KR101132964B1 - 연속 지점부를 보강한 판형 연속교의 상부구조 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 연속교의 상부 구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부를 구비하고 일정한 단면으로 종방향을 따라 연장되며, 하나 이상의 연속 지점부를 포함하는 교각 상부에 횡방향으로 2열 이상 거치되는 강재 거더와; 상기 강재 거더를 횡방향으로 연결하되, 상기 강재 거더의 종방향을 따라 간격을 두고 설치된 강재 가로보와; 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에 배근된 철근과; 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에서, 상기 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 채워 상기 강재 거더에 일체화되는 제1보강 콘크리트와; 상기 제1보강 콘크리트가 상기 강재 거더에 일체화된 이후에, 상기 강재 거더의 상부 플랜지에 일체화된 콘크리트 바닥판을; 포함하여 구성되어, 연속 지점부를 포함하여 부모멘트가 작용하는 영역의 일부 이상에서 강재 거더의 횡방향으로의 사이 공간을 저렴한 제1보강 콘크리트로 채움으로써, 강재 거더가 종방향으로 일정한 단면으로 형성되더라도, 지점부의 강성이 경간부의 강성에 비하여 커짐에 따라 경간부의 정모멘트를 대폭적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 종래에 비해 휨 강성이 증대되어 장경간 구조에 적용할 수 있는 판형 연속교의 상부 구조를 제공한다.

Description

연속 지점부를 보강한 판형 연속교의 상부구조 및 그 시공 방법 {CONSTRUCTION METHOD OF CONTINUOUS PLATE GIRDER BRIDGE STIFFENED ITS NEGATIVE MOMENT AREA BY CONCRETE AND STRUCTURE THEREOF}

본 발명은 판형 연속교의 상부 구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경간부와 연속 지점부의 거더 높이를 일정하게 유지하면서도 진동을 억제하고 보다 긴 경간을 지지할 수 있는 판형 연속교의 상부 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 강이나 바다 또는 계곡을 차량 등이 보다 편리하게 통행할 수 있도록 시공되는 것으로서, 상부 구조에 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 교각에 양단이 지지되도록 거더를 거치한 후, 그 위에 바닥판을 설치하여 단순 교량을 시공한다. 이와 같이 구성된 단순교량은 거더의 중앙부에 고정하중과 활하중에 의해 정모멘트만 받게 된다.

이와 유사하게, 강이나 계곡의 폭이 긴 경우라면, 거더를 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.

이와 같은 단순교를 개선한 형태로서, 교축 방향으로 인접한 강재 거더(30)를 교각 상에서 서로 연결하여 연속이 되도록 한 판형 연속교(1)가 있다. 판형 연속교(1)는 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 판형 연속고(1)는 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 도1에 도시된 바와 같이 정모멘트(M2, M2')가 작용하는 영역에서의 높이(H)보다 부모멘트(M1)가 작용하는 영역에서 훨씬 큰 높이(H')를 갖도록 형성하는 등 휨 저항 강도를 증대시키기 위한 방안이 필요하다.

그러나, 부모멘트(M1)가 작용하는 연속 지점부의 거더(30b)의 높이(H')를 정모멘트(M2, M2')가 작용하는 영역의 거더(30a)의 높이(H)보다 크게 형성하는 것은 시공성을 크게 저하하는 심각한 문제를 야기한다.

또한, 상기와 같이 제작된 판형 연속교(1)는 휨 강성이 낮아 진동이 크게 발생되는 문제가 있어서, 통상적으로 40m 내외의 경간에만 적용되는 한계가 있었다.

따라서, 판형교를 제작함에 있어서 부모멘트(M1)가 작용하는 영역과 정모멘트(M2, M2')가 작용하는 영역의 거더 높이를 일정하게 유지하면서, 보다 긴 경간에 적용할 수 있는 판형 연속교가 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 경간부와 연속 지점부의 거더 높이를 일정하게 유지하면서도, 종래에 비해 보다 긴 경간에 설치 가능한 판형 연속교의 상부 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 거더의 높이를 일정하게 유지하여 형하 공간을 보다 유리하게 확보할 수 있도록 함과 동시에 시공성을 개선하는 것이다.

