KR101270733B1 - 강상판데크 일체식 복합구조의 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 및 이를 이용한 교량의 시공방법 - Google Patents

강상판데크 일체식 복합구조의 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 및 이를 이용한 교량의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교각 위에 거치되어 교량의 상부구조물을 이루는 것으로서, 교량의 상부구조물의 구축시에 별도의 바닥판이 필요 없으면서도, 종래의 강합성교의 거더가 가지는 자중 증가, 유지관리 상의 어려움 등의 문제점을 해소할 수 있도록 구성한 강상판데크 일체식 복합구조의 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 및 이를 이용한 교량의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 강재판(21) 및 가로보(22)로 이루어진 강상판데크 유닛(2)과, 박스 단면의 PSC박스부재(1)가 일체로 결합되어 있고; 상기 가로보(22)는, 2개가 상기 PSC박스부재(1)의 상부 횡방향 폭에 대응되는 간격을 두고 강재판(21)의 교축직각방향의 양측단에서 상기 강재판(21)의 하면에 위치하고 교축방향으로 복수개가 간격을 두고 배치되어 있으며; 상기 가로보(22)의 내측방향 단부에는 전단연결재(3)가 일체로 돌출 구비되어 있고; 상기 2개의 가로보(22) 사이의 간격에서 상기 강재판(21)의 하면에는 전단연결재(3)가 일체로 돌출 구비되어 있고; 상기 PSC 박스부재(1)는, 상기 가로보(22) 및 상기 강재판(21)의 전단연결재(3)가 매립되도록 상기 강재판(21)의 하면에 콘크리트가 타설되어 제작되고, 교축방향으로는 긴장재가 배치되어 긴장력이 도입되어 있는 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 강상판데크 일체식 복합구조의 PSC 박스거더가 제공되며, 이를 이용한 교량 시공방법이 제공된다.

Description

강상판데크 일체식 복합구조의 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 및 이를 이용한 교량의 시공방법{Prestressed Concrete Box Girder Integrated with Steel Deck and Constructing Method of Bridge using Such Girder}
본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 박스거더와 이를 이용한 교량의 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 교각 위에 거치되어 교량의 상부구조를 이루는 구조물로서, 강재판으로 이루어진 강상판데크 및 교축직각방향의 강재 가로보가 교축방향으로 박스형 단면을 가지는 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더부재와 일체를 이룬 구조를 가지고 있어, 교량의 상부구조물의 구축시에 별도의 바닥판이 필요 없으면서도, 종래의 강합성교에 구비된 거더가 가지는 문제점들 즉, 강재량 증가, 유지관리 상의 어려움 등의 문제점들을 해소하고, 더 나아가 종래의 강합성교에 구비된 콘크리트 박스거더의 자중을 경감하여 거더를 경량화할 수 있도록 구성한 "강상판데크 일체식 복합구조의 프리스트레스트 콘크리트 박스거더"(이하, "강데크 복합 PSC 박스거더"라고 약칭함) 및 이를 이용한 교량의 시공방법에 관한 것이다.
교량의 상부구조로서, 강재로 이루어진 박스형 단면의 강재 박스거더와 철근 콘크리트 바닥판이 합성된 구조의 종래의 강박스 합성형 거더(Steel Box Girder)는 강재 박스거더의 중량이 보통 320~360 ㎏/㎡이어서, 거더의 제작에 강재량이 많이 소요되고, 강재 박스거더의 상부에 합성되는 철근 콘크리트 바닥판은 큰 자중을 가지고 있어, 전체적으로 강박스 합성형 거더는 큰 자중을 가지게 되고, 그로 인하여 장지간(약 60m 이상의 지간)을 가지는 교량에 위와 같은 강박스 합성형 거더를 교량의 상부구조로 적용하는 경우, 공사비가 크게 증가되는 문제점이 있다.
한편 철근 콘크리트 바닥판을 사용하지 않고 순수 강재로만 제작된 종래의 강상판 거더(Steel Deck Girder) 즉, 박스형 단면을 가지되 바닥판도 강재판으로 이루어진 종래의 강상판 거더의 경우, 중량이 가벼워서 지간이 약 60m 내지 100m에 이르는 장지간의 교량 구축에 이용될 수 있으나 제작 및 현장조립이 어렵고, 소요되는 강재량이 크게 증가(약 450~500 ㎏/㎡)되므로, 공사비가 지나치게 커지는 문제점이 있다.
