가 있다.

또한, 수위의 상승에 따라 유수의 저항이 크게 작용함에 따라 아치교의 측면에 횡 압력이 발생하므로 아치교의 안전에 영향이 미치는 것이다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 충복식 아치교를 지나는 유수가 원활하게 통과할 수 있게 하는 목적을 갖는다.

또한, 아치교를 구성하는 아치곡판에 작용하는 수평 반력을 최소화시키는 목적을 갖는다.

또한, 토압의 세기가 큰 경우 측벽이 안정되게 지지할 수 있게 하는 목적도 갖는다.

또한, 아치교의 폭을 증가시키지 아니하고도 교량폭을 넓히는 목적을 갖는다.

한편, 전술된 목적을 이루는 아치교를 설치하는 시공방법을 제시하는 목적도 갖는다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시예로 물의 흐름 저항을 낮추도록 아치곡판의 폭은 기초에 지지되는 가장자리로 갈수록 점차 좁아지며, 상기 아치곡판의 측면을 따라 세워지는 양 측벽의 간격은 하부로 갈수록 점차 좁아지고, 이웃하는 상기 아치곡판 사이에는 수평반력을 보강하는 보강판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유수 흐름을 개선한 아치교를 제시한다.

삭제

또한, 상기 보강판은 이웃하는 상기 아치곡판의 하단부를 지지하는 바닥판과, 상기 바닥판의 중앙에서 상부로 연장형성되어 상기 아치곡판의 가장자리와 면접하는 중앙판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유수의 흐름을 개선한 아치교를 제시한다.

상기 측벽의 끝단부에는 상기 측벽과 직각 또는 경사지게 부벽 또는 날개벽이 연장형성되는 것을 특징으로 하는 유수 흐름을 개선한 아치교를 제시한다.

또한, 상기 측벽의 상부는 교량폭이 증대되도록 외측으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 유수 흐름을 개선한 아치교를 제시한다.

삭제

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교에 따르면, 측면이 경사지게 설치됨으로써, 아치교에 수직하게 접하는 유수의 흐름 저항 을 낮출 수 있어, 아치교를 지나는 물의 흐름이 원활하게 이루지는 효과를 갖는다. 특히, 집중호수 등으로 빠르게 수위가 상승하는 경우 아치교에서 흐름의 정체를 감소시키므로 수위의 빠른 증가를 낮출 수 있는 효과와, 아치교가 유수에 의하여 받는 횡압력을 줄여 안전성을 증대시키는 효과를 갖는다.

더하여, 아치교의 하부로 갈수록 시공에 요구되는 철근, 콘크리트 등의 토목 부재가 적게 소요되고, 기초의 면적을 작게 형성할 수 있으므로 경제적인 효과를 갖는다.

한편, 보강판이 구비되는 경우에는 아치곡판의 가장자리에 작용하는 토압력을 보강하여, 아치곡판의 가장자리에 작용하는 수평 반력을 최소화시킬 수 있어, 아치곡판이 견디는 상부 하중의 크기가 증대되어, 아치교가 보다 안정됨에 따라 안전성이 증대되는 효과를 갖는다.

나아가, 보강판이 중앙판과 바닥판으로 구성되는 경우에는 중앙판이 아치곡판에 작용하는 토압력을 보강하면서, 바닥판이 아치곡판에 상,하 거동시, 기초에 지지되는 아치곡판 가장자리의 벌어짐을 방지하여 아치교를 더욱 견고히 하는 효과를 갖는다.

