KR101300296B1 - 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법 - Google Patents

스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 길이방향의 양단부에 격벽이 일체로 형성된 피에스씨 거더를 이용하여 거치시 별도의 전도방지수단을 설치하지 않고 전도를 방지할 수 있고 급속 시공이 가능하며 주행성이 우수하며, 격벽이 하부로 돌출되도록 구성하여 격벽이 교대의 일부를 대체하도록 하여 교대벽체에 집중되는 토압을 완화하고 교대벽체 높이와 두께를 감소시켜 경제성을 향상시킬 수 있는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 교대를 설치할 위치에 성토작업을 실시하고, 말뚝을 시공한 다음, 교대를 시공하고, 교대 벽체의 상면에 교량 받침을 설치하는 단계; 길이방향의 양쪽 끝단에 각각 온도변화에 의한 교대 뒤채움부 토압에 저항하고 상부구조로부터 전달되는 활하중을 교대에 분배하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 제작하는 단계; 거더 단부의 격벽교대를 교량 받침 위에 거치한 후 이웃하는 거더를 가로보로 연결하는 단계; 거더의 격벽교대 사이의 공간에 무수축 모르타르를 충전하여 이웃하는 거더의 격벽교대를 일체로 연결하는 단계; 및 교대의 배면에 뒷채움을 실시한 후 바닥판과 접속슬래브를 동시에 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법이 제공된다.

Description

스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법{Rapid cnstruction method of semi-integral abutment bridge using prestressed concrete girder having end diaphragm}
본 발명은 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 길이방향의 양단부에 거더 본체의 폭보다 넓은 격벽교대가 일체로 형성된 피에스씨 거더를 이용하여 거더 거치시 별도의 전도방지수단을 설치하지 않고 전도를 방지할 수 있고 급속 시공이 가능하며 주행성이 우수하며, 거더본체 하단면보다 하부로 스템(stem)형상의 돌출부가 형성된 격벽교대가 하부로 돌출되도록 구성하여 격벽교대가 교대의 일부를 대체하도록 하여 교대에 집중되는 토압을 완화하고 교대의 높이와 두께를 감소시켜 경제성을 향상시킬 수 있는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법에 관한 것이다.
반일체식 교대 교량(Semi-Integral Abutment Bridge)은, 조인트 교량의 거더와 바닥판으로 구성되는 상부구조와의 교대부 사이에 설치되는 익스펜션조인트(Expansion Joint)를 설치하지 않은 교량형식 중의 하나이며, 교대와 상부구조가 완전히 일체화되는 완전 일체식 교대 교량(Fully Integral Abutment Bridge)의 장점을 최대한 살리면서 교량설치시 적용상의 제한조건(사각 60°이하, 연장 120m이상)을 보완하기 위해 개발된 새로운 개념의 교량형식이다.
반일체식 교대 교량은 일반교량에서처럼 사각극복과 연장 120m이상에 대한 적용성을 높이고자 교좌받침을 사용하지만, 교대부 신축이음장치가 설치되지 않은 교량형식이기 때문에 공용중 신축이음장치의 파손으로 인한 유지관리 및 교체의 필요성이 없으므로 일반 조인트 교량형식에 비해 유지관리성이 뛰어나며, 장기적인 생애주기비용 측면을 고려한 경제성도 우수하다. 다만, 교대와 연속되는 접속슬래브와 도로부 사이에 도로채움조인트를 두어 신축량을 해결한다.
이와 같이, 기존 일반 조인트교량에서 신축이음장치 문제 발생은 교대부 상단부와 상부구조 양쪽 끝 접경부에 존재하고 있어, 차량 바퀴의 통과하중 즉 충격하중이 전달되어 안전성 및 내구성의 문제를 가져온다. 뿐만 아니라, 익스펜션조인트의 고장은 직하부에 설치되는 교좌받침에 직접적인 부식이나 내구성 문제의 원인이 된다.
그렇지만 반일체식 교대 교량은 거더와 바닥판을 교대부와 일체화시키고, 교대부(격벽교대) 격하부에 교좌장치를 두어 상부바닥의 충격하중이 전달되지 않도록 한다. 이에 따라 직접적인 통과하중충격에 의해 구조안전에 문제가 되도록 노출되지 않게 된다.
