KR101043240B1 - 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조에 관한 것으로, 교축 방향으로 인접한 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔을 포함하는 교량의 연속화 구조로서, 교축 방향으로 서로 연결되는 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 각각의 중립축 상부에는 이들 빔에 미리 내설된 제1압축용 강봉 및 제2압축용 강봉에 의하여 공용 중 작용하는 압축 응력을 상쇄시키는 인장 응력을 미리 도입하고, 각각의 중앙부 중립축 하부에는 제1인장용 강선 및 제2인장용 강선에 의하여 공용 중 작용하는 인장 응력을 상쇄시키는 압축 응력을 미리 도입하여, 종래의 PSC빔과 달리 중앙부의 중립축 하부에 압축 프리스트레스만 가해지는 것이 아니라, 중립축 상부에 인장 프리스트레스도 도입하는 것에 의하여 공용 중 작용하는 방향과 반대 방향의 휨 변위를 미리 도입하여 교량에 사용되는 빔의 공용 중 작용하는 외력에 저항하는 능력을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 무엇보다도, 교축 방향으로 연속하게 배열되는 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 상측에 인장응력을 도입하기 위하여 미리 내설된 제1압축용 강봉과 제2압축용 강봉의 길이를 압축시키는 데 필요한 길이보다 더 길게 연장 형성하여 이들 강봉을 나사체결 방식의 커플러로 상호 연결되도록 함으로써, 교각 상부에서의 작용하는 부 모멘트를 별도의 구성을 설치하지 않고도 간단하면서도 효과적으로 제어할 수 있는 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조를 제공한다.

연속화 교량, 연결철근 조립체, 압축용 강봉, 커플러, 부모멘트,

Description

프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조{CONTINUATION STRUCTURE OF PRESTRESSED CONCRETE GIRDER BRIDGE}

본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 강재 거더를 사용하지 않으면서도 보다 긴 경간에 적용할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 교량의 연속화 구조에서 불가피하게 발생되는 교각 상부의 부 모멘트를 별도의 복잡한 설비없이 효과적으로 제어할 수 있는 프리스트레스트 콘크리트 빔(Prestressed Concrete Beam, 이하, 간단히 "PSC빔"이라고도 합니다) 교량의 연속화 구조에 관한 것이다.

일반적으로 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 거더는 교량 등의 구조물을 시공할 때에 대들보의 역할을 하도록 설치되는 것으로서, 이러한 프리캐스트 거더는 단순빔으로 제작되어 교각과 교각 사이에 거치된 단순교로 시공되기도 한다. 즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, 단순보 형태의 PSC 빔 교량(10)은 교대(13)나 교각(14) 상부의 베어링(11a,11b,12a,12b) 상에 단순 거치된 PSC빔(11,12)에 내설된 긴장선을 긴장시킨 후, 그 상부에 차량 등이 통행하는 바닥판이 시공되어 설치된 다. 교축 방향으로 인접하는 PSC빔(11,12)이 상호 연결되지 않은 단순보 형태의 교량(10)은 도1a의 아래 도면에 나타난 바와 같이 교각(14)의 상부에 어떠한 부모멘트가 작용하지 않지만, 단순 거치된 PSC빔의 중앙부에 상대적으로 큰 정모멘트가 작용하여 내하력을 크게 하는데에 한계를 갖는다.

이에 반하여, 도1b에 도시된 연속교(20)는 도 1b에 도시된 바와 같이 2개 이상의 교축 방향으로 인접한 PSC빔(21,22)이 연결 수단(25)에 의해 연결되어 연속된 형태의 교량을 말한다. 즉, 교대(23)나 교각(24) 상부의 베어링(21a,21b,22a,22b) 상에 단순 거치된 PSC빔(21,22)에 내설된 긴장선을 긴장시킨 후, 교축 방향으로 인접하는 PSC빔(21,22)을 연결 수단(25)으로 상호 연결하고, 그 상부에 차량 등이 통행하는 바닥판이 시공되어 설치된다. 연속교(20)는 도1b의 아래 도면에 나타난 바와 같이 PSC빔의 중앙부에는 단순보 형태의 교량(10)에 작은 정모멘트가 작용하여 내하력을 크게 하거나 보다 긴 경간에 적용할 수 있는 장점을 갖지만, 교각(24)의 상부에 큰 부 모멘트(P)가 작용하는 문제점이 발생된다. 무엇보다도, 종래의 연속교는 교축 방향으로 서로 인접한 PSC빔들(21,22)을 서로 연결하기 위하여 서로 연통되는 쉬스관을 설치하기 위하여 빔을 정렬시키는 등의 복잡한 공종이 요구되거나, 별도의 강봉을 설치해야 함에 따라 까다로운 시공의 불편함을 감수해야 하는 문제점이 있었다.

