KR101268375B1 - 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법 - Google Patents

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    • E01D2/04Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure of the box-girder type

Abstract

본 발명은 교각(1)의 상부에 현장타설 또는 프리캐스트 방식에 의해 제조된 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 세그먼트 조립체(A)를 형성하고, 인접하여 설치된 교각(1a)에 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 인접 세그먼트 조립체(B)를 형성하며, 세그먼트 조립체(A)의 단부와 인접 세그먼트 조립체(B)의 단부 사이에 키세그먼트(30)를 설치하여 교량의 상부구조물을 형성하는 교량의 시공방법에 관한 것으로서, 교각(1)의 양측에 다수의 세그먼트(10) 중 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)를 설치하고, 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 외부에 공통으로 임시 결합재(100)를 설치하여 상호 결합하는 임시 결합재 설치단계; 다수의 세그먼트(10)의 연장설치에 의해 세그먼트 조립체(A)를 형성하는 상기 세그먼트 조립체 형성단계; 키세그먼트(30)를 설치하고, 임시 결합재(100)를 해체하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법을 제시함으로써, 지점부의 긴장재, 쉬스, 정착구 등의 자재 및 이에 관한 공정을 절감할 수 있어, 시공이 간편하고, 경제성이 우수하며, 전체적으로 재료의 효율적 사용을 가능하게 한다.

Description

임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR BRIDGE USING TEMPORARY BINDER}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 교량의 시공방법에 관한 것이다.
대규모의 교량을 시공하기 위하여, 교각(1)의 상부에, 현장타설 또는 프리캐스트 방식에 의해 제조된 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 교량의 상부구조물을 형성하는 교량의 시공방법이 개발되어 있다.
이들 중 거푸집(2)을 이동하여 설치해 나가면서 현장타설에 의해 세그먼트를 제조하는 방식을 FCM(Free Cantilever Method) 공법이라 하고(도 1), 프리캐스트에 의해 제조된 세그먼트를 크레인에 의해 인양하여 설치하는 방식을 PSM(Precast Segment Method) 공법이라 한다(도 2).
도 3 내지 6은 PSM 공법을 설명하기 위한 도면으로서, 교각(1)의 상부에 주두부(20)를 설치하고, 그 양측에 다수의 세그먼트(10)를 연장설치하는 구성을 도시한 것이다.
이러한 PSM 공법의 공정은 다음과 같다.
교각(1)의 상부에 현장타설 또는 프리캐스트 방식에 의해 제조된 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 세그먼트 조립체(A)를 형성한다(도 3).
여기서 다수의 세그먼트(10)들은 내부에 매설된 쉬스에 설치된 영구 긴장재에 의해 고정된다.
인접하여 설치된 교각(1a)에도 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 인접 세그먼트 조립체(B)를 형성한다(도 6).
세그먼트 조립체(A)의 단부와 인접 세그먼트 조립체(B)의 단부 사이에 키세그먼트(30)를 설치하여 교량의 상부구조물을 형성한다(도 6).
도 7은 세그먼트의 설치과정의 휨모멘트도, 도 8은 키세그먼트(30)의 설치 후의 휨모멘트도를 도시한 것이다.
위 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 시공과정(세그먼트의 설치단계)에서 교각과 세그먼트 조립체는 캔틸레버 구조를 취하게 되므로, 지점부(교각의 주위부)에는 대단히 큰 휨모멘트가 발생하게 되는바, 이에 저항하기 위하여 지점부에는 많은 보강구조(긴장재, 쉬스, 정착구)가 필요하다.
따라서 다음과 같은 문제가 지적되어 왔다.
첫째, 시공이 번거롭고, 자재의 비용이 증가하며, 전체적으로 재료의 효율적 사용이 이루어지지 않는다.
둘째, 지점부에 과잉 보강구조가 형성되므로, 중앙부에 설치되는 키세그먼트에는 자중에 의한 휨모멘트가 거의 발생하지 않는 비효율적인 구조가 된다(도 8).