또한, 날개벽 또는 부벽이 더 형성되는 경우에는 측벽이 높게 설치되어 측벽이 지지하는 토압이 증가될 때, 측벽의 두께를 증가시키는 대신 날개벽 또는 부벽으로 측벽에 전해지는 토압을 분산시킬 수 있게 되므로 측벽이 안정되며, 측벽의 두께를 크게 증가시킬 필요가 없어 공사비를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 측벽의 상부에 슬래브가 형성되는 경우에는 아치교의 폭을 직접 증가 하지 않고도 아치교 상단의 도로폭을 넓게 할 수 있으므로, 경제적으로 아치교의 소통량을 증대시키는 효과를 갖는다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 시공방법에 따르면, 거푸집 시공 작업과 철근 배근 작업 후 콘크리트 타설 작업으로 시공되므로, 시공이 매우 간단하여 공기가 단축되는 효과를 갖는다. 더하여, 아치교를 세우기 위한 기초가 차지하는 면적이 작으므로 설치공간의 제약이 작아져 다양한 지리적 조건에도 시공이 가능한 효과를 갖는다.

이하, 첨부도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명인 유수 흐름을 개선한 아치교 및 그 시공방법의 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 요부를 나타낸 사시도이고, 도 2와 도 3은 도 1에 도시된 유수 흐름을 개선한 아치교의 평면도와 측면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교는, 아치교(1)를 지나는 물의 흐름 저항을 낮추도록, 아치곡판(20)의 폭은 기초(10)에 지지되는 가장자리(21)로 갈수록 점차 좁아지며, 상기 아치곡판(20)의 측면을 따라 세워지는 양 측벽(30)의 간격은 하부로 갈수록 점차 좁아지게 형성된다..

즉, 기초(10)는 하천 등의 양측 바닥에 각각 설치되고, 양 기초(10) 사이에 설치되는 아치곡판(20)은 상부로 볼록한 상사점에서 최대 폭을 형성하며, 기초(10)에 안치되는 가장자리(21)로 갈수록 점차 폭이 좁아지게 형성된다.

또한, 아치곡판(20)의 양 측면에 설치되는 양 측벽(30)의 간격은 상부가 넓고, 하부가 좁게 형성됨에 따라, 하부로 갈수록 점차 간격이 좁게 형성되어 양 측벽(30)은 대략 V 자 단면을 이루게 된다. 즉, 측벽(30)은 외측으로 기울어졌으나, 평평하게 형성됨으로써 시공의 난이도를 낮출 수 있게 된다.

한편, 측벽(30)의 경사 각도는, 측벽(30)의 상부에 형성될 도로의 폭, 측벽의 높이, 지간 거리, 성토층의 자중에 의하여 결정되는 것이다.

이 경우, 아치교의 단면을 살펴보면 하부를 향하여 기울어지게 형성됨에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 아치교의 길이방향에 수직하게 접하는 유수가 경사진 측벽(30)과 접하게 되므로, 종래의 유수의 방향과 수직되게 접하는 측벽에 비하여 흐름 저항을 낮출 수 있는 것이다.

즉, 아치교(1)에 접하는 유수는 경사진 측벽(30)에 의하여 아치곡판(20)의 하부로 유도되므로 하수의 흐름이 원활하게 이루어지는 것이다. 이로써, 집중 호우 등으로 인한 유수가 증대되는 경우에도 물의 흐름이 원활하게 이루어져, 수위의 빠른 증가를 낮출 수 있는 것이다.

또한, 아치교의 하부로 갈수록 점차 면적이 작아짐에 따라, 아치교를 제작하는데 소요되는 골재와 성토되는 토양(T)의 양이 줄어 공사비가 적게 소요되는 장점을 가지는 것이다.

더하여, 아치교의 상부 하중과 온도 변화, 건조 수축 등 외력이 아치곡 판(20)과 측벽(30)에 전달될 때, 아치곡판(20)과 측벽(30)의 폭과 길이가 일정하지 아니하고 완만하게 변경되는 형상을 가짐에 따라, 외력에서 전해지는 충격을 효과적으로 흡수하여 아치곡판(20)과 측벽(30)에 균열 발생을 저지할 수 있어 아치교의 안전이 증대하는 효과도 갖는 것이다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교에 채용된 보강판을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교는, 지간 거리가 긴 경우 복수의 아치곡판(20)이 설치되고, 이 아치곡판(20) 위에는 전술된 바와 같은 측벽(30)이 설치된다.

