KR101242842B1 - 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법 - Google Patents

복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법은 (a) 교량지점부의 교대와 각각의 중간 교각과 종점부의 교대들 중에서 교량의 종방향으로 특정한 하나의 교각을 중심으로 한 좌,우측지간의 절반씩의 구간에 가설 동바리를 설치하는 단계; (b) 가설 동바리 위에서 복부 파형강판 PSC박스거더를 위한 거푸집을 조립하고 철근, 긴장재 및 강재 등을 조립 설치하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 교량 상부 구조체를 완성하는 단계; (c) 이전 교각 또는 다음 교각을 중심으로 위 (a)(b)의 과정을 반복하여 교량의 전체 구조를 완성하는 단계; (d) 교량 상부 구조체와 교대의 사이인 측경간에 빔 거푸집 조립 및 철근 배근, 파형 강판을 조립하고 거푸집에 콘크리트 타설하는 단계;를 포함하여, 교각의 주두부를 중심으로 좌우에 동바리를 설치하여 교량 상부 구조체를 반복하여 시공하여 주두부에서 캔틸레버에 의하여 과대한 부모멘트가 생기지 않아 추가 프리스트레싱이 필요치 않고, 전구간에 동시에 동바리를 설치하지 않고 구간별로 시공하기 때문에 동바리 용량을 줄일 수 있어 경제적이며, 공기를 대폭 단축시킬 수 있도록 하여, FCM공법의 단점과 FSM공법의 단점을 모두 해결함과 동시에 FCM공법의 장점과 FSM공법의 장점을 모두 갖도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.

Description

복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법{Construction method for corrugated steel plate web-PSC composite beam}
본 발명은 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교각의 주두부를 중심으로 좌우에 동바리를 설치하여 교량 상부 구조체를 반복하여 시공하여 교량 상부 구조체가 주두부에서 캔틸레버 형식을 가짐으로써 과대한 부모멘트가 생기지 않아 추가 프리스트레싱이 필요치 않고, 전구간에 동시에 동바리를 설치하지 않고 구간별로 시공하기 때문에 동바리 용량을 줄일 수 있어 경제적이며, 공기를 대폭 단축시킬 수 있는 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법에 관한 것이다.
종래의 FSM(Full Staging Method, 동바리 공법)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 콘크리트를 쳐야하는 경간 전체 하부에 동바리(4)를 설치하여 타설한 콘크리트가 소정의 강도에 도달할 때까지 콘크리트의 자중 및 거푸집,작업대 등의 하중을 일시적으로 지지토록 한 방식으로, 동바리를 전구간에 설치하여야 해서 동바리 용량이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 현장 타설방식 FCM(Free Cantilever Method)은 동바리 없이 이미 시공된 교각 및 Deck Slab위에서 Form Traveller, 이동식 Truss를 사용하여 좌우 대칭을 유지하면서 전진 가설하는 공법으로, 교량의 세그먼트 구조는 정착부를 포함하여 전체적으로 현장 타설방식에 의하여 시공되고 있으며, 각 세그먼트의 시공과 관련하여 불가피하게 콘크리트 양생기간을 3일 이상을 확보하도록 하고 있다. 한편, 프리캐스트(precast) 방식의 FCM 교량은 현장 타설방식의 세그먼트 전체를 프리캐스트화하여 시공되고 있다. 그러나, 세그먼트 전체를 프리캐스트화하는 방식은 몰드 제작비 및 작업장 공사비가 고가이고 공사기간이 길어서, 경제성을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0497803호 "프리캐스트형 정착부 세그먼트를 이용한 피에스씨 박스거더 교량의 시공방법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 3b에서와 같이 (a) 교각 시공후, 교각의 상단부에 교량 상부구조물 구축을 위한 교각테이블부를 시공하는 단계; (b) 상기 교각 테이블부의 양측면부에 교량 상부구조물 구축을 위한 소정 폭의 제 1현장타설 세그먼트를 각각 시공하는 단계; (e) 상기 프리스트레스의 도입 후, 상기 제1 프리캐스트형 정착부 세그먼트의 각 외측면에 소정폭의 제2현장 타설 세그먼트를 각각 시공하는 단계; (h) 상기와 같은 현장타설 세그먼트 시공→프리캐스트형 정착부 세그먼트 접합→프리스트레스 도입과정을 복수회 반복 수행하여 교량 시공을 완성하는 단계로 이루어진 PSC 박스거더 교량 시공방법에 있어서, 상기 (b)단계와 (e) 단계 및 (e)단계와 (h) 단계사이에 각각 (c) 상기 시공된 제1현장타설 세그먼트의 각 외측면에 프리캐스트 방식에 의해 미리 제작된 제1프리캐스트형 정착부 세그먼트를 각각 접합하는 단계; (d) 상기 제 1프리캐스트형 정착부 세그먼트의 접합후, 소정 기간동안의 양생기간을 거친후 프리스트레스를 1차로 도입하는 단계; 와 (f) 상기 시공된 제2 현장타설 세그먼트의 각 외측면에 프리캐스트 방식에 의해 미리 제작된 제2프리캐스트형 정착부 세그먼트를 각각 접합하는 단계; (g) 상기 제2 프리캐스트형 정착부 세그먼트의 접합 후, 소정 기간동안의 양생기간을 거친후 프리스트레스를 2차로 도입하는 단계가 추가되는 것에 특징이 있는 프리캐스트형 정착부 세그먼트를 이용한 PSC 박스 거더 교량의 시공방법을 제안한다. 그러나 상기 배경기술 역시 종방향 박스단면의 변단면 처리가 어렵고 공사기간이 길어서, 경제성을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.