즉, 일반 공법에 의한 교량의 휨모멘트도(도 9)와 비교해볼 때, 종래의 FCM, PSM 공법에 의한 교량은 지점부에 과보강구조가 형성되므로, 전체적으로 재료의 비효율적 사용이라는 결과가 초래되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 지점부의 긴장재, 쉬스, 정착구 등의 자재 및 이에 관한 공정을 절감할 수 있어, 시공이 간편하고, 경제성이 우수하며, 전체적으로 재료의 효율적 사용을 가능하게 하는 교량의 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 교각(1)의 상부에 현장타설 또는 프리캐스트 방식에 의해 제조된 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 세그먼트 조립체(A)를 형성하고, 인접하여 설치된 교각(1a)에 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 인접 세그먼트 조립체(B)를 형성하며, 상기 세그먼트 조립체(A)의 단부와 인접 세그먼트 조립체(B)의 단부 사이에 키세그먼트(30)를 설치하여 교량의 상부구조물을 형성하는 교량의 시공방법에 있어서, 상기 교각(1)의 양측에 상기 다수의 세그먼트(10) 중 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)를 설치하고, 상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 외부에 공통으로 임시 결합재(100)를 설치하여 상호 결합하는 임시 결합재 설치단계; 상기 다수의 세그먼트(10)의 연장설치에 의해 상기 세그먼트 조립체(A)를 형성하는 상기 세그먼트 조립체 형성단계; 상기 키세그먼트(30)를 설치하고, 상기 임시 결합재(100)를 해체하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법을 제시한다.
상기 임시 결합재 설치단계는 상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 양단에, 상기 다수의 세그먼트 중 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 설치하고, 상기 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)의 외부에 공통으로 상기 임시 결합재(100) 중 2번 임시 결합재(100b)를 설치하여 상호 결합하는 2번 임시 결합재 설치단계를 포함하고, 상기 세그먼트 조립체 형성단계는 상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a) 및 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 영구 긴장재(200)에 의해 고정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 임시 결합재 설치단계는 상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 양단에, 상기 다수의 세그먼트 중 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 설치하고, 상기 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)의 외부에 공통으로 상기 임시 결합재(100) 중 2번 임시 결합재(100b)를 설치하여 상호 결합하는 2번 임시 결합재 설치단계; 상기 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)의 양단에, 상기 다수의 세그먼트 중 한 쌍의 3번 세그먼트(10c)를 설치하고, 상기 한 쌍의 3번 세그먼트(10c)의 외부에 공통으로 상기 임시 결합재(100) 중 3번 임시 결합재(100c)를 설치하여 상호 결합하는 3번 임시 결합재 설치단계;를 포함하고, 상기 세그먼트 조립체 형성단계는 상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a), 한 쌍의 2번 세그먼트(10b) 및 한 쌍의 3번 세그먼트(10c)를 영구 긴장재(200)에 의해 고정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 임시 결합재(100)를 상기 다수의 세그먼트(10)의 상부에 결합하는 것이 바람직하다.
상기 임시 결합재(100)는 임시 긴장재(110)를 포함하고, 상기 1번 임시 결합재 설치단계 및 2번 임시 결합재 설치단계는 상기 임시 긴장재(110)를 긴장하여 정착하는 임시 긴장재 설치단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 임시 긴장재(110)는 강봉을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 임시 긴장재 설치단계는 심부에 임시 긴장재 설치공(121)이 형성된 결합부재(120)를 상기 세그먼트(10)의 상판(11) 또는 바닥판(12)에 부착하는 단계; 상기 임시 긴장재(110)를 상기 임시 긴장재 설치공(121)에 설치하고 긴장하여 상기 결합부재(120)에 정착하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 다수의 세그먼트(10)는 결합에 의해 박스형 거더를 이루는 구조이고, 상기 임시 결합재(100)는 상기 세그먼트의 내부 또는 외부에 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명은 지점부의 긴장재, 쉬스, 정착구 등의 자재 및 이에 관한 공정을 절감할 수 있어, 시공이 간편하고, 경제성이 우수하며, 전체적으로 재료의 효율적 사용을 가능하게 하는 교량의 시공방법을 제시한다.