종래의 위와 같은 강박스 합성형 거더와 강상판 거더의 경우, 박스형 단면을 이루는 부재가 강재로 이루어져 있으므로, 강재의 부식을 방지하기 위해서는 박스 내부에 철저한 방식 도장이 필요할 뿐만 아니라, 공용 중에는 내부 도장 등을 철저히 점검해야 한다. 그런데 강재 박스거더의 박스형 내부는 매우 좁은 공간이며, 이러한 박스 내부의 좁은 공간에서 이러한 내부 도장 점검 및 기타 유지 관리 업무를 수행하려면 매우 불편할 뿐만 아니라, 실질적으로 완벽한 유지관리가 어렵게 되고, 그에 따른 유지관리 비용도 크게 증가되는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 교량의 상부구조물로서 박스거더가 가지는 유용한 장점은 최대한 살리면서, 위와 같은 종래 기술이 가지는 거더의 자중 증가와 그에 따른 장지간 교량 적용시 어려움, 유지관리 업무의 어려움 등을 해소할 수 있는 박스형 단면을 가지는 박스거더와, 이러한 박스거더를 효율적으로 그리고 경제적으로 제작할 수 있는 제작방법, 그리고 이러한 박스거더를 이용하여 교량을 시공하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 강재판 및 상기 강재판의 하면에 일체로 구비되는 가로보로 이루어진 강상판데크 유닛과, 사각형의 중공이 형성된 박스 단면의 PSC박스부재가 일체로 결합되어 있고; 상기 강상판데크 유닛에서 상기 가로보는, 역 T형 단면을 가지는 강재빔으로 이루어지고, 2개가 상기 PSC박스부재의 상부 횡방향 폭에 대응되는 간격을 두고 강재판의 교축직각방향의 양측단에서 상기 강재판의 하면에 위치하고 교축방향으로 복수개가 간격을 두고 배치되어 있으며; 상기 가로보의 내측방향 단부에는 전단연결재가 일체로 돌출 구비되어 있고; 상기 2개의 가로보 사이의 간격에서 상기 강재판의 하면에는 전단연결재가 일체로 돌출 구비되어 있어; 상기 PSC 박스부재는, 상기 가로보의 전단연결재와 상기 강재판의 전단연결재가 매립되도록 상기 강재판의 하면에 콘크리트가 타설되어 제작되고, 교축방향으로는 긴장재가 배치되어 긴장력이 도입되어 있는 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 강상판데크 일체식 복합구조의 PSC 박스거더가 제공된다.
이러한 본 발명에 있어서, 상기 U자형 단면을 가지는 U형 종리브가 교축방향으로 상기 가로보를 관통하여 배치될 수 있다.
또한 본 발명에서는, 상기한 구성의 강상판데크 일체식 복합구조의 PSC 박스거더를 제작하는 단계; 상기 PSC 박스거더를 교각 사이 또는 교각과 교대 사이에 거치하되, 교축직각방향으로 복수개가 간격을 두고 나란하게 위치하도록 배치하는 단계; 판형상의 강재로 이루어진 강상판과, 역 T형 단면의 강재빔으로 이루어져 상기 강상판의 하면에 교축직각방향으로 배치되어 일체로 구비된 보강빔과, 상기 보강빔을 관통하여 교축방향으로 배치되는 U형 단면을 가지는 U형 종리브로 이루어진 상기 중간연결 강상판데크를 인양하여 상기 PSC 박스거더 사이의 간격에 배치한 뒤, 상기 중간연결 강상판데크와 상기 PSC 박스거더를 교축직각방향으로 서로 일체로 연결하는 단계; 및 교축직각방향으로 최외측에 위치하는 각각의 강데크 복합 PSC 박스거더의 교축직각방향 외측에는, 판형상의 강재로 이루어진 강상판과, 역 T형 단면의 강재빔으로 이루어져 상기 강상판의 하면에 교축직각방향으로 배치되어 일체로 구비된 보강빔과, 상기 보강빔을 관통하여 교축방향으로 배치되는 U형 단면을 가지는 U형 종리브로 이루어진 캔틸레버부 강상판데크를 인양하여 교축직각방향으로 서로 일체로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강상판데크 일체식 복합구조의 PSC 박스거더를 이용한 교량 시공방법이 제공된다.