또한, 본 발명은 바닥판 콘크리트의 자중에 의한 강재 거더의 모멘트 부담을 감소시켜 보다 높은 지지 능력을 구현할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부를 구비하고 일정한 단면으로 종방향을 따라 연장되며, 하나 이상의 연속 지점부를 포함하는 교각 상부에 횡방향으로 2열 이상 거치되는 강재 거더와; 상기 강재 거더를 횡방향으로 연결하되, 상기 강재 거더의 종방향을 따라 간격을 두고 설치된 강재 가로보와; 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에 배근된 철근과; 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에서, 상기 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 채워 상기 강재 거더에 일체화되는 제1보강 콘크리트와; 상기 제1보강 콘크리트가 상기 강재 거더에 일체화된 이후에, 상기 강재 거더의 상부 플랜지에 일체화된 콘크리트 바닥판을; 포함하여 구성된 판형 연속교의 상부 구조를 제공한다.

이는, 연속 지점부를 포함하여 부모멘트가 작용하는 영역에서, 횡방향으로 거치된 강재 거더의 사이 공간을 저렴한 제1보강 콘크리트로 채움으로써, 강재 거더가 종방향으로 일정한 단면으로 형성되더라도, 지점부의 강성이 경간부의 강성에 비하여 커짐에 따라 경간부의 정모멘트를 대폭적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 경간부를 보다 길게 연장하여 종래보다 긴 경간에 대해 효과적으로 지지할 수 있는 판형 연속교를 제공할 수 있게 된다.

이 때, 제1보강 콘크리트에 의해 채워짐에 따라 연속 지점부에서 증가하는 부모멘트는 제1보강 콘크리트에 의해 강성이 충분히 확보되므로 연속 지점부에서의 부모멘트는 효과적으로 지지할 수 있다.

즉, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 판형 연속교는 부모멘트가 작용하는 연속 지점부의 강성을 강재 거더의 횡방향으로의 사이 공간을 제1보강 콘크리트로 완전히 채움으로써 동일 단면으로도 크게 증대시킬 수 있으므로, 연속 지점부에서 크게 작용하는 부모멘트를 효과적으로 상쇄시킬 수 있고, 경간부에 비하여 훨씬 높은 휨 강성을 갖는 연속 지점부에 의해 경간부의 정모멘트를 크게 낮출 수 있으므로 보다 긴 경간에 적용할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

또한, 종래의 판형교는 휨 강성이 낮아 진동에 취약한 단점이 있었지만, 연속 지점부의 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 저렴한 콘크리트로 채움으로써, 진동을 낮출 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

이 뿐만 아니라, 강재 거더의 단면이 지점부와 경간부에서 모두 일정하므로, 강재 거더를 경간부와 지점부에 맞춰 단면을 변화시켜야 하는 종래의 시공상 번거로운 문제점들을 일거에 해결할 수 있으며, 형하 공간의 확보가 유리해지는 장점도 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 고정 하중에 의해 정모멘트가 작용하는 영역 중 경간 중앙부를 포함하는 일부 이상에 상기 강재 거더의 하부 플랜지와 상기 복부의 일부에 의해 둘러싸인 중립축 하연의 공간을 채우면서 압축 프리스트레스가 도입된 제2보강 콘크리트를 추가적으로 포함할 수도 있다. 이에 의하여, 정모멘트가 작용하는 경간 중앙부 주변의 중립축 하연에 작용하는 인장 응력을 보다 견고하게 지지할 수 있다.

연속 지점부의 주변에서 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 채우는 제1보강 콘크리트는 상기 강재 거더의 하부 플랜지에 거치되는 거푸집과, 상기 설치된 강재 가로보들 중 상기 연속 지점부으로부터 전,후측에 위치한 강재 가로보에 둘러싸인 공간에 타설되어 강재 거더에 일체화될 수도 있다. 이와 같이, 일체화됨에 따라, 제1보강 콘크리트를 일체화하기 위해 복잡한 거푸집의 설치 공정을 생략할 수 있게 되어, 짧은 시간 내에 제1보강 콘크리트를 타설할 수 있으므로 시공성이 크게 향상되는 잇점이 얻어진다.

한편, 본 발명은, 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부를 구비하고 일정한 단면으로 연장된 강재 거더를 준비하는 거더 준비 단계와; 하나 이상의 연속 지점부를 포함하는 교각 상측에 상기 강재 거더를 횡방향으로 2열 이상 거치시키는 거더 거치 단계와; 상기 강재 거더를 횡방향으로 연결하는 강재 가로보를 상기 강재 거더의 종방향을 따라 간격을 두고 설치하는 강재 가로보 설치단계와; 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하고 상기 연속 지점부를 포함하는 영역 중 일부 이상의 영역에서, 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간에 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와; 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에 철근을 설치하는 철근 설치 단계와; 상기 거푸집 상에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여, 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에서, 상기 철근을 감싸면서 상기 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 채우는 제1보강 콘크리트를 상기 강재 거더에 일체화하는 제1보강 콘크리트 일체화단계와; 상기 강재 거더의 상부 플랜지에 콘크리트 바닥판을 일체화하는 바닥판 일체화단계를; 포함하여 구성된 판형 연속교의 상부 구조의 시공 방법을 제공한다.