이에 따라, 보다 긴 경간에 적용할 수 있는 연속교를 시공함에 있어서, 연속교에서 불가피하게 발생되는 교각의 상부에서 작용하는 부 모멘트를 보다 간단하면서도 저렴하게 제어할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 강재 거더를 사용하지 않는 저렴한 프리스트레스트 콘크리트 빔으로서 가능한 긴 경간에 적용할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 무엇보다도 프리스트레스트 콘크리트 빔에 프리스트레스를 도입하는 구성을 활용하여 교각 상부에서 작용하는 부 모멘트를 복잡한 별도의 구성이나 시공 절차를 거치지 않고서도 효과적으로 제어할 수 있는 프리스트레스트 콘크리트 빔의 연속화 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 포스트텐션 방식을 사용하면서도 구조물에 압축력을 가하지 않고 휨만을 가함으로써 휨에 저항하는 구조 부재에 최적의 프리스트레스를 도입하고, 이를 이용하여 보다 긴 경간에 적용할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 교축 방향으로 인접한 프리스트레스트 콘크리트 빔을 상호 연결함에 있어서 이 빔에 공용 중 작용하는 방향과 반대 방향의 휨 변위를 미리 도입하는 데 사용되는 정착구에 의하여 배근되는 연결철근 조립체가 교축 방향으로 간섭되어 구속되도록 설치됨으로써 보다 견고하게 연속화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 교각 상부에서의 부 모멘트를 효과적으로 제어할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 교축 방향으로 인접한 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔을 포함하는 교량의 연속화 구조로서, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔은, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 양단부 상연에 제1블록아웃부 및 제3블록아웃부가 각각 형성되고, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 중립축 상측을 따라 관통 배열되어 상기 제1블록아웃부와 상기 제3블록아웃부를 직선 형태로 연결하는 제1압축용 강봉이 쉬스관 내에 배열되고, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 중앙부에서는 중립축의 하측을 통과하고 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 양단부에서는 중립축의 상측을 통과하도록 상기 제1블록아웃부로부터 상기 제3블록아웃부를 포물선 형태로 관통 연결하는 제1인장용 강선이 쉬스관 내에 배열되고, 상기 제1블록아웃부와 상기 제3블록아웃부에 각각 노출된 상기 제1압축용 강봉의 끝단부와 상기 제1인장용 강선의 끝단부를 함께 수용하여 상기 제1인장용 강선을 잡아당기는 것에 의한 반력으로 상기 제1압축용 강봉의 끝단을 밀도록 작용하여 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 중앙부의 중립축의 하측에는 압축 응력이 도입되고 중앙부의 중립축의 상측에는 인장 응력이 도입되도록 하는 한 쌍의 제1정착구가 상기 제1블록아웃부와 상기 제3블록아웃부에 각각 설치되고, 교각에 양단지지된 상태로 거치되며; 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔은, 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 양단부 상연에 제2블록아웃부 및 제4블록아웃부가 각각 형성되고, 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 중립축 상측을 따라 관통 배열되어 상기 제2블록아웃부와 상기 제4블록아웃부를 직선 형태로 연결하는 제2압축용 강봉이 쉬스관 내에 배열되고, 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 중앙부에서는 중립축의 하측을 통과하고 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 양단부에서는 중립축의 상측을 통과하도록 상기 제2블록아웃부로부터 상기 제4블록아웃부를 포물선 형태로 관통 연결하는 제2인장용 강선이 쉬스관 내에 배열되고, 상기 제2블록아웃부와 상기 제4블록아웃부에 각각 노출된 상기 제2압축용 강봉의 끝단부와 상기 제2인장용 강선의 끝단부를 함께 수용하여 상기 제2인장용 강선을 잡아당기는 것에 의한 반력으로 상기 제2압축용 강봉의 끝단을 밀도록 작용하여 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 중앙부의 중립축의 하측에는 압축 응력이 도입되고 중앙부의 중립축의 상측에는 인장 응력이 도입되도록 하는 한 쌍의 제2정착구가 상기 제2블록아웃부와 상기 제4블록아웃부에 각각 설치되고, 교각에 양단지지된 상태로 거치되고; 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔이 서로 인접하는 위치에서 상기 제1블록아웃부와 상기 제2블록아웃부에 노출된 상기 제1압축용 강봉과 상기 제2압축용 강봉은 서로 인접하는 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔과 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔을 향하여 길게 연장되어 커플러로 상호 연결됨으로써, 상기 커플러로 교각 상부에서의 인장을 제어하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조를 제공한다.