이때, 기초(10)에 가장자리(21)가 같이 안치되는 이웃하는 아치곡판(20) 사이에는 토압력을 보강하는 보강판(40)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 기초(10) 상에 이웃하는 아치곡판(20)의 가장자리(21) 부분에 설치되는 보강판(40)은 아치곡판(20)의 가장자리(21)를 서로 밀어주는 역할을 함으로써, 아치곡판의 가장자리 부분에 성토되는 토압력을 보충하게 되는 것이다.

보다 구체적으로 설명하면, 아치곡판(20)은 가장자리(21)로 갈수록 그 폭이 좁아지므로 아치곡판(20)의 가장자리(21)에 작용하는 토압의 작용면적이 줄어들게 된다. 이로써, 상부 하중으로 인한 수평 반력을 성토층의 수평 토압으로 충분히 상쇄시키기 어렵게 되므로, 수평 토압에 더하여 보강판(40)이 아치곡판(20)의 가장자리(21) 부분을 지탱함으로써 수평 반력을 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.

이 경우, 보강판(40)이 더 구비됨에 따라 아치곡판의 가장자리(21)에 작용하는 토압력을 보강하여, 아치곡판의 가장자리(21)에 작용하는 수평 반력을 최소화시킬 수 있다. 결국, 아치곡판(20)이 견디는 상부 하중의 크기가 증대되어, 아치교가 보다 안정되는 것이다.

이하, 다른 실시예에서의 측벽(30)의 기능, 구성 및 작용은 전술된 실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.

한편, 보강판은 구체적으로 이웃하는 아치곡판의 가장자리 부분의 중앙 사이에 개재되는 판형상일 수 있다. 즉, 보강판의 양측은 아치곡판의 외면을 따라 곡면을 형성하여, 아치곡판의 가장자리부분과 면접함으로써 아치곡판의 가장자리를 밀어줄 수 있게 구비되는 것이다.

한편, 보강판(40)은 전술된 바와 같이 양측이 아치곡판(20)의 가장자리(21)부분의 형상을 따라 아치곡판(20)과 면접하게 세워진 중앙판(41)과, 이 중앙판(41)의 하부에서 연장형성되어, 기초(10)위에 안치되고, 아치곡판(20)의 가장자리(21)의 하부를 지지하는 바닥판(42)으로 이루어질 수 있다.

이 경우, 아치곡판(20)의 가장자리(21)부분을 밀어 토압력을 보강하는 중앙판(41)에 더하여, 바닥판(42)이 이웃하는 아치곡판(20)의 하부를 밀어주게 됨에 따라 중앙판(41)의 강도를 더욱 증대시키며, 이웃하는 아치곡판(20)의 이격 간격을 유지하게 된다. 즉, 바닥판(42)이 더 구비됨에 따라 상부에서 전해지는 하중 등에 의한 아치곡판(20)에 상,하 거동시, 기초(10)에 지지되는 아치곡판(20) 가장자리(21)의 벌어짐을 방지하여 아치교를 더욱 견고히 하는 것이다.

한편, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 요부를 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 유수 흐름을 개선한 아치교의 측면도이다.

위 실시예들에 의한 아치교에는, 측벽(30)의 끝단부에 측벽(30)과 직각 또는 경사지게 부벽 또는 날개벽(50)이 연장형성될 수 있다.

즉, 아치교(1)의 시종점부의 측벽(30) 즉, 측벽(30)의 끝단부에는 경사진 측벽(30)과 직각 또는 경사진 부벽 또는 날개벽(50)이 연장형성되어, 경사진 측벽(30)의 지지력을 보강할 수 있다.

다시 설명하면, 아치교가 설치된 양 측면의 토사를 지지하는 날개벽(50)은 측벽(30)의 끝단부에서 측벽(30)의 길이방향에 대하여 수직 또는 경사지게 외측으로 형성됨으로써 토사의 유입을 방지하면서, 측벽(30)에 대한 지지력을 향상시킬 수 있는 것이다. 또한, 경사진 측벽(30)을 직접 지지하도록 부벽이 더 설치될 수 있는 것이다. 이는 측벽(30)이 높게 형성되는 경우 측벽(30)이 지지하는 성토층의 자중이 커지므로, 경사진 측벽(30)에 전해지는 토압이 증가할 때 유용한 것이다.