이와 같이, 바닥판 콘크리트를 타설하기 이전에 연속 지점부 주변 영역에 걸쳐 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 채우는 제1보강 콘크리트를 일체화함으로써, 바닥판 콘크리트가 타설되어 그 자중이 강재 거더에 작용하더라도, 지점부에서 강재 거더와 제1보강 콘크리트의 일체화 단면이 바닥판 콘크리트의 자중에 저항하므로, 바닥판 콘크리트의 자중에 의한 강재 거더의 모멘트 부담을 줄일 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

이 때, 상기 거푸집은 횡방향으로 인접한 강재 거더의 하부 플랜지에 거치되어, 상기 제1보강 콘크리트와 함께 영구적으로 설치되는 데크 플레이트를 포함하여 구성하는 것도 가능하다.

그리고, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 상기 강재 가로보는 상기 제1보강 콘크리트를 상기 강재 거더에 일체화하는 거푸집의 일부로 사용될 수도 있다. 이처럼, 강재 거더를 횡방향으로 연결하는 강재 가로보와 하부 플랜지 사이에 설치되는 거푸집에 의해 제1보강 콘크리트를 형성할 수 있는 공간을 구비함으로써, 제1보강 콘크리트를 강재 거더에 일체화하는 공정이 매우 간소화되는 잇점이 얻어진다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 고정 하중에 의해 정모멘트가 작용하는 영역의 경간 중앙부를 포함하는 영역에 상기 강재 거더의 하부 플랜지와 상기 복부의 일부에 의해 둘러싸인 제2보강 콘크리트를 압축 프리스트레스가 도입되도록 일체화하는 제2보강 콘크리트 일체화단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 이를 통해, 교량 경간부의 중립축 하연에 작용하는 인장 응력을 보다 효과적으로 견딜 수 있다.

한편, 상기 바닥판 일체화단계 이후에, 상기 제1보강 콘크리트에 압축 프리스트레스를 도입하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있으며, 이를 통해, 강재 거더에 일체화되는 바닥판 콘크리트에도 부모멘트에 저항할 수 있는 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다는 측면에서 바람직하다.

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, 판형 연속교의 상부 구조에서 부모멘트가 발생되는 지점부를 의미하는 용어로 사용된 것이다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 '교각'라는 용어는 교량을 제작하기 위하여 거더 등을 지지하는 하부 구조를 통칭하는 의미로 사용된 것으로서, 거더가 종방향으로 연속하여 배열된 교량의 경우에 종방향의 일측으로만 거더를 지지하는 '교대'의 의미 등을 포함하는 용어로 사용하기로 한다.

그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 '종방향'라는 용어는 일반적으로 교량을 통행하는 길이 방향으로서 교축 방향으로 정의하며, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 '횡방향'라는 용어는 '종방향'에 수직한 방향으로서 교축 직각 방향으로 정의하기로 한다.

본 명세서 및 특허청구범위의 '강재 거더'라는 용어는 상부 플랜지와 하부 플랜지와 이들을 연결하는 복부로 이루어진 거더로서, 복부가 1개인 I자형 거더에 국한되지 않으며, 복부가 2개인 박스 거더를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 연속 지점부를 포함하여 부모멘트가 작용하는 영역의 일부 이상에서 강재 거더의 횡방향으로의 사이 공간을 저렴한 제1보강 콘크리트로 채움으로써, 강재 거더가 종방향으로 일정한 단면으로 형성되더라도, 지점부의 강성이 경간부의 강성에 비하여 커짐에 따라 경간부의 정모멘트를 대폭적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 종래에 비해 휨 강성이 증대되어 장경간 구조에 적용할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 연속 지점부의 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 저렴한 콘크리트로 채움으로써 차량의 통행 시에 발생되는 진동을 낮출 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 큰 반력이 발생되는 지점부에서는 제1보강 콘크리트에 의해 강재 거더의 횡방향 변위가 구속되므로 별도의 강재 가로보를 설치할 필요가 없는 잇점을 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 연속 판형교의 지점부에서 제1보강 콘크리트를 미리 강재 거더에 일체화시키므로, 콘크리트 바닥판의 시공이 간소화되는 잇점도 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 강재 거더의 단면이 지점부와 경간부에서 모두 일정하므로, 강재 거더를 경간부와 지점부에 맞춰 단면을 변화시켜야 하는 종래의 시공상 번거로움으로부터 자유로우며, 종래 지점부에서 단면을 크게 함에 따라 형하 공간의 확보가 곤란했던 곳에서도 형하 공간의 확보가 유리하므로 시공이 가능한 장점이 얻어진다.