즉, 교축 방향으로 서로 연결되는 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 각각의 중립축 상부에는 제1압축용 강봉 및 제2압축용 강봉에 의하여 공용 중 작용하는 압축 응력을 상쇄시키는 인장 응력을 미리 도입하고, 각각의 중앙부 중립축 하부에는 제1인장용 강선 및 제2인장용 강선에 의하여 공용 중 작용하는 인장 응력을 상쇄시키는 압축 응력을 미리 도입하여, 종래의 PSC빔과 달리 중앙부의 중립축 하부에 압축 프리스트레스만 가해지는 것이 아니라, 중립축 상부에 인장 프리스트레스도 도입하는 것에 의하여 공용 중 작용하는 방향과 반대 방향의 휨 변위를 미리 도입하여 교량에 사용되는 빔의 공용 중 작용하는 외력에 저항하는 능력을 극대화할 수 있게 된다.

무엇보다도, 교축 방향으로 연속하게 배열되는 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 상측에 인장응력을 도입하기 위하여 내설되는 제1압축용 강봉과 제2압축용 강봉의 길이를 압축시키는 데 필요한 길이보다 길게 형성하고, 이에 따라 이들 강봉이 인접한 프리스트레스트 콘크리트 빔을 향하여 연장되도록 하여 나사체결 방식의 커플러로 간단히 연결 및 강결한다. 이에 따라, 연속교의 교각 상부에서 공용 중에 작용하는 큰 부 모멘트를 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