도 1 내지 9는 종래의 공법에 관한 것으로서,
도 1은 FCM 공법의 공정에 관한 사진.
도 2는 PSM 공법의 공정에 관한 사진.
도 3은 PSM 공법에 의해 시공된 교량의 사시도.
도 4는 PSM 공법에서 주두부의 사시도.
도 5는 PSM 공법에서 세그먼트의 사시도.
도 6은 PSM 공법의 공정도.
도 7 내지 9는 휨모멘트도.
도 10 이하는 본 발명에 의한 공법의 실시예를 도시한 것으로서,
도 10 내지 12는 제1 실시예의 공정도.
도 13은 제2 실시예에 관한 세그먼트들의 측단면도.
도 14는 제3 실시예에 관한 세그먼트의 단면도.
도 15는 제3 실시예에 관한 세그먼트들의 측단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 10 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로, 교각(1)의 상부에 현장타설 또는 프리캐스트 방식에 의해 제조된 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 세그먼트 조립체(A)를 형성하고, 인접하여 설치된 교각(1a)에 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 인접 세그먼트 조립체(B)를 형성하며, 세그먼트 조립체(A)의 단부와 인접 세그먼트 조립체(B)의 단부 사이에 키세그먼트(30)를 설치하여 교량의 상부구조물을 형성하는 교량의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 공법의 주요공정은 다음과 같다.
교각(1)(또는 주두부(20))의 양단에 다수의 세그먼트 중 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)를 설치하고, 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 외부에 공통으로 임시 결합재(100) 중 1번 임시 결합재(100a)를 설치하여 상호 결합한다(도 10).
다수의 세그먼트(10)의 연장설치에 의해 세그먼트 조립체(A)를 형성한다.
이후, 세그먼트 조립체가 완성되면, 그 사이에 키세그먼트(30)를 설치한 후, 임시 결합재(100)를 해체한다.
이는 다음과 같은 효과를 얻도록 한다.
첫째, 시공과정 중 발생하는 휨모멘트에 저항하기 위하여, 지점부에 대한 보강구조 대신 임시 결합재를 설치하였다가 해체하므로, 위 보강구조(긴장재, 쉬스, 정착구)의 자재 및 이에 관한 공정을 절감할 수 있다.
둘째, 완공 후 임시 결합재(100)를 해체하면 하중의 재분배가 발생하여, 중앙부의 키세그먼트(30)에도 적절한 응력이 도입되는바, 전체적으로 재료의 효율적 사용이 가능해진다.
즉, 종래에는 지점부에 과보강구조가 형성되었으나, 본 발명에 의한 공법의 경우에는 임시 결합재의 해체와 함께 지점부 과보강구조가 해제되므로, 일반 공법에 의한 교량의 휨모멘트도(도 9)와 유사한 휨모멘트도를 얻을 수 있게 된다.
시공과정 중 발생하는 휨모멘트에 대한 저항구조는 지점부(교각의 주위부)에 필요한 것이므로, 임시 결합재(100)는 지점부 부근에 적절한 양을 배치하면 된다.
즉, 다수의 세그먼트(10) 중 1번 세그먼트(10a)에 대하여만 임시 결합재(100)를 설치할 수도 있고, 필요한 경우 2번 세그먼트(10b)에 대하여도 임시 결합재(100)를 설치할 수 있으며(도 11), 3번 세그먼트(10c) 또는 그 이상에 대하여도 임시 결합재(100)를 설치할 수 있다(도 12).
한편, 궁극적으로 다수의 세그먼트(10)들은 그 내부에 매설된 쉬스에 설치되는 영구 긴장재(200)에 의해 상호 고정되는데, 종래에는 각 세그먼트의 설치 시마다 모두 영구 긴장재의 긴장 및 정착작업을 해야 한다는 불편이 있었다.