그리고, 본 발명은, 바닥판 콘크리트를 타설하기 이전에 연속 지점부 주변 영역에 걸쳐 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 채우는 제1보강 콘크리트를 일체화함으로써, 지점부에서 강재 거더와 제1보강 콘크리트의 일체화 단면이 바닥판 콘크리트의 자중에 저항하므로, 바닥판 콘크리트의 자중에 의한 강재 거더의 모멘트 부담을 줄임으로써, 이에 따른 여유분만큼 경간을 더 길게하거나 지지능력을 더 크게 확보할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1은 종래의 3경간 판형 연속교의 구성을 도시한 개략도
도2는 도1의 절단선 A-A, B-B에 따른 횡단면도
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 일체화교의 구성을 도시한 측면도
도4는 도3의 평면도
도5는 도3의 절단선 C-C, D-D에 따른 횡단면도
도6은 본 발명의 다른 형태에 따른 도3의 절단선 C-C, D-D에 따른 횡단면도
도7a 내지 도7f는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 연속교의 시공 순서에 따른 구성을 도시한 도면
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 연속교의 시공에 필요한 구성을 도시한 도면

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

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 일체화교의 구성을 도시한 측면도, 도4는 도3의 평면도, 도5는 도3의 절단선 C-C, D-D에 따른 횡단면도, 도6은 본 발명의 다른 형태에 따른 도3의 절단선 C-C, D-D에 따른 횡단면도, 도7a 내지 도7f는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 연속교의 시공 순서에 따른 구성을 도시한 도면, 도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 연속교의 시공에 필요한 구성을 도시한 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 판형 연속교의 상부 구조(100)는 경간부와 지점부에 걸쳐 일정한 높이와 단면으로 종방향을 따라 연장되어 2열 이상으로 교각(10, 20)상에 거치된 강재 거더(110)와, 강재 거더(110)의 종방향을 따라 간격을 두고 강재 거더(110)를 횡방향으로 연결하는 강재 가로보(120)와, 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역(I) 중 연속 지점부(20)를 포함하는 일부(즉, 고정 하중에 의해 부모멘트가 크게 발생하는 구간) 이상의 영역에 배근된 철근 조립체(130)와, 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역(I) 중 상기 연속 지점부(20)를 포함하는 일부 또는 전부의 영역에서 철근 조립체(130)를 감싸면서 강재 거더(110)의 횡방향으로의 사잇 공간(55)을 채워 강재 거더(110)에 일체화되는 제1보강 콘크리트(140)와, 강재 거더(110)의 상부플랜지 및 제1보강 콘크리트(140)의 상측에 일체화된 콘크리트 바닥판(150)으로 구성된다.

여기서, 강재 거더(110)는 상부 플랜지(110a)와, 하부 플랜지(110b)와, 상부 플랜지(110a) 및 하부 플랜지(110b)를 연결하는 복부(110c)로 이루어진 I자형 단면으로 형성된다. 본 발명에 따른 판형 연속교는 I자형 단면의 강재 거더(110) 이외에 인접한 강재 거더를 향하여 복부(110c)에 비해 횡방향으로 하부 플랜지(110b)가 돌출되는 형상의 강재 거더는 적용 가능하다. 강재 거더(110)는 지점부와 경간부 등 전체 길이에 걸쳐 높이가 일정한 단면으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 강재 가로보(120)는 도4에 도시된 바와 같이 강재 거더(110)의 종방향을 따라 간격을 두고 강재 거더(110)를 횡방향으로 연결한다. 이를 위하여, 도7d에 도시된 바와 같이, 강재 거더(110)에는 상,하부 플랜지(110a, 110b)와 복부(110c)에 용접으로 수직 보강재(121)가 결합되고, 인접한 강재 거더(110)의 사이에는 연결 플레이트(123)에 의해 볼트나 리벳 등으로 메인 플레이트(122)가 연결되어, 횡방향으로 인접한 강재 거더(110)는 강재 가로보(120)에 의해 연결된다.

상기 철근 조립체(130)는 도7d에 도시된 바와 같이 연속 지점부를 중심으로 강재 거더(110)나 바닥판 콘크리트(150) 등의 자중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역(I) 또는 그 일부 영역에 강재 거더(110)의 횡방향의 사이 공간(55)에 설치된다. 철근 조립체(130)는 종방향으로 배근된 종방향 철근(132)과, 이를 감싸는 횡방향 스터럽(131)으로 이루어진다.