그리고, 연결철근 조립체가 상기 프리스트레스트 콘크리트 빔들의 길이 방향에 대하여 간섭되도록 상기 제1정착구와 상기 제2정착구를 감싸도록 배근되어, 상기 제1블록아웃부와 상기 제2블록아웃부에 현장타설 콘크리트를 타설하여 배근된 상태가 고정된다. 이를 통해, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 상기 제2프리스트레스트 콘트리트 빔은 상측에서 보다 견고하게 연결되어, 교각에서 발생되는 부 모멘트를 저항하는 것을 보조할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 명세서 및 특허청구범위에 사용된 '교각'이라는 용어는 교량을 제작하기 위하여 빔을 거치하는 곳이라는 의미로 사용된 용어로서, 당업계에서 '교대'라고 불리는 용어의 의미도 역시 포함하는 것으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 교축 방향으로 인접한 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔을 포함하는 교량의 연속화 구조 로서, 교축 방향으로 서로 연결되는 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 각각의 중립축 상부에는 이들 빔에 미리 내설된 제1압축용 강봉 및 제2압축용 강봉에 의하여 공용 중 작용하는 압축 응력을 상쇄시키는 인장 응력을 미리 도입하고, 각각의 중앙부 중립축 하부에는 제1인장용 강선 및 제2인장용 강선에 의하여 공용 중 작용하는 인장 응력을 상쇄시키는 압축 응력을 미리 도입하여, 종래의 PSC빔과 달리 중앙부의 중립축 하부에 압축 프리스트레스만 가해지는 것이 아니라, 중립축 상부에 인장 프리스트레스도 도입하는 것에 의하여 공용 중 작용하는 방향과 반대 방향의 휨 변위를 미리 도입하여 교량에 사용되는 빔의 공용 중 작용하는 외력에 저항하는 능력을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 무엇보다도, 교축 방향으로 연속하게 배열되는 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 상측에 인장응력을 도입하기 위하여 미리 내설된 제1압축용 강봉과 제2압축용 강봉의 길이를 압축시키는 데 필요한 길이보다 더 길게 연장 형성하여 이들 강봉을 나사체결 방식의 커플러로 상호 연결되도록 함으로써, 교각 상부에서의 작용하는 부 모멘트를 별도의 구성을 설치하지 않고도 간단하면서도 효과적으로 제어할 수 있는 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 프리스트레스트 콘크리트 빔들의 길이 방향에 대하여 간섭되도록 상기 제1정착구와 상기 제2정착구를 감싸도록 연결철근 조립체를 배근함으로써, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 상기 제2프리스트레스트 콘트리트 빔을 보다 견고하게 연결할 뿐만 아니라, 상기 제1정착구, 상기 제2정착구가 모 두 상기 빔들의 중립축의 상측에 위치하므로 교각에서 발생되는 부 모멘트에 보다 효과적으로 제어하는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은 강재 거더를 사용하지 않으면서 비교적 저렴한 콘크리트를 주재료로 하는 프리스트레스트 콘크리트 빔으로 보다 긴 경간에 적용할 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻는다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도2a 내지 도2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조의 제작 단계별 구성을 도시한 도면, 도3은 도2a 내지 도2c의 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조에 사용되는 정착구의 구성을 도시한 도면, 도4는 도2b의 'A'부분의 확대 사시도이다.

도2a 내지 도2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조(100)는 교축 방향으로 인접한 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(1)이 배열된 2경간 교량으로 구성된다. 그리고, 도면에 도시되지는 않았지만, 교축 직각 방향으로 1개 이상의 프리스트레스트 콘크리트 빔이 배열되고, 이들 빔에 대하여 교축 방향으로도 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)과 같이 상호 연결된다.

도2a에 도시된 바와 같이, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)의 양단부 상연에는 블록아웃된 한 쌍의 제1블록아웃부(102)가 형성된다. 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)의 내부에는, 한 쌍의 제1블록아웃부(102)를 포물선 형태로 연결하여 중앙부에서는 중립축의 하측을 통과하는 쉬스관(111) 내부에 내설된 인장용 강선(110)이 배열되며, 이와 동시에, 한 쌍의 제1블록아웃부(102)를 직선 형태로 연결하여 중앙부에서는 중립축의 상측을 통과하는 쉬스관(121) 내부에 내설된 압축용 강봉(120)이 배열되고, 인장용 강선(110)과 압축용 강봉(120)은 하나의 정착구(130)에 연결 고정된다.

마찬가지로, 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)의 양단부 상연에는 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)의 제1블록아웃부(102)와 연속하게 블록아웃된 한 쌍의 제2블록아웃부(202)가 형성되며, 그 내부에는, 한 쌍의 제2블록아웃부(202)를 포물선 형태로 연결하여 중앙부에서는 중립축의 하측을 통과하는 쉬스관(111) 내부에 내설된 인장용 강선(110)이 배열되며, 이와 동시에, 한 쌍의 제2블록아웃부(202)를 직선 형태로 연결하여 중앙부에서는 중립축의 상측을 통과하는 쉬스관(121) 내부에 내설된 압축용 강봉(120')이 배열되고, 인장용 강선(110)과 압축용 강봉(120')은 하나의 정착구(130)에 연결 고정된다.