따라서, 반일체식교량은 교량부에 익스펜션조인트가 없어서 차량의 통과시 발생하는 소음 및 충격의 영향이 없을 뿐만 아니라, 도로의 연속성을 확보하여 통과차량의 주행성 및 고속도로 사용자의 편의성을 최대로 보장하는 교량형식이다.
완전 일체식 교대 교량의 경우에는 연장 100m이하의 중,소규모 교량에 적합하고, 상부구조와 교대가 일체로 연결되어 상부구조로부터 전달되는 온도 신축 하중이 교대 기초부 일렬 배치 말뚝의 유연성(Flexibility)으로 흡수하는 반면에, 반일체식 교대 교량은 중,대규모로 연장 100m이상의 교량에 적용하고, 상부구조의 온도변화에 의한 신축을 격벽교대 하부에 신축이음장치와 접속슬래브와 본선 포장부 사이에 줄눈형식으로 설치되는 신축조절장치(Cyclic Control Joint; 도로채움조인트)와 격벽교대 배변의 뒷채움 재료의 강성으로 조절한다.
반일체식 교대 교량은 상부구조와 일체로 된 단부격벽 교대부의 하부에 교량받침을 설치하여 확대기초를 갖는 하부구조의 교대로 교대로 전달되는 하중을 최소화하고 기초부교대의 역할은 일반 조인트 교량의 교대와 같이 고정기초 역할을 유도한다. 교량 상부구조는 온도변화에 의해 발생하는 뒷채움 재료의 구속력(수동토압)에 저항하기 위해서 거더를 단부의 격벽(End Diaphragm) 형상의 교대부를 구성하고 온도변화에 따른 하중을 격벽 배면의 토압으로 구속저항하며, 또한 단부 격벽은 상부구조와 일체 구조로 되어 교대부로 전달하는 활하중 분배에 유리한 역할을 한다.
종래 반일체식 교대 교량은 단부 격벽을 현장타설방식으로 시공하게 되므로 상부구조와의 연결철근 및 접속슬래브와의 연결철근 등 철근 배근에 많은 시간과 인력이 소요되고 콘크리트의 타설 및 경화시까지 상당한 시일이 소요되므로 또한 공기가 더 늘어나는 문제가 있었으며, 바닥판과 접속슬래브는 시공의 시차가 발생하여 불가피하게 시공조인트가 발생하게 되고 이로 인해 주행성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 종래 반일체식 교량은 교량받침에 거더를 거치하도록 시공하는 구조이기 때문에, 거더는 폭에 비해 높이가 높은 단면형상으로 시공 거치중 거더의 전도위험이 높은 문제가 있어서 보조 와이어나 앵글을 사용하여 거더 상호간의 시공중 전도방지를 위하여 연결작업으로 인한 현장 시공성이 떨어지는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 배경이 되는 기술인 특허등록 10-1034013호 (특허문헌 1)은 도 14에 도시된 바와 같이, 거더 본체의 양쪽 끝단에 일체로 형성되며 거더 본체의 폭보다 더 큰 폭을 가지고 단부면에는 각각 수직홈이 형성된 단부 격벽(12a)을 포함하는 단부 격벽 일체형 피에스씨 거더(10a)를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법을 제안하였다.
그러나 상기의 배경기술은 교대의 수직벽체의 높이가 클수록 배면토압이 증가하므로, 전도모멘트에 저항하고자 교대의 벽 두께를 증가시키고, 확대기초의 뒷굽이나 앞굽 길이를 증가시켜서 전도에 저항모멘트를 크게 하는 것이 필수적이다. 또한, 확대기초의 뒷굽과 앞굽의 길이 증가는 기초 배치되는 말뚝의 열수나 수량도 증가되는 문제점이 있었다.
또한, 교대 벽체의 높이가 8~10미터에 이르기 때문에 배면 토압에 의한 전도모멘트가 커서, 교대의 두께가 두꺼워지고, 내부에 사용되는 철근량이 많아져서 시공비용이 많이 드는 문제점도 있었다.