특허등록 제0497803호 "프리캐스트형 정착부 세그먼트를 이용한 피에스씨 박스거더 교량의 시공방법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 교각의 주두부를 중심으로 좌우에 동바리를 설치하여 교량 상부 구조체를 반복하여 시공하여 주두부에서 교량 상부 구조체가 캔틸레버 형식이 됨으로써 과대한 부모멘트가 생기지 않아 추가 프리스트레싱이 필요치 않고, 전구간에 동시에 동바리를 설치하지 않고 구간별로 시공하기 때문에 동바리 용량을 줄일 수 있어 경제적이며, 공기를 대폭 단축시킬 수 있는 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 여러 경간이 반복적으로 연속되는 다경간 연속구조 교량의 상부구조체 시공방법에 있어서, (a) 교량지점부의 교대와 각각의 중간 교각과 종점부의 교대들 중에서 교량의 종방향으로 특정한 하나의 교각을 중심으로 한 좌,우측지간의 절반씩의 구간에 가설 동바리를 설치하는 단계; (b) 가설 동바리 위에서 복부 파형강판 PSC박스거더를 위한 거푸집을 조립하고 철근, 긴장재 및 파형강판을 조립 설치하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 교량 상부 구조체를 완성하는 단계; (c) 이전 교각 또는 다음 교각을 중심으로 위 (a)(b)의 과정을 반복하여 교량의 전체 구조를 완성하는 단계; (d) 교량 상부 구조체와 교대의 사이인 측경간에 빔 거푸집 조립 및 철근, 긴장재 배근, 파형 강판을 조립하고 거푸집에 콘크리트 타설하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법을 제공하고자 한다.
또한, 교각의 지점부를 중심으로 좌,우 대칭이 되도록 교각 지점부의 교량 상부 구조체 상부에서 교량 상부 구조체의 양측 아래로 하향 만곡되도록 긴장재를 배치하여 긴장,정착하는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법을 제공하고자 한다.
또한, 교각에 시공된 구조체와 그에 이웃한 교각에 시공된 구조체를 관통하도록 연결부인 지간 중앙부의 하부에는 별도의 긴장재를 배치하여 긴장,정착하는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법은 교각의 주두부를 중심으로 좌우에 동바리를 설치하여 교량 상부 구조체를 반복하여 시공하여 주두부에서 교량 상부 구조체가 캔틸레버 형식이 됨으로써 과대한 부모멘트가 생기지 않아 추가 프리스트레싱이 필요치 않고, 전구간에 동시에 동바리를 설치하지 않고 구간별로 시공하기 때문에 동바리 용량을 줄일 수 있어 경제적이며, 공기를 대폭 단축시킬 수 있도록 하여, FCM공법의 단점과 FSM공법의 단점을 모두 해결함과 동시에 FCM공법의 장점과 FSM공법의 장점을 모두 갖도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명에서 각 구조체들에서의 긴장재 배치를 개략적으로 도시한 도이다.
도 3a는 종래의 FSM 공법으로 시공하는 교량을 개략적으로 도시한 도이다.