여기서, 도2a 내지 도2c에 도시된 바와 같이, 제1압축용 강봉(120)과 제2압축용 강봉(120')은 정착구(130)에 의하여 인장시키는 데 필요한 길이보다 충분히 길게 서로를 향하여 길게 연장 형성된다. 그리고, 압축용 강봉(120,120')의 연장부(120a,120a')는 도2b에 도시된 바와 같이 커플러(140)에 의하여 상호 강결 결합된다. 이 때, 커플러(140)는 다양한 형태로 제1압축용 강봉(120)과 제2압축용 강봉(120')을 결합할 수 있지만, 나사 결합을 이용하여 제1압축용 강봉(120)과 제2압축용 강봉(120')을 결합하는 경우에는, 제1압축용 강봉(120)의 연장부(120a)는 제2압축용 강봉(120')의 연장부(120a')와 서로 다른 방향(즉, 어느 하나가 오른나사이면 다른 하나는 왼나사)으로 나사산이 형성되어, 이와 맞물리는 암나사부가 형성된 커플러(140)의 체결 및 회전에 의하여 견고하게 결합된다. 이를 통해, 교축 방향으로 배열된 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)은 상호 연결되어 연속화 구조를 구현할 수 있게 되며, 이와 동시에, 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2)에 프리스트레스를 도입하기 위하여 이미 설치된 압축용 강봉(120,120')을 이용하여 공용 중에 교각(14) 상부에 작용하는 부 모멘트를 효과적으로 상쇄시킬 수 있게 된다.

도2b 및 도4의 확대사시도에 도시된 바와 같이, 교축 방향으로 인접하여 배열되는 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2)의 맞닿는 면의 상측에는 제1블록아웃부(102)와 제2블록아웃부(202)가 연속하게 되는데, 이 때, 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)의 견고한 결합을 위하여, 종방향으로 배열된 종방향 연결철근(101a,201a)을 감싸는 횡방향 연결철근(101b,202b)이 용접 결합되며, 횡방향 연결철근(101b,201b)이 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2)에 설치된 정착구(130)를 각각 감싸는 것에 의하여 교축 방향으로 정착구(130)와 간섭되도록 연결철근 조립체(101,201)가 제작 설치된다. 이와 동시에, 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)에 위치하는 제1연결철근 조립체(101)와 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)에 위치하는 제2연결철근 조립체(201)는 충분한 길이로 상호 겹이음(99)된 상태로 현장타설 콘크리트(150)에 의해 매립되도록 함으로써, 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)이 보다 견고하게 결합되어 일체 거동하는 것을 보조한다.

이 때, 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)으로부터 종방향 철근(미도시)이 노출되어 제1연결철근 조립체(101)와 용접 등에 의해 일체 결합되고, 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)으로부터 종방향 철근(미도시)이 노출되어 제2연결철근 조립체(201)와 용접 등에 의해 일체 결합됨으로써, 보다 견고한 이음 구조를 구현할 수도 있다.

한편, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 정착구(130)에는, 몸체(131)를 통과한 다수의 인장용 강선(110)의 끝단마다 중공형 쐐기(112)가 설치되어, 유압잭(미도시)로 인장용 강선(110)을 잡아당기면 중공형 쐐기(112)가 인장용 강선(110)에 대하여 전방으로 이동하게 되므로, 인장용 강선(110)은 잡아당겨진 상태로 쐐기(112)에 의해 몸체(131)에 고정된다. 이와 동시에, 유압잭으로 인장용 강선(110)을 잡아당기는 과정에서, 잡아당기는 힘의 반력에 의하여 몸체(131)가 압축용 강봉(120)을 밀게 되므로, 압축용 강봉(120)은 압축되는 힘이 작용한다. 이렇듯, 정착구(130)를 이용하여 인장용 강선(110)을 잡아당기면 그 반력으로 압축용 강봉(120)에 압축력 이 동시에 도입되는 효과가 발생되고, 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량(100)의 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2)의 상측에는 인장 응력이 도입되며, 중앙부의 중립축 하측에는 압축 응력이 도입되므로, 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2))에는 압축력만 작용하던 종래의 PSC빔과 달리 상방으로 볼록해지는 휨 변위를 도입할 수 있게 된다.