그러나 본 발명에 의한 공법의 경우에는, 임시 결합재(100)에 의해 세그먼트(10)가 지지되므로, 다음과 같은 공정에 의해 상술한 영구 긴장재의 설치작업을 절감 또는 생략할 수 있다는 장점이 있다.
상술한 바와 같이 임시 결합재(100)(1번 임시 결합재(100a))에 의해 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)를 설치한 이후, 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 양단에, 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 설치하고, 그 외부에 공통으로 임시 결합재(100) 중 2번 임시 결합재(100b)를 설치한다.
이후, 한 쌍의 1번 세그먼트(10a) 및 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 영구 긴장재(200)에 의해 한번에 고정한다(도 11).
이 경우, 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 고정을 위한 영구 긴장재의 긴장 및 정착작업을 생략할 수 있다는 효과가 있는 것이다.
또한, 이러한 개념을 응용하여 더욱 많은 세그먼트에 대한 영구 긴장재의 긴장 및 정착작업을 생략할 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 임시 결합재(100)에 의해 한 쌍의 1번 세그먼트(10a) 및 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 설치한 이후, 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)의 양단에, 한 쌍의 3번 세그먼트(10c)를 설치하고, 그 외부에 공통으로 임시 결합재(100) 중 3번 임시 결합재(100c)를 설치한다.
이후, 한 쌍의 1번 세그먼트(10a), 한 쌍의 2번 세그먼트(10b) 및 한 쌍의 3번 세그먼트(10c)를 영구 긴장재(200)에 의해 한번에 고정한다(도 12).
이 경우, 한 쌍의 1번 세그먼트(10a) 및 2번 세그먼트(10b)의 고정을 위한 영구 긴장재의 긴장 및 정착작업을 생략할 수 있다는 효과가 있는 것이다.
이와 같이, 임시 결합재(100)의 설치에 의해 일부 영구 긴장재 설치작업을 생략할 수도 있고, 경우에 따라서는 임시 결합재(100)의 설치작업과 영구 긴장재 설치작업을 병행할 수도 있다.
다만 후자의 경우에도 종래에 비해 사용되는 영구 긴장재의 양을 줄일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의한 공법은 위와 같은 세그먼트 방식의 공법에 모두 적용될 수 있는 것이므로, FCM 공법, PSM 공법 등에 대하여 모두 효과적으로 적용될 수 있다.
임시 결합재(100)는 영구 긴장재와 달리 각 세그먼트(10)의 외부에 설치되는데, 이는 상부구조물의 완공 후 임시 결합재(100)를 쉽게 해체하기 위함이다.
특히, 각 세그먼트(10)들은 그 설치작업 시 자중에 의한 하중에만 저항하면 되므로, 임시 결합재(100)는 다수의 세그먼트(10)의 상부에 결합하는 구성을 취하는 것이 구조적으로 유리하다(도 10 내지 12).
임시 결합재(100)는 지점부를 보강할 수 있는 구성이면 어느 것이나 관계없으나, 각 세그먼트의 양측에 임시 긴장재(110)를 긴장하여 정착하는 구성을 취하는 것이 구조적 안정성 측면에서 바람직하다.
본 발명에 의한 공법에서 임시 긴장재(110)는 직선형으로 배치되는 것이 좋으므로, 다양한 긴장재 중 강봉을 임시 긴장재(110)로서 적용하는 것이 바람직하다.
위 실시예는 구체적으로, 임시 긴장재 설치공(121)이 형성된 결합부재(120)를 세그먼트(10)의 상판(11) 또는 바닥판(12)에 앵커(122) 등을 이용하여 부착하고, 임시 긴장재(110)를 임시 긴장재 설치공(121)에 설치하고 긴장하여 결합부재(120)에 정착하는 공정에 의해 구현될 수 있다(도 13).
다수의 세그먼트(10)가 결합에 의해 박스형 거더를 이루는 구조를 취하는 경우, 임시 결합재(100)는 세그먼트(10)의 외부에 설치할 수도 있지만, 내부의 공간을 활용하여 설치함으로써 시공의 편의성을 도모할 수도 있다(도 14,15).