본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더는, 차량 등이 직접통행하게 되는 바닥판이 강재로 이루어진 강상판데크 유닛으로 이루어져 있고, 박스형 단면을 이루는 부재는 현장타설 콘크리트 즉, 현장타설 콘크리트로 제작된 프리스트레스트 콘크리트 박스부재로 이루어져 있으므로, 교량 상부구조물 구축시에 별도의 바닥판이 필요 없으며, 더 나아가 공용 중에 박스부재의 내부 도장 점검이 필요 없게 되고, 기타 유지관리 업무가 간소화되어 유지관리 비용도 크게 줄일 수 있으며, 실질적으로 완벽한 유지관리를 이룰 수 있게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더는, 콘크리트 바닥판을 이용하는 종래의 강박스 합성형 거더에 비하여 강재량이 현저하게 감소하게 되고, PSC 박스거더의 자중을 크게 줄여 전체적인 교량 상부구조물을 경량화할 수 있게 되며, 따라서 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더는 장지간(약 60m 이상의 지간)을 가지는 교량에 사용하는데 매우 유용하며, 교량의 형고를 크게 낮출 수 있는 효과가 발휘된다.
그 뿐만 아니라 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더는 콘크리트로 제작된 박스부재를 이용하므로, 소음 및 진동을 매우 효율적으로 감소시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
도 1a 및 도 1b는 각각 교량의 상부구조를 이루는 본 발명의 일 실시예에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더를 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 강데크 복합 PSC 박스거더의 교축방향으로 바라본 개략적인 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더의 강상판데크 유닛을 뒤집어서 배치한 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 강데크 복합 PSC 박스거더의 제작을 위하여 도 3에 도시된 강상판데크 유닛을 제작장에 배치한 상태를 보여주는 강상판데크 유닛의 개략적인 교축방향 정면도이다.
도 5a는 PSC 박스부재의 제작을 위해 도 4의 강상판데크 유닛에 철근 및 긴장재 배치용 쉬스관, 그리고 내부거푸집을 배치한 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 상태에서의 개략적인 교축방향 정면도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 본 발명에 따른 강데크 복합PSC 박스거더를 이용하여 교량의 상부구조물을 구축하는 상태를 보여주는 교축방향의 정면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더를 이용한 교량을 구축할 때 이용되는 중간연결 강상판데크를 뒤집어서 도시한 개략적인 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 1a 및 도 1b는 각각교량의 상부구조를 이루는 본 발명의 일 실시예에 따른 강상판데크 일체식 복합구조의 프리스트레스트 콘크리트 박스거더("강데크 복합 PSC 박스거더")(100)를 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다. 도 2에는 도 1a에 도시된 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 교축방향으로 바라본 개략적인 정면도가 도시되어 있다. 도 3 내지 도 8에는 각각 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)를 제작하고, 이를 교각의 코핑부 위에 거치하며, 교축직각방향으로 복수개의 강데크 복합 PSC 박스거더(100)를 연결하여 교량의 상부구조물을 구축하는 과정을 보여주는 교축방향으로의 단면도 및 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)는, 교축방향으로 볼 때 사각형 외형을 가지고 있고 중앙에는 사각형의 중공(11)이 형성된 박스 단면의 프리스트레스트 콘크리트 박스부재(1)(이하, "PSC박스부재(1)"이라고 약칭함)와, 강재판(21)으로 이루어지고 측면판(221) 및 가로보(22)를 구비한 강상판데크 유닛(2)이 일체로 결합되어 구성된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)는, 우선 상기 강상판데크 유닛(2)을 제작한 뒤, 상기 강상판데크 유닛(2)에 PSC박스부재(1)를 합성하여 제작하게 되는데, 도 3에는 상기 강상판데크 유닛(2)을 뒤집어서 배치한 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 강상판데크 유닛(2)은, 차량 등이 통행하게 되는 강재판(21)과, 상기 강재판(21)의 하면에 일체로 구비되는 측면판(221)과 가로보(22)로 이루어져 있다. 비록 도 3에서는 가로보(22)가 위에 있고 강재판(21)이 그 아래에 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 강데크 복합 PSC 박스거더(100)가 교각 위에 배치되었을 때는, 측면판(221)과 가로보(22)가 아래에 있게 되고 그 위에 강재판(21)이 위치하게 되므로, 편의상 본 명세서에서는 위와 같이 "가로보(22)가 강재판(21)의 하면에 구비된다"고 설명한다.