특허등록 10-1034013호
본 발명은 반일체식 교대 교량이 가지는 구조적인 이점과 유지관리의 편의성을 유지하면서, 길이방향의 양단부에 격벽교대가 일체로 형성된 피에스씨 거더를 이용하여, 격벽교대 하부에 교좌받침을 두어 거더 거치시 별도의 전도방지수단을 설치하지 않고 전도를 방지할 수 있고, 별도의 거푸집 시공이 없으므로 급속 시공이 가능하며, 교대부 상단의 신축이음장치를 제거하여 주행성이 우수하며, 격벽교대에 거더하부로 스템(stem)형상의 돌출부를 두어서 격벽교대가 교대의 일부를 대체하도록 하여 교대벽체에 집중되는 토압을 완화하고 하부구조인 교대의 높이와 두께를 감소시켜서, 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 교대를 설치할 위치에 성토작업을 실시하고, 말뚝을 시공한 다음, 교대를 시공하고, 교대의 상면에 교량 받침을 설치하는 단계; 거더 본체와 거더 본체의 양쪽 끝단에 일체로 형성되며 거더 본체의 폭보다 더 큰 폭으로 형성되고, 거더 본체의 높이보다 큰 높이를 갖도록 거더 본체의 하단면의 하부로 스템형상의 돌출부가 구성되며, 단부면에는 각각 수직홈이 형성된 격벽교대를 포함하여 구성되어, 길이방향의 양쪽 끝단에 각각 온도변화에 의한 교대 뒤채움부 토압에 저항하고 상부구조로부터 전달되는 활하중을 격벽교대로 분배하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 제작하는 단계; 거더의 격벽교대를 교량 받침 위에 거치한 후 이웃하는 거더를 가로보로 연결하는 단계; 거더의 격벽교대 사이의 공간에 무수축 모르타르를 충전하여 이웃하는 거더의 격벽교대를 일체로 연결하는 단계; 및 교대의 배면에 뒷채움을 실시한 후 바닥판과 접속슬래브를 동시에 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법이 제공된다.
본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 격벽교대의 내측하단부와 거더 본체를 연결하는 단부연결부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 교대 위에 거치된 이웃하는 거더의 격벽교대가 서로 마주보는 면에는 이웃하는 격벽교대가 일체로 거동할 수 있도록 합성시키기 위해서, 복수 개의 U자형 철근, 서로 간격을 두고 한 쌍의 구멍이 천공된 판재, U자형의 판재에 일정 간격을 구멍을 천공한 U자형 유공강판 연결재 또는 판재를 다단으로 절곡한 절곡형 연결재가 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 격벽교대의 외측면과 날개벽의 외측면이 일치하도록 하여 교량의 폭을 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면 거더 본체와 거더 본체의 양쪽 끝단에 일체로 형성되며 거더 본체의 폭보다 더 큰 폭으로 형성되고, 거더 본체의 높이보다 큰 높이를 갖도록 거더 본체의 하단면의 하부로 스템형상의 돌출부가 돌출되어 구성되어, 거더 거치시 별도의 전도방지수단을 설치하지 않고 전도를 방지할 수 있고 급속 시공이 가능하며 주행성이 우수하며, 격벽교대가 하부로 돌출되도록 구성하여 격벽이 교대의 일부를 대체하도록 하여 교대벽체에 집중되는 토압을 완화하고 교대벽체 높이와 두께를 감소시켜 시공성과 경제성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
또한, 현장에서 콘크리트를 타설하는 공정이 종래 3단계(말뚝과 교대부,(거더거치) 바닥판 및 단부 격벽, 접속슬래브)에서 2단계(말뚝과 교대부 및 (격벽거더거치) 바닥판과 접속슬래브)로 줄어들게 됨으로써, 특히 타공정에 미치는 영향이 큰 단부 격벽의 현장타설 시공공정이 생략됨으로써 공기를 현저히 단축시킬 수 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.
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 1a은 본 발명에 적용되는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 정면도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더에 있어서 격벽교대의 다양한 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법을 순서대로 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 10은 3경간 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법을 순서대로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명과 종래의 반일체식 교대 교량의 시공방법에 의한 반일체식 교대교량을 비교하기 위해 도시한 측면도로써, 도 11(a)는 종래의 방법에 의한 반일체식 교대교량을 도시한 도이고, 도 11(b)는 본 발명의 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법에 의해 반일체식 교대교량을 도시한 도이다.
도 12는 본 발명과 종래의 반일체식 교대 교량의 시공방법에 의한 반일체식 교대교량을 비교하기 위해 도시한 평면도로써, 도 12(a)는 본 발명의 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법에 의해 반일체식 교대교량을 도시한 도이고, 도 12(b)는 종래의 방법에 의한 반일체식 교대교량을 도시한 도이다.