즉, 측벽(30)이 높게 설치되어 측벽(30)이 지지하는 토압이 증가될 때, 측벽(30)의 두께를 증가시키는 대신 날개벽(50) 또는 부벽으로 측벽(30)에 전해지는 토압을 분산시킬 수 있게 되므로, 측벽(30)의 두께를 두껍게 설계할 필요가 없어 공사비를 절감할 수 있는 것이다.

한편, 측벽(30)의 상부에는 교량 폭이 증대되도록 외측으로 돌출되게 형성된 슬래브(31)가 형성될 수 있다.

즉 슬래브(31)는 측벽(30)의 상부에서 교량의 폭을 증대시키도록 외측으로 돌출된 부분으로, 아치교(1)의 상부에 형성되는 도로(R)의 폭을 증대시킬 수 있는 것이다.

이 경우, 아치교(1)의 폭을 직접 증가하지 않고도 아치교(1) 상단의 도로(R) 폭을 넓게 할 수 있으므로, 경제적으로 소통량을 증대시킬 수 있는 것이다.

한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 시공방법의 흐름도이고, 도 9의 (a) 내지 (d)는 도 8에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 시공순서를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 시공방법은, 기초형성단계(s1), 외형설치단계(s2), 성토단계(s3), 마감단계(s4)를 거친다.

이때, 기초형성단계(s1)에서는 아치교(1)가 설치되는 단단한 지반 또는 지반 속 암반층을 지지하는 기초(10)를 세우는 것이다.

이후, 외형설치단계(s2)에서는 전술된 바와 같이, 기초(10)에 아치곡판(20)의 폭은 기초(10)에 지지되는 가장자리(21)로 갈수록 점차 좁아지며, 아치곡판(20)의 측면을 따라 세워지는 양 측벽(30)의 간격은 하부로 갈수록 점차 좁아지는 아치 교의 외형을 기초(10) 위에 설치하는 것이다.

이러한 아치교의 외형을 단위 블록으로 하여 대블록공법으로 기초(10) 위에 차례로 안치시킴에 따라, 복수의 기초(10)로 지지되는 아치교를 시공할 수 있다.

또는, 아치곡판(20)을 기초(10) 사이에 동바리 또는 거푸집을 세운(s21) 뒤 기초(10)와 연결되게 철근(22)을 배근한(s22) 후 콘크리트(23)를 타설, 양생한(s23) 후 거푸집을 제거한다(s24). 또한, 아치곡판(20)의 양 측면에서 비스듬하게 벌어진 측면을 전술된 바와 같이 철근 콘크리트를 이용하여 세움으로써(s21 내지 s24), 기초 위에 아치교의 외형을 설치할 수 있다.

이때, 아치곡판과 측벽이 길게 설치되는 경우에는 공지된 신축 이음으로 시공할 수 있으며, 더하여, 아치곡판이 다수 구비되는 경우에는 이웃하는 아치곡판 사이에 전술된 보강판을 설치할 수 있다. 또한, 양 측면의 끝단부에는 전술된 날개벽 또는 부벽을 더 형성할 수 있는 것이다.

이후, 성토단계(s3)에서는 아치교의 외형 내에 토압을 형성하도록 토양(T)을 채워 넣는다. 이때, 성토되는 토양(T)은 기초형성단계에서 채취된 쇄석, 슬래그, 모래자갈 또는 이들을 혼합한 골재가 될 수 있다.

이후, 마감단계(s4)에서는 성토된 위에 노상과 연계되는 도로(R)를 설치하고, 측벽(30)의 외부에 사용자의 의도에 따른 무늬(M)를 형성한다.