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
1 : 교각 10,10a,10b,10c : 세그먼트
11 : 상판 12 : 바닥판
20 : 주두부 30 : 키세그먼트
100 : 임시 결합재 110 : 임시 긴장재
120 : 결합부재 121 : 임시 긴장재 설치공
200 : 영구 긴장재

Claims (8)

  1. 교각(1)의 상부에 현장타설 또는 프리캐스트 방식에 의해 제조된 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 세그먼트 조립체(A)를 형성하고, 인접하여 설치된 교각(1a)에 다수의 세그먼트(10)를 양측으로 연장설치하여 인접 세그먼트 조립체(B)를 형성하며, 상기 세그먼트 조립체(A)의 단부와 인접 세그먼트 조립체(B)의 단부 사이에 키세그먼트(30)를 설치하여 교량의 상부구조물을 형성하는 교량의 시공방법에 있어서,
    상기 교각(1)의 양측에 상기 다수의 세그먼트(10) 중 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)를 설치하고, 상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 외부에 공통으로 임시 결합재(100)를 설치하여 상호 결합하는 임시 결합재 설치단계;
    상기 다수의 세그먼트(10)의 연장설치에 의해 상기 세그먼트 조립체(A)를 형성하는 상기 세그먼트 조립체 형성단계;
    상기 키세그먼트(30)를 설치하고, 상기 임시 결합재(100)를 해체하는 단계;를 포함하며,
    상기 임시 결합재 설치단계는
    상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 양단에, 상기 다수의 세그먼트 중 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 설치하고, 상기 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)의 외부에 공통으로 상기 임시 결합재(100) 중 2번 임시 결합재(100b)를 설치하여 상호 결합하는 2번 임시 결합재 설치단계를 포함하고,
    상기 세그먼트 조립체 형성단계는
    상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a) 및 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 영구 긴장재(200)에 의해 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 임시 결합재 설치단계는
    상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a)의 양단에, 상기 다수의 세그먼트 중 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)를 설치하고, 상기 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)의 외부에 공통으로 상기 임시 결합재(100) 중 2번 임시 결합재(100b)를 설치하여 상호 결합하는 2번 임시 결합재 설치단계;
    상기 한 쌍의 2번 세그먼트(10b)의 양단에, 상기 다수의 세그먼트 중 한 쌍의 3번 세그먼트(10c)를 설치하고, 상기 한 쌍의 3번 세그먼트(10c)의 외부에 공통으로 상기 임시 결합재(100) 중 3번 임시 결합재(100c)를 설치하여 상호 결합하는 3번 임시 결합재 설치단계;를 포함하고,
    상기 세그먼트 조립체 형성단계는
    상기 한 쌍의 1번 세그먼트(10a), 한 쌍의 2번 세그먼트(10b) 및 한 쌍의 3번 세그먼트(10c)를 영구 긴장재(200)에 의해 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 임시 결합재(100)를 상기 다수의 세그먼트(10)의 상부에 결합하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 임시 결합재(100)는 임시 긴장재(110)를 포함하고,
    상기 1번 임시 결합재 설치단계 및 2번 임시 결합재 설치단계는 상기 임시 긴장재(110)를 긴장하여 정착하는 임시 긴장재 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 임시 긴장재(110)는 강봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 임시 긴장재 설치단계는
    심부에 임시 긴장재 설치공(121)이 형성된 결합부재(120)를 상기 세그먼트(10)의 상판(11) 또는 바닥판(12)에 부착하는 단계;
    상기 임시 긴장재(110)를 상기 임시 긴장재 설치공(121)에 설치하고 긴장하여 상기 결합부재(120)에 정착하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법.
  8. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 세그먼트(10)는 결합에 의해 박스형 거더를 이루는 구조이고,
    상기 임시 결합재(100)는 상기 세그먼트의 내부 또는 외부에 설치하는 것을 특징으로 하는 임시 결합재를 이용한 교량의 시공방법.
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