여기서, 상기 정착구(130)를 이용하여 상방으로 볼록해지는 휨 변위를 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2)에 도입하는 과정에서, 정착구(130)의 몸체(131)는 중앙부를 향하여 전진하게 되므로, 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)에 프리스트레스를 도입하기 이전에는 정착구(130)가 블록아웃부(102,202)의 벽면으로부터 소정거리만큼 이격된 상태로 설치된다. 선택적으로, 도면부호 132로 표시된 너트에 의하여 압축용 강봉(120)에 압축력을 추가로 가할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조의 그 시공 방법을 상술한다.

단계 1: 도2a에 도시된 바와 같이, 양단부 상연에는 블록 아웃된 한 쌍의 제1블록아웃부(102)가 형성되고, 한 쌍의 제1블록아웃부(102)를 직선 형태로 연결하는 쉬스관(121) 내부에 내설되어 중립축의 상측을 따라 배열되되 교축 방향을 따르는 바깥쪽으로 충분히 긴 연장부(120a)가 형성되도록 설치된 압축용 강봉(120)과, 한 쌍의 제1블록아웃부(102)를 포물선 형태로 연결하는 쉬스관(111) 내부에 내설되 어 중앙부에서는 중립축의 하측을 통과하도록 배열된 인장용 강선(110)과, 인장용 강선(110)의 끝단부와 압축용 강봉(120)의 끝단부를 함께 수용하는 정착구(130)를 구비한 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)을 제작한다.

마찬가지 방법으로, 양단부 상연에는 블록 아웃된 한 쌍의 제2블록아웃부(202)가 형성되고, 한 쌍의 제2블록아웃부(202)를 직선 형태로 연결하는 쉬스관(121) 내부에 내설되어 중립축의 상측을 따라 배열되되 교축 방향을 따르는 바깥쪽으로 충분히 긴 연장부(120a')가 형성되도록 설치된 압축용 강봉(120')과, 한 쌍의 제1블록아웃부(202)를 포물선 형태로 연결하는 쉬스관(111) 내부에 내설되어 중앙부에서는 중립축의 하측을 통과하도록 배열된 인장용 강선(110)과, 인장용 강선(110)의 끝단부와 압축용 강봉(120')의 끝단부를 함께 수용하는 정착구(130)를 구비한 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)을 제작한다. 이 때, 제2압축용 강봉(120')은 제1압축용 강봉(120)과 반대 방향의 나사산이 형성된 것으로 선택하여 설치된다.

단계 2: 그리고 나서, 교대(13) 및 교각(14)상부에 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2)을 거치시키기 직전에, 정착구(130)를 이용하여 상기 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2)에 대하여 인장용 강선(110)을 잡아당기는 것에 의한 반력으로 압축용 강봉(120)의 끝단을 밀도록 작용하여 중앙부의 중립축의 하측에는 압축 응력이 도입되고 중앙부의 중립축의 상측에는 인장 응력이 도입되도록 하여, 공용 중 작용하는 휨 변위에 반대되는 방향의 휨 변위가 발생되도록 한다.

단계 3: 그리고 나서, 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)을 크레인으로 인상하여 교대(13) 및 교각(14) 상부의 베어링(11a,11b,12a,12b) 위에 거치시킨다. 이 때, 도면에는 교축 직각 방향이 도시되지 않았지만, 시공하는 교랑의 폭에 따라 프리스트레스트 콘크리트 빔(1,2)은 교축 직각 방향으로 다수의 열로 설치된다.

단계 4: 이 때, 서로 연속하는 제1블록아웃부(102)와 제2블록아웃부(202)에 위치한 2개의 정착구(130)의 사이로 연장된 압축용 강봉(120,120')의 연장부(120a,120a')를 커플러(140)로 연결한다. 여기서, 커플러(140)는 제1압축용 강봉(120)의 연장부(120a)와 제2압축용 강봉(120')의 연장부(120a')와 각각 나사체결될 수 있도록 중앙부를 중심으로 서로 다른 방향의 암나사산이 형성된다.