상기 제1보강 콘크리트(140)는 도5에 도시된 바와 같이 연속 지점부(20)를 중심으로 강재 거더(110)나 바닥판 콘크리트(150) 등의 자중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역(I) 또는 그 일부에 강재 거더(110)의 횡방향으로의 사잇 공간(55)을 채우는 형태로 강재 거더(110)에 일체화된다. 이를 위하여, 고정 하중에 의해 부모멘트가 크게 작용하는 영역에는 횡방향으로 인접한 강재 거더(110)의 하부 플랜지(110b)에 데크 플레이트(145) 등이 거치되어, 제1보강 콘크리트(140)의 거푸집 바닥면의 일부를 형성한다.

그리고, 제1보강 콘크리트(140)의 종방향으로의 단부는 별도의 거푸집에 의해 그 경계가 정해질 수도 있지만, 강재 거더(110)를 횡방향으로 연결하는 강재 가로보(120)에 의해 제1보강 콘크리트(140)의 종방향으로의 끝단 경계가 정해질 수도 있다. 이와 같이, 제1보강 콘크리트(140)를 타설하는 거푸집이 데크 플레이트(145)와 연속 지점부(20)에 종방향으로의 전,후측에 위치한 강재 가로보(120)로 이루어짐으로써, 제1보강 콘크리트(140)를 타설하기 위한 거푸집의 설치를 매우 짧은 시간에 간단히 마칠 수 있는 장점이 얻어진다.

상기 콘크리트 바닥판(150)은 강재 거더(110)의 상부 플랜지(110a)와 제1보강 콘크리트(140)의 상측과 일체화된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 제1보강 콘크리트(140)를 타설, 양생하여 강재 거더(110)에 일체화한 이후에 강재거더(110) 상측의 전단연결재(111)를 통해 콘크리트 바닥판(150)과 일체화된다. 이에 의해, 지점부에서 강재 거더(110)와 제1보강 콘크리트(140)의 일체화 단면이 바닥판 콘크리트(150)의 자중에 저항하므로, 바닥판 콘크리트(150)의 자중에 의한 강재 거더(110)의 모멘트 부담을 줄일 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 판형 연속교의 상부 구조(100)는 연속 지점부(20)를 포함하여 부모멘트가 작용하는 영역(I)의 일부 이상에서 강재 거더의 횡방향으로의 사이 공간(55)을 저렴한 제1보강 콘크리트로 채움으로써, 강재 거더(110)가 종방향 전체에 걸쳐 균일한 단면으로 형성되더라도, 지점부의 강성이 경간부의 강성에 비하여 커짐에 따라 경간부의 정모멘트를 대폭적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 경간부를 보다 길게 연장하여 종래보다 긴 경간에 대해서도 적용이 가능해지며, 연속 지점부(20)의 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 저렴한 콘크리트로 채움으로써 차량의 통행 시에 발생되는 진동을 낮출 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 강재 거더(110)의 단면이 지점부와 경간부에서 모두 일정하므로, 시공이 간편해지고 형하 공간의 확보가 보다 쉬워지는 잇점도 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 판형 연속교의 상부 구조는, 도6에 도시된 바와 같이 고정 하중에 의해 정모멘트가 작용하는 영역(II) 중 일부(즉, 고정 하중에 의해 정모멘트가 크게 발생하는 구간) 또는 전부에 강재 거더(110)의 하부 플랜지(110b)와 복부(110c)의 일부에 의해 둘러싸인 중립축 하연의 일부 공간을 채우면서 압축 프리스트레스가 도입된 제2보강 콘크리트(160)를 추가적으로 포함할 수도 있다.

이를 위하여, 고정 하중에 의해 정모멘트가 작용하는 영역(II) 중 경간 중앙부를 포함하는 일부 영역에는 횡방향으로 인접한 강재 거더(110)의 하부 플랜지(110b)에는 데크 플레이트(165)등이 거치되어, 제2보강 콘크리트(160)의 거푸집 바닥면의 일부를 형성할 수도 있다.

그리고, 제2보강 콘크리트(160)의 종방향으로의 단부는 별도의 거푸집에 의해 그 경계가 정해질 수도 있지만, 강재 거더(110)를 횡방향으로 연결하는 강재 가로보(120)에 의해 제2보강 콘크리트(160)의 종방향으로의 끝단 경계가 정해질 수도 있다. 이와 같이, 제2보강 콘크리트(160)를 타설하는 거푸집이 데크 플레이트(165)와 경간 중앙부에 종방향으로의 전,후측에 위치한 강재 가로보(120)로 이루어짐으로써, 제2보강 콘크리트(160)를 타설하기 위한 거푸집의 설치를 매우 짧은 시간에 간단히 마칠 수 있게 된다.