상기 가로보(22)는 교축직각방향(횡방향)으로 배치되는데, 2개의 가보로(22)가 강재판(21)의 교축직각방향의 양측단에 각각 위치하며, 상기 2개의 가로보(22) 사이의 간격은, 후술하는 PSC박스부재(1)의 상부 횡방향 폭에 대응된다. 상기 가로보(22)는 교축방향으로 복수개가 간격을 두고 배치된다.
상기 가로보(22)는 역 T형 단면을 가지는 강재빔으로 이루어져 상기 강재판(21)의 하면에 용접 등의 방법에 의해 일체화될 수 있는데, 후술하는 PSC박스부재(1)와 결합되는 단부 즉, 가로보(22)의 내측방향 단부에는 측면판(221)이 구비되어 있다. 상기 측면판(221)의 내측방향 외면 즉, PSC박스부재(1)와 결합되는 방향의 외면에는 스터드 등과 같은 전단연결재(3)가 일체로 구비되어 있다. 한편, 강재판(21)의 하면에는, 교축방향으로 연장되어 PSC박스부재(1)의 측면에 밀착되는 밀착판(225)이 수직하게 배치되어 일체로 구비될 수 있다. 즉, 판부재로 이루어지고 교축방향으로 길게 연장된 밀착판(225)이, 강재판(21)의 하면에 수직하게 일체로 구비될 수 있는 것이다. 상기 밀착판(225)은, PSC박스부재(1)의 측면에 밀착되는데, 이와 같은 밀착판(225)에 의해 PSC박스부재(1)의 교축직각방향 구속이 이루어진다. 즉, PSC박스부재(1)에 교축직각방향으로 외력이 작용하게 되면, PSC박스부재(1)와 결합되어 있는 강재판(21)에 피로하중이 발생하게 되는데, 이와 같이 PSC박스부재(1)의 측면에 밀착판(225)이 밀착되어 있어 PSC박스부재(1)의 교축직각방향 변위 발생이 방지되기 때문에 강재판(21)의 피로파괴를 방지할 수 있고, PSC박스부재(1)와 강재판(21)간에 더욱 완전한 일체합성이 이루어지게 된다. 도면에 도시된 것처럼, 상기 밀착판(225)은 PSC박스부재(1)의 양측면에 각각 구비될 수 있으며, 더 나아가 상기 밀착판(225)은 상기 측면판(221)과 결합되어 있어, 상기 각각의 가로보(22)에 구비된 측면판(221)이 상기 밀착판(225)에 의해 교축방향으로 서로 연결될 수 있다. 즉, 밀착판(225)에서 가로보(22)의 내측방향 단부가 결합되는 위치에 해당하는 부분이 상기 측면판(221)에 해당할 수도 있는 것이다.
한편, 가로보(22)에는 교축방향으로 U형 종리브(223)가 관통 결합될 수 있다. 즉, 상기 가로보(22)는 역 T형 단면을 가지는 강재빔으로 이루어져 있을 때, U형 단면을 가지는 U형 종리브(223)가 가로보(22)의 웨브를 관통하여 교축방향으로 배치되고 가로보(22) 및 강재판(21)과 일체를 이루고 있는 것이다.
