KR101082765B1 - 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부구조가 중소지간인 거더(or 빔)교량에서 철근콘크리트 교대를 강관말뚝으로 대체하고, 각 거더와 받침 및 신축이음장치 없이 일체화되도록 강결(fix)연결시키는 교량형식의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더의 강결 연결부에 발생하는 휨모멘트를 감소시키기 위한 방법에 있어서
첫째, 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 의해 거더 단부에 발생 되는 처짐(회전)각을 고려한 경사(slope)로 제작된 강결용 강판과 볼트너트를 이용하여, 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 대해 시공중에는 연결부가 힌지(hinge)로 거동하도록 하여 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 대해서는 강관말뚝과 프리캐스트거더의 강결 연결부에 휨모멘트가 발생하지 않도록 하는 방법과
둘째, 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 의해 거더단부에 발생 되는 처짐(회전)각 및 강관말뚝 상단부에 미리 휨모멘트를 발생시킬 수 있도록 추가회전각을 고려한 경사(slope)로 제작된 강결용 강판과 볼트너트를 이용하여 강관말뚝 상단부에 휨모멘트를 발생시켜, 교량 상부구조에 하중 작용시 강결된 강관말뚝에 발생 되는 휨모멘트와 반대방향의 휨모멘트가 미리 도입되도록 하여, 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 의해 강관말뚝 상단부에 발생하는 휨모멘트, 그리고 추가로 교량 상부구조에 작용하는 포장, 부대시설 및 차량하중에 의해 강관말뚝 상단부에 발생하는 휨모멘트 일부와 상쇄시켜 강관말뚝과 프리캐스트거더의 강결 연결부의 휨모멘트를 감소시키는 방법을 특징으로 한다.

Description

교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량 시공방법{Method of the bridge construction which connects the steel pipe pile of abutment substituion and the precast girder with a fixation}

본 발명은 교대역할 강관말뚝(4)과 프리캐스트거더(1) 일체화교량의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부구조가 중소지간인 거더(or 빔)교량에서 철근콘크리트 교대(3)를 강관말뚝(4)으로 대체하고, 각 거더와 받침 및 신축이음장치 없이 일체화되도록 강결(fix) 연결시키는 교량형식의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 상부구조가 중소지간의 프리캐스트거더 교량인 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 교대부는 철근콘크리트 구조물이 적용되고 있으며, 상·하부구조는 서로 분리되어 받침(5)에 의해 하중이 전달되는 연결구조로 되어있다. 철근콘크리트 교대(3)는 상부구조로부터 전달되는 하중을 지지하며, 날개벽(8)과 함께 옹벽역할을 함으로서 교량 연장을 감소시키거나 교량 하면에 유용한 공간을 확보시킨다.

그러나 하천교량인 경우에는 하천의 치수안정성 확보 및 하천점용시설물 설치제한 규정에 의해 계획하폭 외측부에, 제방의 비탈경사를 유지한 상태에서 교대를 설치하게 되어, 교대는 옹벽역할이 거의 없고 상부구조의 하중지지 역할만 하게 된다. 하지만 보통 교대의 구조계산은 교대 전면의 흙은 없는 것으로 가정하여 검토하므로 불필요하게 옹벽의 기능이 포함된 불합리한 구조물이 된다

이때 교대가 말뚝(4)기초인 경우에는 상부구조로부터 전달되는 하중뿐만 아니라 교대자중, 배면토사 자중 및 토압을 추가하여 말뚝기초가 지지해야하므로 많은 수의 강관말뚝이 필요하게 된다. 또한 철근콘크리트 교대(3) 시공을 위해 하천제방을 터파기(9)해야 하므로 제방의 안정성을 저하시키게 된다.

그리고 철근콘크리트 교대에서 교량받침(5), 신축이음장치(6) 및 접속슬래브(7) 등의 부속시설물이 설치되어 지속적인 유지관리가 필요하게 된다.

본 발명은 상기한 하천교량처럼 상부구조의 하중지지 역할이 거의 대부분인 교대가 갖는 문제점을 개선 시키기 위해서, 중소지간의 거더교량에서 철근콘크리트교대(3)를 강관말뚝(4)으로 대체하고 프리캐스트거더(1)와 강결(fix) 연결하여 교대부가 일체화된 교량건설이 가능하도록 강결연결부의 휨모멘트를 감소시키는 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

만일 중소지간의 거더교량에 대해 단순히 교대부를 일체화할 경우, 강결구조로 인해 연결부에 휨모멘트가 크게 발생 되어, 일반적인 교량에 사용하는 강관말뚝으로는 적용이 어렵고, 강관말뚝의 단면크기나 두께를 과다하게 증가시켜야 하므로 교대부 일체화교량 건설의 실효성이 떨어지는 문제점을 야기하게 된다.