도 13은 본 발명의 교대와 접속슬래브의 연결부분을 설명하기 위한 사시도,
도 14는 종래의 격벽교대 일체형 피에스씨 거더의 일실시예를 나타낸 사시도
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.
도 1a은 본 발명에 적용되는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 정면도이다.
도 1a, 1b에 도시된 것처럼 본 발명에 적용되는 피에스씨 거더(10)는 거더 본체(11)의 양단부에 격벽교대(12,12)가 일체로 형성된 것이다.
거더 본체(11)의 단면은 I자형, U자형, 박스형등 다양한 형상이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 I자형 단면을 갖는 실시예를 중심으로 설명한다.
거더 본체(11)를 I자 형상의 단면 형상을 가지는 것을 사용하면, 중앙부에는 휨강성을 보강하기 위해 수직으로 보강리브(111)가 일체로 형성되고 양단부에는 강재의 배치 및 정착을 위한 긴장재 정착부(112)가 일체로 형성된 것으로 전체적으로 종래의 피에스씨 거더와 동일한 형상을 가질 수 있다. 긴장재 정착부(112)는 단부쪽을 향하여 단면이 점점 커지는 형상이 될 수 있다.
거더 본체(11)의 양단부에는 격벽교대(12,12)가 일체로 형성된다. 양단부의 격벽교대(12,12)는 동일한 형상을 가지며 대략 직사각형 형태를 가진다. 그러나 교량의 사각(Skew)에 대응하여 평형사변형 형상을 가질 수도 있다. 격벽교대(12,12)의 단부면(마구리면)에는 각각 수직하게 블럭아웃시킨 대략 사다리꼴 형상의 수직홈(121)이 형성되어 있다.
격벽교대(12,12)는 거더 본체(11)의 폭보다 더 큰 폭으로 형성되고 거더 본체(11)의 높이보다 큰 높이를 갖도록 거더 본체(11)의 하단면보다 하부로 스템(stem)형상의 돌출부(13)가 구성되며 단부면에는 각각 수직홈(121)이 형성된다.
수직홈(121)을 둘러싸는 면 중에서 거더 본체(11)를 향하는 면에는 높이방향을 따라 복수 개의 단차면(122)이 형성될 수 있고 이는 거더 본체(11)의 내부에 설치되는 긴장재(미도시)를 정착하기 위한 정착면이 된다. 수직홈(121)은 거더 본체(11)의 내부에 설치된 긴장재에 긴장력을 도입하고 정착시키는 작업공간으로 활용된다. 수직홈(121)은 긴장력의 도입이 완료된 후에는 무수축 모르타르가 충전되어 메워진다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 격벽교대(12,12)의 하면 즉 교량 받침과 접촉하는 면에는 띠판(123)이 설치될 수 있다. 띠판(123)의 상면에는 스터드 볼트와 같은 전단연결재(124)가 설치될 수 있고 이 전단연결재(124)를 통해 띠판(123)이 거더 본체(11)의 하면에 일체로 합성될 수 있다.
격벽교대(12)의 높이는 거더 본체(11)의 높이보다 높게 구성되는데, 상부면은 거더 본체(11)와 동일한 면이고, 하부면은 거더 본체(11)의 하단면보다 하부로 스템(stem)형상의 돌출부(13)가 구성된다.
대략 스템형상의 돌출부(13) 높이는 거더 높이의 0.5h~1.0h 정도이다.
또한, 폭은 교대 위에 거치되는 거더 사이의 간격에 따라 이웃하는 격벽교대(12)가 맞닿거나 약간의 틈을 가지고 설치될 수 있을 정도에서 임의로 결정될 수 있으며 대략 거더 폭의 3~4배 정도의 폭을 가질 수 있다. 격벽교대(12) 사이에 틈이 생길 수 있도록 격벽교대(12)의 폭이 결정되는 것이 제작 및 시공 오차를 흡수할 수 있어 바람직하며 이웃하는 격벽교대(12) 사이의 틈은 무수축 모르타르를 충전하여 일체로 연결시키게 된다.