한편, 상기 강재판(21)의 양측단에서부터 시작하여 교축직각방향으로 배치된 양측 가로보(22) 사이의 중앙부에서 강재판(21)의 하면과 측면판(221)에는 PSC 박스부재(1)와의 합성을 위한 스터드 등의 전단연결재(3)가 일체로 돌출된 상태로 구비되어 있다. 즉, 앞서 설명한 것처럼, 강재판(21)의 중앙에 PSC 박스부재(1)의 상면 횡방향 폭에 해당하는 간격을 두고 2개의 가로보(22)가 강재판(21)의 양측단에 구비되는데, 이와 같이 2개의 가로보(22) 사이에 존재하게 되는 강재판(21)의 중앙부에서 강재판(21)의 하면에는 전단연결재(3)가 돌출 구비되는 것이다.
도 4에는 본 발명의 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 제작을 위하여 도 3에 도시된 강상판데크 유닛(2)을 제작장에 배치한 상태를 보여주는 강상판데크 유닛(2)의 개략적인 교축방향 정면도가 도시되어 있고, 도 5a에는 PSC박스부재(1)의 제작을 위해 도 4의 강상판데크 유닛(2)에 철근 및 긴장재 배치용 쉬스관, 그리고 내부거푸집을 배치한 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 5b에는 도 5a에 도시된 개략도에서의 교축방향 정면도가 도시되어 있다. 앞서 설명한 구조에 의해 강재판(21)과 가로보(22)를 이용하여 강상판데크 유닛(2)을 제작한 후, 강상판데크 유닛(2)을 도 4에 도시된 것처럼 가로보(22)가 공중을 바라보도록 배치한다. U형 종리브(223)가 교축방향으로 가로보(22)를 관통하여 결합될 수 있다.
이와 같이 가로보(22)가 공중을 바라보는 상태로 강상판데크 유닛(2)을 제작하여 배치한 뒤 PSC 박스부재(1)를 제작하는 이유는, 후술하는 것처럼, 강상판데크 유닛(2)에 일체로 PSC 박스부재(1)를 제작하기 위하여 콘크리트를 타설할 때, 공극이 발생하지 않도록 하여, 강상판데크 유닛(2)과 PSC 박스부재(1)가 완전하게 밀착되어 일체화되도록 하기 위함이다. 도 3 및 도 4에서 부재번호 8은 강상판데크 유닛(2)을 제작하기 위하여 지면에 미리 배치해두는 작업판(8)이다.
이와 같이 강상판데크 유닛(2)이 배치된 상태에서, 콘크리트를 타설하여 PSC 박스부재(1)를 상기 강상판데크 유닛(2)과 일체화되도록 제작하게 된다. 이를 위해서 도 5a 및 도 5b에 도시된 것처럼, 2개의 가로보(22) 사이에 존재하게 되는 강재판(21)의 중앙부에서 강상판데크 유닛(2)의 하면 즉, 가로보(22)가 구비되어 있는 방향으로의 표면 위에, PSC박스부재(1)의 제작을 위한 철근(12)과 긴장재 배치용 쉬스관(13)을 배치하고, 아울러 중공(11)을 형성하기 위한 내부거푸집(14)을 배치하며, PSC박스부재(1)의 두께만큼의 간격을 두고 상기 내부거푸집(14)과 나란하게 외부거푸집(15)을 배치한다. 상기 내부거푸집(14)으로는 발포재(예를 들면, 일반 스티로폼이나 고압축 스티로폼 등)로 만들어진 것을 사용할 수 있다. 외부거푸집(15)은 목재나 강재판 등 다양한 재질의 것을 사용할 수 있다.
이와 같이 강상판데크 유닛(2)의 하면에 PSC박스부재(1)의 제작을 위한 부재들을 배치한 후, 상기 내부거푸집(14)과 외부거푸집(15) 사이의 공간에 콘크리트를 타설하여 PSC박스부재(1)를 제작한다. 이와 같이 콘크리트가 타설되면 상기 강재판(21)의 중앙부에서 강재판(21)의 하면에 돌출 구비된 전단연결재(3) 및 측면판(221)에 돌출 구비된 전단연결재(3)가 콘크리트 내에 매립되고, 그에 따라 PSC박스부재(1)를 이루는 콘크리트와 강재판(21) 및 가로보(22)의 측면판(221)이 견고하게 일체화되어 결합된다. 즉, PSC박스부재(1)와 강상판데크 유닛(2)이 일체로 합성되어 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)가 제작되는 것이다.