본 발명은 교대역할 강관말뚝(4)과 프리캐스트거더(1)의 강결 연결부에 발생하는 휨모멘트를 감소시키기 위한 방법에 있어서

첫째, 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 의해 거더단부에 발생 되는 처짐(회전)각을 고려한 경사(slope)로 제작된 강결용 강판(10)과 볼트 너트(11)를 이용하여, 바닥판(2)과 프리개스트거더(1)의 고정하중에 대해 시공중에는 연결부가 힌지(hinge)로 거동하도록 하여 바닥판과 프리개스트거더의 고정하중에 대해서는 강관말뚝과 프리캐스트거더의 강결 연결부에 휨모멘트가 발생하지 않도록 하는 방법과

둘째, 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 의해 거더단부에 발생 되는 처짐(회전)각 및 강관말뚝 상단부에 미리 휨모멘트를 발생시킬 수 있도록 추가회전각을 고려한 경사(slope)로 제작된 강결용 강판과 볼트너트를 이용하여, 강관말뚝 상단부에 휨모멘트를 발생시켜 교량 상부구조에 하중 작용시 강결된 강관말뚝에 발생 되는 휨모멘트와 반대방향의 휨모멘트가 미리 도입되도록 하여, 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 의해 강관말뚝 상단부에 발생하는 휨모멘트, 그리고 추가로 교량 상부구조에 작용하는 포장, 부대시설 및 차량하중에 의해 강관말뚝 상단부에 발생하는 휨모멘트 일부와 상쇄시켜 강관말뚝과 프리캐스트거더의 강결 연결부의 휨모멘트를 감소시키는 방법을 특징으로 한다.

본 발명은 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더의 강결결합부에 발생하는 휨모멘트를 대폭 감소시키는 시공방법으로, 하천교량같이 상부구조의 지지역할이 거의 대부분인 교대를 갖는 교량에 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량의 건설을 가능하게 함으로서, 시공공정이 단순해져 시공이 용이 해지고 공사기간을 대폭 단축할 수 있으며, 교대부 공사비의 감소 특히, 교대가 말뚝기초인 경우 경제적 측면에 매우 큰 효과가 있다. 또한 교대부에 교량받침(5)과 신축이음장치(6) 등을 설치하지 않게 되어 유지관리 및 보수보강 비용을 절감할 수 있으며, 차량의 주행성 향상 및 소음감소 효과도 있다.

도 1은 일반적인 중소지간의 프리캐스트거더 교량의 교대부를 나타내는 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량을 나타내는 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 강관말뚝과 프리캐스트거더 결합부의 측면을 나타내는 개략적인 상세도
도 4는 본 발명에 의한 강관말뚝과 프리캐스트거더 결합부의 상면을 나타내는 개략적인 상세도

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예로 강관말뚝(4)과 프리캐스트거더(1) 일체식교량을 나타내는 개략 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 중소지간을 갖는 프리캐스트거더에 일반적인 교량에 사용되는 강관말뚝을 강결(fix) 구조로 연결하여 일체식 교량으로 건설할 수 있도록, 강결연결부에 발생하는 과다한 휨모멘트를 감소시키는 방법으로서 다음의 두 가지 시공방법 중 선택하여 적용할 수 있다.

첫 번째 시공방법은,

강관말뚝(4)을 항타 또는 천공 후 매입하고 강결용 강판(10)과 보강리브(12)를 용접하는 시공단계; 프리캐스트거더(1)를 거치하고 강관말뚝과 결합부를 힌지(hinge) 구조인 상태가 되도록 볼트너트(11)를 가조립하는 시공단계와; 바닥판 거푸집 설치 후 결합부의 볼트너트(11)가 설치되는 구간을 제외한 나머지 구간에 대해 바닥판(2) 콘크리트를 타설하여, 거더단부에 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중으로 인한 처짐(회전)각을 발생시켜, 거더하면과 강관말뚝 상단부에 설치된 강결용 강판 상면이 밀착되도록 하는 시공단계와; 가조립한 볼트너트를 완전체결하여 결합부가 강결(fix) 구조가 되도록 한 후 결합부의 볼트너트가 설치되는 구간의 바닥판 콘크리트를 타설하는 시공단계를 거쳐 마무리함으로써 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량이 이루어질 수 있다.