즉, 도로(R)는 성토된 토양(T) 위에 가열아스팔트 혼합물로 만들어져 교통 하중을 분산 및 우수의 침투를 방지하는 표층, 이 표층의 아래에서 표층을 안정적으로 지지하여 표층에서 전해지는 하중을 지지하는 기층 및 토양의 세립자가 기층 으로 침입하지 못하게 방지하며, 표층과 기층의 내부에 물 고임을 방지하는 보조기층을 차례로 적층하는 등 일반적인 도로(R)의 시공방법에 의하여 형성할 수 있다.

한편, 측벽(30)의 외부는 사용자의 의도에 따라 다양한 무늬(M)를 형성할 수 있는데, 일예로 사용자는 자연석을 표현하기 위하여 측벽(30) 외부에 자연석 형상이 음각으로 형성된 문양 거푸집(도시 생략)을 대고 발포콘크리트를 주입하거나, 돌붙임 등을 이용하여 마치 자연석으로 이루어진 아치교를 연출할 수 있다.

더하여, 배수로, 전기 배선, 난간 등 기타 필요한 시설을 시공한다.

이때, 아치교의 외형을 철근 배근 작업과 거푸집 시공 작업 후 콘크리트 타설 작업으로 시공하는 경우 시공이 매우 간단하여 공기를 단축할 수 있게 된다. 더하여 아치교를 세우기 위한 기초가 차지하는 면적이 작으므로 설치공간의 제약이 작아져 다양한 지리적 조건에도 시공이 가능해지며, 측벽이 부벽에 지지되는 경우 측벽 단면의 두께를 얇게 제작할 수 있어 아치교의 하중을 저감시킬 수 있게 된다.

더하여, 측벽은 하부로 갈수록 점차 간격이 좁게 형성됨으로써, 아치교의 전체적인 형상이 날렵한 이미지를 가짐으로 경관이 수려해지는 효과도 갖는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 요부를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 유수 흐름을 개선한 아치교의 평면도.

도 3은 도 1에 도시된 유수 흐름을 개선한 아치교의 측면도.

도 4는 도 1의 AA선에 따른 단면에서 유수의 흐름을 나타낸 사용상태도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교에 채용된 보강판을 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 요부를 나타낸 사시도.

도 7은 도 6에 도시된 유수 흐름을 개선한 아치교의 측면도.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 시공방법의 흐름도.

도 9의 (a) 내지 (d)는 도 8에 따른 유수 흐름을 개선한 아치교의 시공순서를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 아치교 10 : 기초

20 : 아치곡판 21 : 가장자리

22 : 철근 23 : 콘크리트

30 : 측벽 31 : 슬래브

40 : 보강판 41 : 중앙판

42 : 바닥판 50 : 날개벽

R : 도로 T : 토양

M : 무늬

Claims (6)

1. 삭제
2. 물의 흐름 저항을 낮추도록 아치곡판(20)의 폭은 기초(10)에 지지되는 가장자리(21)로 갈수록 점차 좁아지며, 상기 아치곡판(20)의 측면을 따라 세워지는 양 측벽(30)의 간격은 하부로 갈수록 점차 좁아지고, 이웃하는 상기 아치곡판(20) 사이에는 토압력을 보강하는 보강판(40)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유수 흐름을 개선한 아치교.
3. 제2항에서,

   상기 보강판(40)은 이웃하는 상기 아치곡판(20)의 하부를 지지하는 바닥판(42)과, 상기 바닥판(42)의 중앙에서 상부로 연장형성되어 상기 아치곡판(20)의 가장자리(21)와 면접하는 중앙판(41)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유수 흐름을 개선한 아치교.
4. 제2항에서,

   상기 측벽(30)의 끝단부에는 상기 측벽(30)과 직각 또는 경사지게 부벽 또는 날개벽(50)이 연장형성되는 것을 특징으로 하는 유수 흐름을 개선한 아치교.
5. 제4항에서,

   상기 측벽(30)의 상부에는 교량 폭이 증대되도록 외측으로 돌출된 슬래브(31)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유수 흐름을 개선한 아치교.
6. 삭제

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