교대(20) 위에 거치된 거더(10)의 격벽교대(12)들이 수동토압에 대해 일체로 저항하고 상재하중을 균등하게 교대(20)에 전달할 수 있도록 하기 위해 이웃하는 격벽교대(12)는 일체로 합성되는 것이 바람직하다. 아래에서는 이러한 목적을 위해 격벽교대(12)의 구조가 변형된 예들을 설명한다.
도 2는 본 발명에 적용되는 피에스씨 거더에 있어서 격벽교대의 다양한 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2의 (a)에서와 같이, 이웃하는 격벽교대(12)가 서로 마주보는 면(125)에는 이웃하는 격벽교대(12)가 일체로 거동할 수 있도록 이들을 합성시키기 위해 복수 개의 U자형 철근(125a)이 설치될 수 있다. 위에서 설명한 것처럼 격벽교대(12)가 마주보는 면 사이에는 일정한 틈이 생기고 이 틈에는 무수축 모르타르가 충전되어 격벽교대(12)를 일체로 연결하게 되는데, U자형 철근(125a)을 설치함으로써 보다 확실하게 격벽교대(12)를 일체로 연결할 수 있게 되고 무수축 모르타르를 충전하는 대신에 바닥판 콘크리트 타설시 일체로 타설하여 격벽교대(12)를 일체로 연결할 수도 있다.
이러한 기능을 하는 U자형 철근(125a)은 설치의 편의성, 합성효과의 증진, 격벽교대(12) 사이의 공간의 크기 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 도 2의 (b)에서와 같이 서로 간격을 두고 한 쌍의 구멍이 천공된 판재(125b)를 일정한 간격으로 격벽교대(12)가 서로 마주보는 면(122)에 설치한 형태, 도 2의 (c)에서와 같이 U자형의 판재에 일정 간격으로 구멍을 천공한 U자형 유공강판 연결재(125c) 또는 도 2의 (d)에서와 같이 판재를 다단으로 절곡한 절곡형 연결재(125d)가 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 것처럼 본 발명에 적용되는 피에스씨 거더(10)는 양쪽의 단부에 격벽교대(12)가 일체로 형성된 것으로서 후술하는 것처럼 교량의 시공공정에서 단부 격벽을 형성하기 위한 철근 배근, 거푸집 설치 및 콘크리트 타설 작업을 배제하는 것을 가능하게 하여 공기를 획기적으로 단축시킬 수 있다. 또한 2경간 이상일 때 교대 위에 거치된 거더의 단부는 현장타설방식으로 일체로 연결되는데 이때에도 격벽교대(12) 사이의 틈에 무수축 모르타르를 충전하는 간단한 작업으로 병렬로 배치된 거더들을 서로 일체로 연결할 수 있다. 또한 교대에 거치되는 피에스씨 거더(10)의 폭이 격벽교대(12)에 의해 확대되므로 거더 거치시 별도로 전도방지대책을 강구하지 않더라도 거더의 전도를 방지할 수 있다.
본 발명에서는 격벽교대(12)의 스템형상의 돌출부(13)가 거더 본체(11)의 하단부보다 하부로 돌출되어 구성되는 형상으로 구성되기 때문에, 상기 격벽교대(12)의 하부로 돌출된 스템형상의 돌출부(13)가 교대(20)의 일부를 대체하도록 하여, 교대(20) 자체의 높이를 축소시킬 수 있다.
따라서, 거더 본체(11)보다 하부로 돌출된 격벽교대(12)의 높이만큼 교대(20)의 높이가 낮게 구성할 수 있으며, 교대(20)의 뒷채움 후 집중되는 토압을 완화하고 교대(20) 높이와 두께를 감소시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 11을 참고로 설명하자면, 도 11(a)는 종래의 방법에 의한 반일체식 교대교량을 도시한 도이고, 도 11(b)는 본 발명의 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법에 의해 반일체식 교대교량을 도시한 도로써, 도면을 참고하여 설명하자면 다음과 같다.
(가)점에서의 전도모멘트 2M전도 =w2*l 2
(나)점에서의 전도모멘트 1M전도 =w1*l 1
w1<w2
l 1<l 2
w1*l 1<w2*l 2
즉, 교대(20) 벽체의 높이가 낮아지게 되고, 교대(20)의 높이가 낮아지면 배면에 작용하는 토압이 w2에서 w1으로 완화된다.