상기와 같이 바닥판(2)과 프리캐스트거더(1)의 고정하중에 대한 처짐(회전)각을 발생시킨 후 결합부를 강결(fix) 구조로 하면, 강관말뚝 상단부에는 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 대해 연직반력만 발생하고 휨모멘트가 발생되지 않아 일반적인 교량에 사용되는 강관말뚝을 적용하여 일체화교량을 완성할 수 있다.

그리고 강관말뚝과 프리캐스트거더 결합부에 설치하는 강결용 강판(10)의 경사면은 교량의 종단경사, 캠버 및 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 대한 거더단부 처짐(회전)각을 고려하여 제작함으로써, 볼트너트를 완전체결하여 결합부가 강결(fix) 구조가 되도록 하여도 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 대해 강관말뚝(4)에는 연직력만 생기고 휨모멘트가 발생하지 않도록 하게 된다.

두 번째 시공방법은,

강관말뚝(4)을 항타 또는 천공 후 매입하고 강결용 강판(10)과 보강리브(12)를 용접하는 시공단계; 프리캐스트거더(1)를 거치하고 도 3에 도시된 바와 같이 경사면을 갖는 강결용 강판(10)이 거더 하면에 밀착되도록 회전력(torque)을 가해 볼트너트(11)를 완전체결하여 강결(fix)함으로써 강관말뚝 상단부에 휨모멘트를 발생시켜, 교량 상부구조에 하중 작용시 강결된 강관말뚝에 발생 되는 휨모멘트와 반대방향의 휨모멘트가 미리 도입되도록 하는 시공단계와; 바닥판(2) 거푸집 설치 후 바닥판 콘크리트를 타설하는 시공단계를 거쳐 마무리함으로써 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량이 이루어질 수 있다.

상기와 같이 강관말뚝 상단부에 미리 도입한 소정의 반대방향 휨모멘트는 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 의해 강관말뚝 상단부에 발생하는 휨모멘트를 상쇄시키고, 추가로 교량 상부구조에 작용하는 포장, 부대시설 및 차량하중에 의해 강관말뚝 상단부에 발생하는 휨모멘트 일부도 상쇄시켜, 교량 공용중 강관말뚝에 발생하는 휨모멘트를 감소시키고 대부분 연직반력만 발생하도록 함으로써, 일반적인 교량에 사용되는 강관말뚝을 적용하여 일체화교량을 완성할 수 있다.

그리고 강관말뚝과 프리캐스트거더 결합부에 설치하는 강결용 강판(10)의 경사면은 교량의 종단경사, 캠버, 바닥판과 프리캐스트거더의 고정하중에 대한 거더단부 처짐(회전)각 및 강관말뚝 상단부에 미리 휨모멘트를 발생시킬 수 있도록 추가회전각을 고려하여 제작함으로써, 교량 상부구조에 하중 작용시 강결된 강관말뚝에 발생 되는 휨모멘트와 반대방향의 휨모멘트를 강관말뚝 상단부에 미리 도입할 수 있게 된다.

1:프리캐스트거더 2:철근콘크리트 바닥판
3:철근콘크리트교대 4:강관말뚝
5:교량받침 6:신축이음장치
7:접속슬래브 8:날개벽
9:교대 터파기 선 10:강결(fix)용 강판(steel plate)
11:볼트너트 12:보강리브
a, b:교량설치로 인한 제방고 증가량(a>b)
h:계획홍수량에 따른 여유고

Claims (1)

1. 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량의 시공방법에 있어서 강결(fix) 연결부에 발생하는 휨모멘트를 감소시키기 위해,
   강관말뚝(4)을 항타 또는 천공 후 매입하고, 바닥판(2)과 프리캐스트거더(1)의 고정하중으로 인해 발생 되는 연결부 거더단부의 처짐(회전)각 및 강관말뚝 상단부에 미리 휨모멘트를 발생시킬 수 있도록 추가회전각을 고려한 경사(slope)로 제작된 강결용 강판(10)과 보강리브(12)를 용접하는 시공단계;
   프리캐스트거더(1)를 거치하고, 강관말뚝(4) 상단에 용접 접합한 경사면을 갖는 강결용 강판(10)이 거더 하면에 밀착되도록 회전력(torque)을 가해 볼트너트(11)를 완전체결하여 강결(fix)함으로써 강관말뚝 상단부에 휨모멘트를 발생시켜, 교량 상부구조에 하중 작용시 강결된 강관말뚝에 발생 되는 휨모멘트와 반대방향의 휨모멘트가 미리 도입되도록 하는 시공단계를 특징으로 하는 교대역할 강관말뚝과 프리캐스트거더 일체화교량의 시공방법.

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