그리고 나서, 제1압축용 강봉(120)과 제2압축용 강봉(120')을 나사체결방식으로 연장부(120a,120a')를 상호 연결한 커플러(140)를 회전시켜 연결한다.

단계 5: 그리고 나서, 압축용 강봉(120)을 감싸는 쉬스관(121)의 충진재 주입구(121a)에 몰탈을 충진하여 부식되는 것을 방지하고, 마찬가지로, 인장용 강선(110)을 감싸는 쉬스관(111)의 충진재 주입구(111a)에 몰탈을 충진한다.

단계 6: 그리고 나서, 제1블록아웃부(102)의 정착구(130)를 감싸는 제1연결 철근 조립체(101)와 제2블록아웃부(202)의 정착구(130)를 감싸는 제2연결철근 조립체(201)와 를 설치한 후, 제1연결철근 조립체(101)와 제2연결철근 조립체(201)를 충분한 길이에 걸쳐 상호 겹이음(99)하여 일체화시킨다. 그리고, 도면에 도시되지 않았지만, 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)으로부터 돌출된 종방향 철근은 제1연결철근 조립체(101)의 종방향 연결철근(101a)과 용접이나 겹이음에 의해 연결되고, 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)으로부터 돌출된 종방향 철근도 역시 제2연결철근 조립체(201)의 종방향 연결철근(101a,201a)과 용접이나 겹이음에 의해 연결시킨다. 이 때, 연결철근 조립체(101,201)의 횡방향 철근(101b,201b)은 끝단이 꺾여진 단면 'ㄷ' 자형태로 형성되어 정착구(130)를 감싸도록 형성되고, 종방향으로는 'ㄷ'자 단면이 정착구(130)와 간섭되도록 하여, 정착구(130)와 연결철근 조립체(101)와의 간섭에 의해서도 제1프리스트레스트 콘크리트 빔(1)과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔(2)이 일체로 결합하는 것을 보조한다.

단계 7: 그리고 나서, 현장타설 콘크리트(150)를 타설하여 제1블록아웃부(102)와 제2블록아웃부(202)를 채워 넣는 것에 의하여 외부에 연결철근 조립체(101,201)와 정착구(130)가 노출되지 않도록 한다.

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. 즉, 전술한 실시예에는 2경간의 교량을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 2경간 이상의 교량에 대한 연속화 구조로 적용하는 것도 당연히 포함한다. 또한, 전술한 실시예에서는 교축 방향으로 배열된 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔만을 예로 들어 그 상세구성을 설명하였지만, 교축 직각 방향으로 배열되는 다수의 빔들에 대해서도 동일한 구성이 적용될 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 프리스트레스트 콘크리트 빔에 내설된 인장용 강선이 교축 직각 방향에서 바라볼 때 1열로 이루어진 것을 예로 들었지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 빔 중앙부의 중립축의 하측을 통과하는 인장용 강선이 포함되어 다수의 열로 상하 배치될 수 있다.

그리고, 전술한 실시예에서는 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔에 각각 형성된 제1블록아웃부와 제2블록아웃부는 횡방향(교축 직각방향)으로 개방된 형태를 예로 들어 설명하였으나, 이는 단순히 본 발명에 따른 연속화 구조의 교량을 예시적으로 설명하기 위한 것이므로 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 각 빔의 블록아웃부는 그 양측면이 콘크리트에 의해 둘러싸인 홈 형상이어서 현장타설 콘크리트를 용이하게 타설할 수 있도록 형성될 수도 있다.

도1a는 종래의 단순교의 구성 및 교량의 길이 방향에 따르는 굽힘 모멘트 선도를 도시한 도면

도1b는 종래의 연속교의 구성 및 교량의 길이 방향에 따르는 굽힘 모멘트 선도를 도시한 도면

도2a 내지 도2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조의 제작 단계별 구성을 도시한 도면

도3은 도2a 내지 도2c의 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조에 사용되는 정착구의 구성을 도시한 도면

도4는 도2b의 'A'부분의 확대 사시도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1: 제1프리스트레스트 콘크리트 빔 2: 제2프리스트레스트 콘크리트 빔