확대기초 중앙에서 사다리꼴형 토압의 중심까지 팔거리도 l 2에서 l 1의 크기로 감소되기 때문에, 전도모멘트 w1*l 1<w2*l 2 로 종래보다 작게 되고, 이에 교대에 배근하는 휨모멘트 저항 철근량 감소와, 교대(20)의 확대기초(20a)의 뒷굽길이가 a1<a2 로 감소시킬 수 있어 매우 효과적이다.
요약하자면, 교대(20)의 높이가 낮아져 토압이 감소하게 되고, 토압이 감소됨에 따라 교대(20)의 벽체두께를 감소시킬 수 있으며, 또한 전도모멘트를 감소는 교대(20) 벽체 내의 철근배근량을 감소시킬 수 있고, 확대기초(20a)의 뒷굽길이도 감소시킬 수 있어 매우 경제적이다.
상기와 같이 뒷굽길이가 짧아지기 때문에, 확대기초(20a) 하부에 구성배치되는 말뚝의 갯수와 열수도 감소시킬 수 있는 것이다.
또한, 상기 격벽교대(12)의 내측하단부와 거더 본체(11)를 연결하는 단부연결부(14)를 포함하도록 구성할 수 있다.
이는 격벽교대(12)의 스템형상의 돌출부(13)가 거더 본체(11)보다 하부로 돌출된 구성이기 때문에, 격벽교대(12)에서 가해진 토압이 거더 본체(11)로 효과적으로 분산 전달될 수 있도록, 격벽교대(12)의 하부로 돌출된 스템형상의 돌출부(13)를 거더 본체(11)로 효과적으로 연결시켜 주는 것이다.
거더 본체(11)에 작용하는 전단력을 효과적으로 변단면형태로 격벽교대로 전달시키는 역할도 수행한다.
아래에서는 이상과 같이 구성된 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용하여 단경간의 반일체식 교대 교량을 시공하는 방법을 설명한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법을 순서대로 나타낸 것이다. 도 3 내지 도 6에서 맨 위쪽의 도면은 평면도, 그 아래는 정면도, 정면도의 우측에는 측면도가 각각 도시되어 있다.
먼저, 도 3에 나타낸 것처럼 교대를 설치할 위치에 성토작업을 실시하고, 말뚝(미도시)을 시공한 다음, 교대(20)를 시공하고, 교대 벽체의 상면에 교량 받침(30)을 설치한다. 이들 공정은 배경기술에서 설명한 종래 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 시공과 동일하다. 다만, 종래에는 교대 시공시 날개벽을 성토면에서 일정 높이(40a)까지만 시공하고 단부 격벽을 현장타설로 시공할 때 나머지 부분(40b)을 시공하는 방법으로 나누어 시공하였지만 본 발명에서는 교대(20)를 시공할 때 전체 높이의 날개벽(40)을 한 번에 시공하게 되는 차이가 있다.
이유는 본 발명에서는 격벽교대를 현장타설로 시공하지 않고 거더 제작시 미리 형성하고 현장에서는 단지 이들을 무수축 모르타르 또는 바닥판 콘크리트 타설시 일체로 합성하기 때문이다. 이렇게 날개벽(40)을 한 번에 시공함으로써 공기를 단축할 수 있을 뿐만 아니라 날개벽의 분리시공에 따라 발생하는 시공이음을 없앨 수 있어 균열발생의 요인을 원천적으로 방지할 수 있는 잇점이 있다.
다음으로, 도 1a, 1b에 제시된 격벽교대 일체형 피에스씨 거더(10)를 제작한다. 거더(10)는 공장 또는 공사 현장 근처에 설치된 제작장에서 제조될 수 있다. 제조방법은 구조계산에 의해 미리 결정된 형상에 대응되는 몰드를 제작하고 몰드 내부에 소요 철근을 배근하고 쉬스관을 배치한 다음 콘크리트를 타설하여 소정의 강도에 도달하면 격벽교대의 개방된 홈을 통해 쉬스관에 긴장재를 삽입하고 소요 긴장력으로 긴장한 후 정착하는 방법으로 제조될 수 있다. 거더의 제작은 전체 공정을 고려하여 교대부 성토 및 교대 시공과 동시에 이루어지는 것이 전체 공기를 단축시킬 수 있으므로 바람직하다.