도 3b는 종래의 FCM 공법을 개량한 방법으로 PSC 박스 거더 교량의 시공방법에서의 제2 프리캐스트형 정착부 세그먼트를 2차 시공 현장타설 세그먼트의 양측면부에 접합 시공한 상태도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법에서 사용되는 복부 파형강판 프리스트레스 콘크리트 박스거더는, 일반적인 복부 파형강판을 사용하는 박스형 박스거더로, 복부 파형강판(110)과 복부 파형강판(110)의 상·하단을 종방향으로 구속하는 상부 콘크리트(130)와 하부 콘크리트(140)로 이루어진 구성으로, 다양한 단면을 갖도록 적용될 수 있어 형상에 관계없이 복부 파형강판(110)과 상부 콘크리트(130) 및 하부 콘크리트(140)와 합성하여 제작하는 모든 합성거더에 적용될 수 있다.
파형강판(10)은 그 파형의 모양이 소정의 각도를 가진 사다리꼴 형상을 갖는 것이 일반적이나, 파형강판(10)에 형성된 파형의 모양은 반드시 사다리꼴에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 삼각함수 형태의 곡선으로 이루어진 파형 모양을 가질 수도 있으며, 그 외에도 다양한 파형 모양을 가질 수도 있다.
본 발명의 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법을 개략적으로 도시한 측면도이다.
본 발명은 여러 경간이 반복적으로 연속되는 다경간 연속구조 교량에서의 상부구조체 시공방법에 관한 것이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 교량의 상부체 시공을 위하여 교대(A1)(A2) 및 교대 사이의 중간 교각(P1, P2,...,Pn-1, Pn, Pn+1,....,Pf)의 시공이 선행되어야 한다.
본 발명의 실시예에서는 편의상 교각(P1, P2,...,Pn-1, Pn, Pn+1,....,Pf)으로 예시하였으며, 박스거더 교량의 설치위치 및 길이에 따라 교각의 설치 갯수는 달라질 수 있음은 물론이다.
이후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 특정한 하나의 교각(Pn)의 주두부를 중심으로 좌,우측지간의 절반의 구간에 동바리(40)를 설치하도록 한다(a).
동바리(40)는 지간사이 전체에 구성하는 것이 아니라, 교각(Pn)의 주두부를 중심으로 좌우의 지간의 절반에 해당하는 부분에 설치한다. 이는 교각(Pn)을 중심으로 일정길이로 교량 상부 구조체(10)를 형성하기 위해서이다.
이후, 거더 거푸집 조립 및 철근, 긴장재를 배치하고 파형 강판을 조립한 후 거푸집에 콘크리트 타설하고 양생하여 교량 상부 구조체(10)를 완성한다(b).
복부가 파형강판(110)으로 형성된 박스거더는 파형강판(110)으로 된 복부부분을 제외하고 파형강판(110)의 상, 하단에서 각각 별도로 분리되어 있는 상, 하부 콘크리트(130)(140)를 분리된 별도의 거푸집을 구성하여 각각 콘크리트를 타설하여야만 하는바, 일반적으로 복부에 파형강판(110)을 사용하는 박스거더의 경우에는 복부 파형강판(110)의 하부에 하부거푸집을 먼저 조립한 후 하부 콘크리트(140)를 완성하여 충분한 강도가 발현 이후에 하부 콘크리트(140)의 상면에 지지대를 거치하여 상부 콘크리트(130)의 제작을 위한 거푸집을 지지시키도록 할 수 있으며, 상부 콘크리트(130)와 하부 콘크리트(140)에 동시에 일괄하여 제작할 수 있도록 복부 파형강판(110)을 중심으로 좌, 우 양쪽으로는 구분하여 분리되도록 하여 상, 하부의 콘크리트(130)(140)를 일괄하여 한꺼번에 타설할 수 있도록 할 수도 있다.
상기와 같이 거푸집(200)의 조립시에 파형강판(110) 조립, 긴장재를 배치 및 거푸집(200)의 내부에 철근 배근작업을 한다.
도 2는 본 발명에서 각 구조체들에서의 긴장재 배치를 개략적으로 도시한 도이다.
긴장재(50a)는 교각(Pn)의 지점부를 중심으로 좌,우 대칭이 되도록 교각(Pn) 지점부의 교량 상부 구조체(10) 상부에서 교량 상부 구조체(10)의 양단부의 아래로 향하도록 즉, 교량 상부 구조체(10)의 중앙 상부에 위치한 부분이 볼록하고 양단부가 하향하는 만곡된 형상으로 배치한다.