콘크리트의 양생이 완료되면 상기 쉬스관(13)에 배치된 긴장재를 긴장하여 PSC박스부재(1)에 교축방향으로 프리스트레스가 도입되도록 한다. 위의 설명에서는 PSC박스부재(1)에 프리스트레스가 도입되는 방식으로서, 쉬스관 및 긴장재를 이용한 포스트텐션 방식을 예시하여 설명하였으나, 이러한 포스트텐션 방식의 프리스트레스트 도입에는 쉬스관 없이 언본디드 텐던을 이용할 수 있으며, 더 나아가, 쉬스관을 이용하지 아니하는 프리텐션 방식의 프리스트레스트 도입을 이용할 수도 있다. 최종적으로 제작된 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 형상은 앞서 살펴본 도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시되어 있다.
다음에서는 위와 같은 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)를 이용하여 교량을 시공하는 방법을 설명한다. 도 6 내지 도 8에는 각각 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)를 이용하여 교량의 상부구조물을 구축하는 상태를 보여주는 교축방향의 정면도가 도시되어 있는데, 다음에서는 상기한 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)를 이용하여 교량의 상부구조물을 구축하는 방법을 설명한다.
앞서 도 3 내지 도 5a, 및 도 5b를 참조하여 설명한 내용에 따라 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)를 사전제작하고, 도 6에 도시된 것처럼, 상기 PSC 박스거더(100)를 교각 사이 또는 교각과 교대 사이에 거치하되, 교축직각방향으로 복수개가 간격을 두고 나란하게 위치하도록 배치한다. 도 6에서는 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100) 두 개가 교각의 코핑부(200) 위에 배치되어 교량의 상부구조물을 이루는 것으로 도시하였지만, 필요한 경우에는, 1개 또는 2개 이상의 강데크 복합 PSC 박스거더(100)를 배치하여 교량의 상부구조물을 구축할 수 있다.
코핑부(200)에 강데크 복합 PSC 박스거더(100)가 배치된 상태에서, 교축직각방향으로 가로보(22)를 서로 일체 연결하고 강재판(21)도 서로 일체 연결함으로써 교량의 상부구조물을 구축할 수도 있지만, 2개의 강데크 복합 PSC 박스거더(100) 사이에 중간연결 강상판데크(4)를 배치하여 상기 중간연결 강상판데크(4)를 매개로 하여 2개의 강데크 복합 PSC 박스거더(100)가 교축직각방향으로 일체 결합되도록 할 수도 있다.
도 9에는 상기 중간연결 강상판데크(4)의 구성을 이해하기 쉽도록 중간연결 강상판데크(4)를 뒤집어서 도시한 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 상기 중간연결 강상판데크(4)는 판형상의 강재로 이루어진 강상판(41)과, 상기 강상판(41)의 하면에 교축직각방향으로 배치되는 보강빔(42)으로 구성된다. 상기 보강빔(42)은 플랜지와 웨브로 이루어진 역 T형 단면의 강재빔으로 이루어져 상기 강상판(41)의 하면에 용접 등의 방법에 의해 일체로 구비될 수 있으며, 교축방향으로는 간격을 두고 배치된다. 상기 보강빔(42)의 경우에도, U형 단면을 가지는 U형 종리브(223)가 웨브를 관통하여 교축방향으로 배치되어 보강빔(42)과 일체를 이루어 결합된 상태로 구비될 수 있다.
이와 같이 강재를 이용하여 사전 제작된 중간연결 강상판데크(4)를 2개의 강데크 복합 PSC 박스거더(100) 사이에 배치함에 있어서, 도 6에 도시된 것처럼, 이미 설치된 각각의 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 상면에 지지기둥(301)을 각각 설치하고, 지지기둥(301)을 가로질러 수평크래인 빔(302)을 설치한 후, 수평크레인 빔(302)을 이동하는 크레인장치(303)를 이용하여 상기 중간연결 강상판데크(4)를 인양하여 2개의 강데크 복합 PSC 박스거더(100) 사이에 위치시킬 수 있다. 중간연결 강상판데크(4)가 2개 강데크 복합 PSC 박스거더(100) 사이에 위치된 상태에서 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 가로보(22)와 중간연결 강상판데크(4)의 보강빔(42)을 용접이나 볼트 결합 등의 방법을 이용하여 교축직각방향으로 서로 연속되도록 일체로 결합한다. 이 때, 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 강재판(21)과 중간연결 강상판데크(4)의 강상판(41)도 용접 등에 의하여 일체로 결합한다.