다음으로, 도 4에서와 같이 양중장비(50)를 이용하여 격벽교대 일체형 피에스씨 거더(10)를 교대(20) 상면에 즉 교량 받침(30) 위에 거치한 후 이웃하는 거더를 가로보(60)로 연결한다.
그 후 도 5에서와 같이 격벽교대(12) 사이의 공간에 무수축 모르타르(16)를 충전한다. 이렇게 본 발명에서는 반일체식 교대 교량이 성립되기 위해 중요한 기능을 하는 격벽교대(12)을 갖는 거더(10)를 거치하고 무수축 모르타르(16)를 충전하는 공정으로 간편하게 시공할 수 있어 공사 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있게 된다. 서로 이웃하는 격벽교대(12)는 보다 확실하게 일체화될 수 있도록 도 2에 제시된 다양한 연결재(125a,125b,125c,125d)가 설치될 수 있다. 한편, 격벽교대(12) 사이에 무수축 모르타르(16)를 충전하지 않고 바닥판 콘크리트를 타설할 때 동시에 마주보는 격벽교대(12) 사이의 공간을 콘크리트로 충전하는 것도 가능하다. 이렇게 하면 무수축 모르타르(16) 충전공정을 생략할 수 있어 공기를 더욱 단축시킬 수 있다. 그리고 격벽교대(12)에 형성된 수직홈(121)에 제작과정에서 무수축 모르타르가 충전되지 않는 경우 이 공정에서 콘크리트를 충전하게 된다.
다음으로, 도 6에서와 같이 교대 뒷채움부(70; 양쪽의 날개벽(40)과 교대(20) 및 단부 블럭(12)으로 둘러싸인 부분)를 시공한 후 바닥판(80)과 접속슬래브(90)를 동시에 시공한다. 따라서 종래와 달리 바닥판(80)과 접속슬래브(90) 사이에 시공조인트가 발생하지 않아 주행성이 향상될 수 있다.
교대 뒷채움부(70)의 시공은 바닥판(80)과 접속슬래브(90)을 시공하기 전에 한 번에 시공하거나 도 3에서 양쪽의 날개벽(40)과 교량 받침(30)이 설치된 하면까지 1단계로 시공하고 거더(10)를 거치하고 격벽교대(12) 사이의 공간을 무수축 모르타르(16)로 충전한 후 나머지 부분을 2단계로 시공하는 방법으로도 진행될 수 있다.
마지막으로, 도로채움조인트를 시공하고 포장한다.
이상에서 설명한 것처럼 본 발명에 따르면 현장에서 콘크리트를 타설하는 공정이 종래 3단계(교대, 바닥판 및 단부 격벽)에서 2단계(교대 및 바닥판)로 줄어들게 되고 날개벽의 시공이 한 번에 이루어지므로 공기를 현저히 단축시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따라 시공되는 단부 격벽은 무수축 모르타르를 통해 서로 일체화되거나 연결재를 이용해 보다 확실하게 서로 일체화됨으로써 종래 현장타설로 시공되는 단부 격벽과 동일하게 수동토압에 대해 일체로 저항하고 상재하중을 균등하게 교각에 전달할 수 있다.
아래에서는 본 발명에 따른 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용하여 3경간의 반일체식 교대 교량을 시공하는 방법을 설명한다.
도 7 내지 도 10은 3경간 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법을 순서대로 나타낸 것이다. 도 7 내지 도 10에서 맨 위쪽의 도면은 평면도, 그 아래는 정면도, 정면도의 우측에는 측면도가 각각 도시되어 있다.
3경간의 반일체식 교대 교량의 시공순서는 앞서 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 것과 전체적인 시공순서는 동일하다. 다만 교각이 추가로 시공되고 교각 위에서 거더가 교축 및 교축직각방향으로 연결되는 구성이 상이하다. 따라서 아래에서는 앞서 설명한 것과 동일한 시공 단계에 대한 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 한다.