긴장재(50b)는 이웃하는 교량 상부 구조체(10)를 연속화시켜주며, 교량 상부 구조체(10)의 단부에서 이웃하는 교량 상부 구조체(10)를 동시에 관통하도록 구성된다. 즉, 교각(Pn)에 시공된 구조체(10)와 이웃한 교각((Pn-1) 또는 (Pn+1))에 시공된 구조체(10)를 동시에 관통하도록 연결부인 지간 중앙부의 하부에는 별도의 긴장재(50b)를 배치하는 것이다. 이후 긴장재(50b)를 긴장하고 정착하여 연속화한다.
이후, 도 1c와 도 1d에 도시된 바와 같이, 첫번째 교각(Pn)에서의 거푸집(200)과 동바리(40)를 제거하여 교량 상부 구조체(10)를 완성하고, 이전 교각(Pn-1) 또는 다음 교각(Pn+1)에 상기 (a)에서 (b) 단계를 반복(e)하도록 하여, 교량 상부 구조체(10)를 완성하도록 한다.
이후 도 1e에서와 같이, 교량 상부 구조체(10)와 교대(A1)(A2)의 사이인 측경간의 사이에 거푸집(200) 조립 및 철근 배근, 파형 강판(110)을 조립하고 거푸집에 콘크리트 타설한다(d).
또한 필요시에는 추후 설시되는 측경간 구조체(20)를 형성하기 위한 거푸집(200)의 조립을 위하여 하부에 동바리(40)가 추가로 설치될 수도 있다.
거푸집(200) 조립 및 철근 배근, 파형 강판(110)의 조립은 상기의 교량 상부 구조체(10)의 형성시에 시행되었던 작업과 동일한 과정을 거친다.
본 발명은 교각의 주두부를 중심으로 좌우에 동바리를 설치하여 교량 상부 구조체를 선시공하여 공사비 및 공사기간을 줄여, FCM공법의 단점인 몰드 제작비 및 작업장 공사비가 고가이고 공사기간이 길어서, 경제성을 확보하기 어려운 문제점을 해결하고, 동바리 설치용량을 효과적으로 줄여서 FSM공법의 단점인 콘크리트의 자중 및 거푸집,작업대 등의 하중을 일시적으로 지지토록 동바리를 전구간에 설치하여야 해서 동바리 용량이 증가하는 문제점을 해결하여, FCM공법의 단점과 FSM공법의 단점을 모두 해결함과 동시에 FCM공법의 장점과 FSM공법의 장점을 모두 갖도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10 : 교량 상부 구조체
20 : 측경간 구조체
40 : 동바리
50a, 50b : 긴장재
110 : 파형강판
130 : 상부 콘크리트
140 : 하부 콘크리트
200 : 거푸집
A1, A2 : 교대

Claims (3)

  1. 여러 경간이 반복적으로 연속되는 다경간 연속구조 교량의 상부구조체 시공방법에 있어서,
    (a) 교량지점부의 교대(A1)와 각각의 중간 교각(P1, P2,...,Pn-1, Pn, Pn+1,....,Pf)과 종점부의 교대(A2)들 중에서 교량의 종방향으로 특정한 하나의 교각(Pn)을 중심으로 한 좌,우측지간의 절반씩의 구간에 가설 동바리(40)를 설치하는 단계;
    (b) 가설 동바리 위에서 복부 파형강판 PSC박스거더를 위한 거푸집(200)을 조립하고 철근, 긴장재 및 파형강판을 조립 설치하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 교량 상부 구조체(10)를 완성하는 단계;
    (c) 이전 교각(Pn-1) 또는 다음 교각(Pn+1)을 중심으로 위 (a)(b)의 과정을 반복하여 교량의 전체 구조를 완성하는 단계;
    (d) 교량 상부 구조체(10)와 교대(A1)(A2)의 사이인 측경간에 빔 거푸집 조립 및 철근, 긴장재 배근, 파형 강판을 조립하고 거푸집에 콘크리트 타설하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    교각(Pn)의 지점부를 중심으로 좌,우 대칭이 되도록 교각(Pn) 지점부의 교량 상부 구조체(10) 상부에서 교량 상부 구조체(10)의 양측 아래로 하향 만곡되도록 긴장재(50a)를 배치하여 긴장,정착하는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    교각(Pn)에 시공된 구조체(10)와 그에 이웃한 교각((Pn-1) 또는 (Pn+1))에 시공된 구조체(10)를 관통하도록 연결부인 지간 중앙부의 하부에는 별도의 긴장재(50b)를 배치하여 긴장,정착하는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 상부구조체 시공방법.
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