제2보강 콘크리트(160)의 내부에는 긴장재(162)가 쉬스관(미도시)에 내설되어 긴장재(162)를 정착하는 것에 의해 경간 중앙부 주변에서 크게 작용하는 정모멘트를 보다 효과적으로 상쇄시킬 수 있다. 이 때, 제2보강 콘크리트(160)를 타설하는 거푸집 역할을 하는 강재 가로보(120)에는 긴장재(162)의 위치에 대응하는 구멍이 쉬스관과 맞닿도록 형성되어, 긴장재(162)를 정착하는 정착판 역할을 할 수도 있다.

또한, 제1보강 콘크리트(140)의 중립축 상측에도 긴장재(142)가 마찬가지로 설치되어, 긴장재(142)가 긴장 정착됨으로써 연속 지점부에서 작용하는 부모멘트를 상쇄시키는 것을 보조할 수 있다. 이 때, 제1보강 콘크리트(140)를 타설하는 거푸집 역할을 하는 강재 가로보(120)에는 긴장재(142)의 위치에 대응하는 구멍이 쉬스관과 맞닿도록 형성되어, 긴장재(142)를 긴장하는 정착판 역할을 할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 연속교의 상부 구조(100)의 다음과 같은 공정에 의해 시공된다.

단계 1: 먼저, 상부 플랜지(110a)와, 하부 플랜지(110b)와, 상부 플랜지(110a) 및 하부 플랜지(110b)를 연결하는 복부(110c)가 구비된 단면이 종방향에 걸쳐 일정한 강재 거더(110)를 준비한다. 강재 거더(110)는 제작 당시부터 충분히 길게 형성될 수도 있으며, 공장에서 분절 거더 형태로 제작되어 현장에서 결합될 수도 있다.

단계 2: 그리고 나서, 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이, 제작된 강재 거더(110)를 크레인으로 인상하여 미리 시공된 교각(10, 20)의 교좌 장치(10a, 20a) 상에 나란하게 거치시킨다. 이 때, 강재 거더(110)는 다수의 열로 교각(10, 20)의 상부에 거치되며, 연속 지점부를 형성하는 교각(20)에서 강재 거더(110)가 종방향으로 분리되지 않으며 연속한 형태로 연결된다.

단계 3: 그리고 나서, 도7c에 도시된 바와 같이 강재 거더(110)가 횡방향으로 연결되도록 종방향을 따라 간격을 두고 다수의 위치에서 강재 가로보(120)가 설치된다.

다만, 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역(I) 중 연속 지점부(20)를 포함하는 일부 이상의 영역에 대해서는 제1보강 콘크리트(140)에 의해 강재 거더(110)가 횡방향으로 구속되므로, 제1보강 콘크리트(140)가 일체화되는 영역에는 강재 가로보(120)가 설치되지 않으며, 제1보강 콘크리트(140)의 양 끝단의 위치에 강재 가로보(120)가 설치된다.

마찬가지로, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 고정 하중에 의해 정모멘트가 작용하는 영역(II) 중 경간 중앙부를 포함하는 일부 이상의 영역에 대해서는 제2보강 콘크리트(160)에 의해 강재 거더(110)가 횡방향으로 구속되므로, 제2보강 콘크리트(160)가 일체화되는 영역에는 강재 가로보(120)가 설치되지 않으며, 제2보강 콘크리트(160)의 양 끝단의 위치에 강재 가로보(120)가 설치된다.

여기서, 강재 가로보(120)는 도7c에 도시된 바와 같이 강재 거더(110)의 상,하부 플랜지(110a, 110b) 및 복부(110c)에 용접으로 수직 보강재(121)를 결합한 후, 인접한 강재 거더(110)의 수직 보강재(121) 사이에 메인 가로보(122)를 연결 플레이트(123)로 연결하는 것에 의해 강재 거더(110)를 횡방향으로 연결시킨다. 강재 가로보(120)는 연결 플레이트(123)에 의해 모멘트 접합됨으로써 횡방향 변위를 구속하면서 횡방향으로 인접한 거더의 거동 차이로 인한 국부적 응력이 집중되는 현상을 방지할 수 있다.