이와 같이, 중간연결 강상판데크(4)에 의하여 이웃하게 배치된 강데크 복합 PSC 박스거더(100)를 서로 연결한 후에는 도 7에 도시된 것처럼, 사전 제작되어 있던 캔틸레버부 강상판데크(5)를 인양하여 교축직각방향으로 최외측에 위치하는 각각의 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 교축직각방향 외측에 각각 결합한다. 상기 캔틸레버부 강상판데크(5)는 앞서 설명한 중간연결 강상판데크(4)와 동일한 구성을 가진다. 즉, 상기 캔틸레버부 강상판데크(5)도, 판형상의 강재로 이루어진 강상판(41)과, 역 T형 단면의 강재빔으로 이루어져 상기 강상판(41)의 하면에 교축직각방향으로 배치되어 일체로 구비된 보강빔(42)과, 상기 보강빔(42)을 관통하여 교축방향으로 배치되는 U형 단면을 가지는 U형 종리브(223)로 이루어지는 것이다. 이와 같은 캔틸레버부 강상판데크(5)를 인양하여, 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 교축직각방향 외측에 위치한 가로보(22)와 상기 캔틸레버부 강상판데크(5)의 보강빔(52)을 서로 용접이나 볼트 결합 등의 방법에 의해 교축직각방향으로 서로 연속되도록 일체로 결합한다. 또한 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 강재판(21)과 캔틸레버부 강상판데크(5)의 강상판(51)도 용접 등에 의하여 일체로 결합한다. 도 8에는 이와 같은 결합에 의해 구축된 교량의 상부구조물에 대한 교축방향 정면도가 도시되어 있다. 이와 같이 본 발명에 의하면 교량의 상부구조물이 용이하게 조립되어 구축될 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 강재판(21)에 의해 차량 등이 통행하게 되는 바닥판이 구축되므로 별도의 바닥판 설치가 필요 없다.
특히, 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)는, 차량 등이 직접통행하게 되는 바닥판이 강재로 이루어진 강상판데크 유닛(2)으로 이루어져 있고, 박스형 단면을 이루는 부재는 현장타설 콘크리트 즉, 현장타설 콘크리트로 제작된 PSC 박스부재(1)로 이루어져 있으므로, 공용 중에 박스부재의 내부 도장 점검이 필요 없게 되고 기타 유지관리 업무가 간소화되어 유지관리 비용도 크게 줄일 수 있으며, 실질적으로 완벽한 유지관리를 이룰 수 있게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)는, 콘크리트 바닥판을 이용하는 종래의 강박스 합성형 거더에 비하여 강재량이 현저하게 감소하게 되며, PSC박스거더 자체의 자중을 크게 경감할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)는 장지간(약 60m 이상의 지간)을 가지는 교량에 사용하는데 매우 유용하며, 교량의 형고를 낮추는데도 매우 효율적이다.
그 뿐만 아니라 본 발명에 따른 강데크 복합 PSC 박스거더(100)는 콘크리트로 제작된 박스부재를 이용하므로, 소음 및 진동을 감소시키는데 매우 유리하다.