101: 제1연결철근 조립체 201: 제2연결철근 조립체

102: 제1블록아웃부 202: 제2블록아웃부

110: 인장용 강선 120: 제1압축용 강봉

120': 제2압축용 강봉 120a: 제1압축용 강봉 연장부

120a': 제2압축용 강봉 연장부 130: 정착구

150: 현장타설 콘크리트

Claims (3)

1. 교축 방향으로 인접한 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 제2프리스트레스트 콘크리트 빔을 포함하는 교량의 연속화 구조로서,

   상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔은, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 양단부 상연에 제1블록아웃부 및 제3블록아웃부가 각각 형성되고, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 중립축 상측을 따라 관통 배열되어 상기 제1블록아웃부와 상기 제3블록아웃부를 직선 형태로 연결하는 제1압축용 강봉이 쉬스관 내에 배열되고, 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 중앙부에서는 중립축의 하측을 통과하고 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 양단부에서는 중립축의 상측을 통과하도록 상기 제1블록아웃부로부터 상기 제3블록아웃부를 포물선 형태로 관통 연결하는 제1인장용 강선이 쉬스관 내에 배열되고, 상기 제1블록아웃부와 상기 제3블록아웃부에 각각 노출된 상기 제1압축용 강봉의 끝단부와 상기 제1인장용 강선의 끝단부를 함께 수용하여 상기 제1인장용 강선을 잡아당기는 것에 의한 반력으로 상기 제1압축용 강봉의 끝단을 밀도록 작용하여 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔의 중앙부의 중립축의 하측에는 압축 응력이 도입되고 중앙부의 중립축의 상측에는 인장 응력이 도입되도록 하는 한 쌍의 제1정착구가 상기 제1블록아웃부와 상기 제3블록아웃부에 각각 설치되고, 교각에 양단지지된 상태로 거치되며;

   상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔은, 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 양단부 상연에 제2블록아웃부 및 제4블록아웃부가 각각 형성되고, 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 중립축 상측을 따라 관통 배열되어 상기 제2블록아웃부와 상기 제4블록아웃부를 직선 형태로 연결하는 제2압축용 강봉이 쉬스관 내에 배열되고, 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 중앙부에서는 중립축의 하측을 통과하고 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 양단부에서는 중립축의 상측을 통과하도록 상기 제2블록아웃부로부터 상기 제4블록아웃부를 포물선 형태로 관통 연결하는 제2인장용 강선이 쉬스관 내에 배열되고, 상기 제2블록아웃부와 상기 제4블록아웃부에 각각 노출된 상기 제2압축용 강봉의 끝단부와 상기 제2인장용 강선의 끝단부를 함께 수용하여 상기 제2인장용 강선을 잡아당기는 것에 의한 반력으로 상기 제2압축용 강봉의 끝단을 밀도록 작용하여 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔의 중앙부의 중립축의 하측에는 압축 응력이 도입되고 중앙부의 중립축의 상측에는 인장 응력이 도입되도록 하는 한 쌍의 제2정착구가 상기 제2블록아웃부와 상기 제4블록아웃부에 각각 설치되고, 교각에 양단지지된 상태로 거치되고;

   상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔과 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔이 서로 인접하는 위치에서 블록 아웃된 상기 제1블록아웃부와 상기 제2블록아웃부에 노출된 상기 제1압축용 강봉과 상기 제2압축용 강봉은 서로 인접하는 상기 제2프리스트레스트 콘크리트 빔과 상기 제1프리스트레스트 콘크리트 빔을 향하여 길게 연장되어 커플러로 상호 연결됨으로써, 상기 커플러로 교각 상부에서의 인장을 제어하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1블록아웃부의 상기 제1정착구와 상기 제2블록아웃부의 상기 제2정착구를 감싸도록 배근되고 교축 방향으로 상기 제1정착구 및 상기 제2정착구와 간섭되는 연결철근 조립체를;

   추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1블록아웃부와 상기 제2블록아웃부는 현장타설 콘크리트에 의하여 채워지는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 빔 교량의 연속화 구조.

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