단계 4: 그리고 나서, 보강 콘크리트(140, 160)가 일체화되는 영역에 철근을 배근한다. 고정하중에 의하여 부모멘트가 크게 작용하는 영역(제1보강 콘크리트(140)가 설치될 영역)에는 도7d에 도시된 바와 같이 종방향 철근(132)과 횡방향 철근(131)을 크게 형성한 철근 조립체(130)를 설치하고, 고정하중에 의하여 정모멘트가 크게 작용하는 영역(제2보강 콘크리트(160)가 설치될 영역)에는 낮은 높이로 철근 조립체가 설치된다.

그 다음, 고정 하중에 의하여 부모멘트가 크게 작용하는 영역의 강재 거더(110)의 하부 플랜지사이에 콘크리트와 함께 영구적으로 설치되는 데크 플레이트(145) 등의 거푸집을 설치한다.

단계 5: 그리고 나서, 도7e에 도시된 바와 같이 고정 하중에 의하여 부모멘트가 크게 작용하는 영역에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여, 횡방향으로 인접한 강재 거더(110)의 횡방향으로의 사잇 공간(55)을 완전히 채우는 제1보강 콘크리트(140)를 양생하여 강재 거더(110)와 일체화시킨다. 이에 따라, 철근 조립체(130)는 콘크리트 바닥판(150)과 일체화을 위해 돌출된 철근(미도시)을 제외하고는 제1보강 콘크리트(140)에 의해 매립된 상태가 된다.

이 때, 제1보강 콘크리트(140)를 일체화하기 위한 거푸집은 데크 플레이트(145), 강재 거더(110)의 하부 플랜지(110b) 및 복부(110c), 강재 가로보(120)에 의해 이루어진다. 따라서, 거푸집을 설치하는 데 소요되는 시간이 매우 짧으므로 제1보강 콘크리트(140)를 일체화하는 공정은 간단히 이루어진다.

단계 6: 그리고 나서, 도7f에 도시된 바와 같이, 강재 거더(110)의 상측에 거푸집(미도시)를 설치한 후, 강재 거더(110) 상측의 전단연결재(111)를 통해 강재 거더(110)의 상부 플랜지(110a)와 제1보강 콘크리트(140) 상부에 콘크리트 바닥판을 일체화시킨다. 이와 같이, 제1보강 콘크리트(140)를 강재 거더(110)에 일체화한 이후에 콘크리트 바닥판(150)이 일체화됨에 따라, 지점부에서의 바닥판의 시공이 간편해질 뿐만 아니라, 지점부에서 강재 거더(110)와 제1보강 콘크리트(140)의 일체화 단면이 바닥판 콘크리트(150)의 자중에 저항하므로, 바닥판 콘크리트(150)의 자중에 의한 강재 거더(110)의 모멘트 부담을 줄일 수 있게 된다.

한편, 고정 하중에 의해 정모멘트가 작용하는 영역(II) 중 경간 중앙부를 포함하는 일부 이상의 영역에 압축 프리스트레스가 도입된 제2보강 콘크리트(160)를 설치하는 도6의 본 발명의 다른 실시 형태를 시공하기 위해서는, 전술한 일 실시예에 따른 시공 방법의 단계 4에서 경간 중앙부 주변의 영역(제2보강 콘크리트(160)가 설치되는 영역)에 철근을 배근하고 데크 플레이트(165)와 쉬스관(미도시)와 긴장재(162)를 설치하는 공정과, 제1보강 콘크리트(140)의 중립축 상측에 긴장재(142)를 설치하는 공정이 포함된다.

그리고, 전술한 일 실시예에 따른 시공 방법의 단계 5와 동시에 경간 중앙부 주변의 영역에 굳지 않은 콘크리트를 중립축 하연에만 타설하여 양생시키는 공정이 추가적으로 포함된다.

그리고, 콘크리트 바닥판(150)을 일체화한 긴장재(142)를 긴장 정착함으로써 제1보강 콘크리트(140)의 중립축 상연에 압축 프리스트레스를 도입하고, 긴장재(162)를 긴장 정착함으로써 제2보강 콘크리트(160)의 중립축 하연에 압축 프리스트레스를 도입하는 단계가 추가적으로 포함될 수도 있다. 이를 통해, 부모멘트가 크게 작용하는 연속 지점부의 바닥판 콘크리트에도 압축 프리스트레스가 도입될 수 있게 된다.

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 강일체화 거더 교량(100)을 예로 들어 설명하였지만, 위 실시 예를 참조하여 이를 3경간 이상의 판형 연속교에 적용하는 것은 당해 기술 분야의 당업자에게는 너무도 명확히 이해할 수 있으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 3경간 이상의 판형 연속교에 적용하는 것도 당연히 본 발명의 범주에 속하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 복부가 1개인 I자형 강재 거더를 이용한 판형 연속교의 상부 구조 및 그 시공 방법을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 복부가 2개인 박스형 강재 거더를 이용한 판형 연속교의 상부 구조 및 시공 방법을 포함한다. 이 경우에는 하부 플랜지의 양끝단이 복부에 대하여 횡방향 바깥으로 연장되는 것에 의해 전술한 실시예와 유사하게 실시할 수 있다.