1: PSC박스부재
2: 강상판데크 유닛
21: 강재판
22: 가로보

Claims (4)

  1. 강재판(21) 및 상기 강재판(21)의 하면에 일체로 구비되는 가로보(22)로 이루어진 강상판데크 유닛(2)과, 사각형의 중공(11)이 형성된 박스 단면의 PSC박스부재(1)가 일체로 결합되어 있고;
    상기 가로보(22)는, 2개가 상기 PSC박스부재(1)의 상부 횡방향 폭에 대응되는 간격을 두고 강재판(21)의 교축직각방향의 양측단에서 상기 강재판(21)의 하면에 위치하고 교축방향으로 복수개가 간격을 두고 배치되어 있으며;
    상기 가로보(22)의 내측방향 단부에는 측면판(221)이 설치되어, 상기 측면판(221)에 전단연결재(3)가 일체로 돌출 구비되어 있고;
    상기 2개의 가로보(22) 사이의 간격에서 상기 강재판(21)의 하면에는 전단연결재(3)가 일체로 돌출 구비되어 있으며;
    상기 PSC 박스부재(1)는, 상기 가로보(22)의 측면판(221)에 설치된 전단연결재(3)와 상기 강재판(21)의 전단연결재(3)가 매립되도록 상기 강재판(21)의 하면에 콘크리트가 타설되어 제작되고, 교축방향으로는 긴장재가 배치되어 긴장력이 도입되어 있는 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 강상판데크 일체식 복합구조의 PSC 박스거더.
  2. 제1항에 있어서,
    U자형 단면을 가지는 U형 종리브(223)가 교축방향으로 상기 가로보(22)를 관통하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 강상판데크 일체식 복합구조의 PSC 박스거더.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    강재판(21)의 하면에는, 교축방향으로 연장되고 PSC박스부재(1)의 측면에 밀착되어 PSC박스부재(1)를 교축직각방향으로 구속하는 밀착판(225)이 수직하게 일체로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 강상판데크 일체식 복합구조의 PSC 박스거더.
  4. 강재판(21) 및 상기 강재판(21)의 하면에 일체로 구비되는 가로보(22)로 이루어진 강상판데크 유닛(2)과, 사각형의 중공(11)이 형성된 박스 단면의 PSC박스부재(1)가 일체로 결합되어 있고; 상기 가로보(22)는, 2개가 상기 PSC박스부재(1)의 상부 횡방향 폭에 대응되는 간격을 두고 강재판(21)의 교축직각방향의 양측단에서 상기 강재판(21)의 하면에 위치하고 교축방향으로 복수개가 간격을 두고 배치되어 있으며; 상기 가로보(22)의 내측방향 단부에는 전단연결재(3)가 일체로 돌출 구비되어 있고; 상기 2개의 가로보(22) 사이의 간격에서 상기 강재판(21)의 하면에는 전단연결재(3)가 일체로 돌출 구비되어 있으며; 상기 PSC 박스부재(1)는, 상기 가로보(22)의 전단연결재(3)와 상기 강재판(21)의 전단연결재(3)가 매립되도록 상기 강재판(21)의 하면에 콘크리트가 타설되어 제작되고, 교축방향으로는 긴장재가 배치되어 긴장력이 도입되어 있는 구조를 가지고 있는, PSC 박스거더(100)를 제작하는 단계;
    상기 PSC 박스거더(100)를 교각 사이 또는 교각과 교대 사이에 거치하되, 교축직각방향으로 복수개가 간격을 두고 나란하게 위치하도록 배치하는 단계;
    판형상의 강재로 이루어진 강상판(41)과, 역 T형 단면의 강재빔으로 이루어져 상기 강상판(41)의 하면에 교축직각방향으로 배치되어 일체로 구비된 보강빔(42)과, 상기 보강빔(42)을 관통하여 교축방향으로 배치되는 U형 단면을 가지는 U형 종리브(223)로 이루어진 중간연결 강상판데크(4)를 인양하여 상기 PSC 박스거더(100) 사이의 간격에 배치한 뒤, 상기 중간연결 강상판데크(4)와 상기 PSC 박스거더(100)를 교축직각방향으로 서로 일체로 연결하는 단계; 및
    교축직각방향으로 최외측에 위치하는 각각의 강데크 복합 PSC 박스거더(100)의 교축직각방향 외측에는, 판형상의 강재로 이루어진 강상판(41)과, 역 T형 단면의 강재빔으로 이루어져 상기 강상판(41)의 하면에 교축직각방향으로 배치되어 일체로 구비된 보강빔(42)과, 상기 보강빔(42)을 관통하여 교축방향으로 배치되는 U형 단면을 가지는 U형 종리브(223)로 이루어진 캔틸레버부 강상판데크(5)를 인양하여 교축직각방향으로 서로 일체로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강상판데크 일체식 복합구조의 PSC 박스거더를 이용한 교량 시공방법.
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