도 7에 도시된 것처럼, 3경간으로 시공할 경우 거더를 거치하기 전에 교대(20)와 함께 교각(25)이 시공된다. 교각(25)의 상부 즉 코핑부(251) 상면에는 교량 받침(30)이 설치된다. 도 8에서와 같이 단부에 위치하는 거더는 교대(20)와 교각(25) 사이에 거치되고 중앙부에 위치하는 거더는 교각(25) 사이에 거치된다. 본 발명에 따른 거더는 양단부에 단부 격벽이 미리 일체로 형성되어 있으므로, 도 9에 도시된 것처럼, 교각(25) 위에서 서로 연결되는 거더는 교축방향으로 격벽교대(12)의 수직홈(121)이 서로 만나 이루는 공간과 교축직각방향으로 격벽교대(12)이 마주보는 공간에 무수축 모르타르(16)를 충전하는 것으로 거더(10)를 교축방향 및 교축직각방향으로 일체로 연결할 수 있다. 따라서 종래 거푸집을 대고 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하여 이루어지는 작업이 무수축 모르타르 충전공정으로 간소화됨으로써 시공이 간편하고 공기가 획기적으로 단축된다. 거더를 연결한 후에는 도 10에서와 같이 교대 뒷채움부(70); 양쪽의 날개벽(40)과 교대(20) 및 단부 블럭(12)으로 둘러싸인 부분)를 시공한 후 바닥판(80)과 접속슬래브(90)를 동시에 시공한다.
도 12(b)에 도시된 바와 같이, 종래에는 교대 벽체는 가장 측면부에 날개벽의 두께만큼 돌출되어 구성되어 날개벽과 일치하도록 구성되는데, 본 발명에서는 도 12(a)에 도시된 바와 같이, 격벽교대(12)의 외측면이 날개벽의 외측면과 일치하도록 하기 때문에, 상기 12(b)에 도시된 두께(d) 만큼의 폭을 줄일 수 있기 때문에, 경제성이 뛰어난 잇점이 있다.
비록 상세히 설명하지는 않지만 2경간 및 4경간 이상의 경간을 갖는 반일체식 교대 교량에 있어서도 위에서 설명한 내용을 토대하여 시공 가능함은 물론이고 이들도 본 발명에 포함됨은 물론이다.
위에서 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: 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더
11: 거더 본체
12: 격벽교대
13: 스템형상의 돌출부
14 : 단부연결부
20 : 교대
20a : 확대기초
30 : 교량 받침
121: 수직홈
122: 단차면
123: 띠판
124: 전단연결재
125a: U자형 철근
125b: 한 쌍의 구멍이 천공된 판재
125c: U자형 유공강판 연결재
125d: 절곡형 연결재

Claims (4)

  1. 교대를 설치할 위치에 성토작업을 실시하고, 말뚝을 시공한 다음, 교대와 날개벽을 시공하고, 교대의 상면에 교량 받침을 설치하는 단계;
    거더 본체와 거더 본체의 양쪽 끝단에 일체로 형성되며 거더 본체의 폭보다 더 큰 폭으로 형성되고, 거더 본체의 높이보다 큰 높이를 갖도록 거더 본체의 하단면의 하부로 스템형상의 돌출부가 구성되며, 단부면에는 각각 수직홈이 형성된 격벽교대를 포함하여 구성되어, 길이방향의 양쪽 끝단에 각각 온도변화에 의한 교대 뒤채움부 토압에 저항하고 상부구조로부터 전달되는 활하중을 격벽교대로 분배하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 제작하는 단계;
    거더 단부의 격벽교대를 교량 받침 위에 거치한 후 이웃하는 거더를 가로보로 연결하는 단계;
    거더의 격벽교대 사이의 공간에 무수축 모르타르를 충전하여 이웃하는 거더의 격벽교대를 일체로 연결하는 단계; 및
    교대의 배면에 뒷채움을 실시한 후 바닥판과 접속슬래브를 동시에 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 격벽교대의 내측하단부와 거더 본체를 연결하는 단부연결부를 포함하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    교대 위에 거치된 이웃하는 거더의 격벽교대가 서로 마주보는 면에는 이웃하는 격벽교대가 일체로 거동할 수 있도록 합성시키기 위해서, 복수 개의 U자형 철근, 서로 간격을 두고 한 쌍의 구멍이 천공된 판재, U자형의 판재에 일정 간격을 구멍을 천공한 U자형 유공강판 연결재 또는 판재를 다단으로 절곡한 절곡형 연결재가 설치된 것을 특징으로 하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    격벽교대의 외측면과 날개벽의 외측면이 일치하도록 하여 교량의 폭을 줄인 것을 특징으로 하는 스템형상을 갖는 격벽교대 일체형 피에스씨 거더를 이용한 반일체식 교대 교량의 급속 시공방법.
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