10, 20: 교각 100: 판형 연속교
110: 강재 거더 120: 강재 가로보
130: 철근 조립체 140: 제1보강 콘크리트
150: 콘크리트 바닥판 160: 제1보강 콘크리트

Claims (8)

1. 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부를 구비하고 일정한 단면으로 종방향을 따라 연장되며, 하나 이상의 연속 지점부를 포함하는 교각 상부에 횡방향으로 2열 이상 거치되는 강재 거더와;
   상기 강재 거더를 횡방향으로 연결하되, 상기 강재 거더의 종방향을 따라 간격을 두고 설치된 강재 가로보와;
   고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에 배근된 철근과;
   고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에서, 상기 철근을 감싸면서 상기 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 채워 상기 강재 거더에 일체화되는 제1보강 콘크리트와;
   상기 제1보강 콘크리트가 양생되어 상기 강재 거더와 일체화된 이후에, 상기 강재 거더의 상측에 설치된 전단연결재를 통해 강재 거더의 상부 플랜지와 일체화된 콘크리트 바닥판을;
   포함하여 구성된 판형 연속교의 상부 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   고정 하중에 의해 정모멘트가 작용하는 영역 중 경간 중앙부를 포함하는 일부 이상에 상기 강재 거더의 하부 플랜지와 상기 복부의 일부에 의해 둘러싸인 중립축 하연의 공간을 채우면서 압축 프리스트레스가 도입된 제2보강 콘크리트를;
   추가적으로 포함하는 판형 연속교의 상부 구조.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1보강 콘크리트는 상기 강재 거더의 하부 플랜지에 거치되는 거푸집과, 상기 강재 가로보들 중 상기 연속 지점부의 전후측에 위치한 강재 가로보에 둘러싸인 공간에 타설되어 일체화되는 것을 특징으로 하는 판형 연속교의 상부 구조.
   
4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1보강 콘크리트의 중립축 상연에 압축 프리스트레스를 도입하는 긴장재를;
   추가적으로 포함하는 판형 연속교의 상부 구조.
   
5. 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부를 구비하고 일정한 단면으로 연장된 강재 거더를 준비하는 거더 준비 단계와;
   하나 이상의 연속 지점부를 포함하는 교각 상부에 상기 강재 거더를 횡방향으로 2열 이상 거치시키는 거더 거치 단계와;
   상기 강재 거더를 횡방향으로 연결하는 강재 가로보를 상기 강재 거더의 종방향을 따라 간격을 두고 설치하는 강재 가로보 설치단계와;
   고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하고 상기 연속 지점부를 포함하는 영역 중 일부 이상의 영역에서, 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간에 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와;
   고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에 철근을 설치하는 철근 설치 단계와;
   상기 거푸집 상에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여, 고정 하중에 의해 부모멘트가 작용하는 영역 중 상기 연속 지점부를 포함하는 일부 이상의 영역에서, 상기 강재 거더의 횡방향으로의 사잇 공간을 채우는 제1보강 콘크리트를 양생하여 상기 강재 거더와 일체화시키는 제1보강 콘크리트 일체화단계와;
   상기 제1보강 콘크리트 일체화단계 이후에, 상기 강재 거더의 상측에 설치된 전단연결재를 통해 강재 거더의 상부 플랜지와 콘크리트 바닥판을 일체화시키는 바닥판 일체화단계를;
   포함하여 구성된 판형 연속교의 상부 구조의 시공 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 바닥판 일체화단계 이후에, 상기 제1보강 콘크리트에 압축 프리스트레스를 도입하는 단계를;
   추가적으로 포함하여 구성된 판형 연속교의 상부 구조의 시공 방법.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 강재 가로보는 상기 강재 거더에 상기 제1보강 콘크리트를 일체화시키기 위한 거푸집의 일부로 사용되는 것을 특징으로 하는 판형 연속교의 상부 구조의 시공 방법.
   
8. 제 5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   고정 하중에 의해 정모멘트가 작용하는 영역의 중앙부를 포함하는 영역에 상기 강재 거더의 하부 플랜지와 상기 복부의 일부에 의해 둘러싸인 제2보강 콘크리트를 압축 프리스트레스가 도입되도록 일체화하는 제2보강 콘크리트 일체화단계를;
   추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 연속교의 상부 구조의 시공 방법.

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