KR101313888B1 - 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법에 관한 것이다. 본 발명은 교량상부구조물의 지간 상면 중앙에 "V"자형 경사 타워와 상기 경사 타워를 기복시키는 타워 기복 기구를 구비하고 교량상부구조물의 지간의 전후 단부와 경사 타워의 전후측 상단 사이에 연결되는 복수개의 긴장 케이블을 구비한 것으로, 경사 타워의 높이를 낮출 수 있어 풍하중에 대한 영향이 적고, 비지지 거리가 짧아 경제적인 부재의 사용이 가능하게 되며, 타워 기복 기구에 의하여 경사 타워를 기복시키는 것에 의하여 복수개의 긴장 케이블의 장력을 조정할 수 있어 장력조정이 한 곳에서 이루어지게 하여 장력조정이 용이하게 되며, 장력조정을 위한 별도의 공정을 추가할 필요가 없게 되고, 타워의 높이를 낮게 하여 설치가 용이하고, 시각적 안정성이 높게 되며, 이에 따라 작업 인원이 안정적인 작업을 수행할 수 있게 되며, 복수개의 긴장 케이블을 각각 긴장 또는 이완시키지 않고서도 타워 기복 기구에 의하여 경사 타워를 승강시키는 것만으로 긴장 케이블의 장력을 조정할 수 있어 케이블 장력조정 작업이 간소화되고, 별도의 장비가 투입되지 않아도 되어 매우 경제적으로 시공할 수 있게 되는 것이다.

Description

교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법{Apparatus for tensioning V-shaped tower cable to reduce cross-section of top of bridge and launching method thereof}

본 발명은 교량상부 단면력 저감을 위한 브이(V)형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 타워 높이를 낮춰 풍하중에 대한 영향이 적고, 비지지 거리가 짧아 경제적인 부재의 사용이 가능하게 되고, 장력조정이 한 곳에서 이루어지도록 하여 장력조정이 용이하게 되며, 장력조정을 위한 별도의 공정을 추가할 필요가 없게 되며, 타워의 높이가 낮아 설치가 용이하고 시각적 안정성이 높게 되고, 이에 따라 작업 인원이 안정적인 작업을 수행할 수 있으며, 긴장 케이블의 장력조정 작업이 간소하게 되며 별도의 장비가 투입되지 않아 매우 경제적으로 시공할 수 있도록 한 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법에 관한 것이다.

일반적으로 ILM 교량 가설공법(ILM; Incremental Launching Method)은 교량의 상부구조물을 교대 후방에 미리 설치한 제작장에서 통상 1 스판(Span)을 2~3 등분한 1 세그먼트(Segment)씩 제작하여 교량의 지간을 통과할 수 있는 평형 압축력을 포스트 텐션(Post Tension) 방법에 의해 미리 제작된 상부구조물에 프리스트레스(Prestress)를 도입시킨 후 교량의 교축방향으로 특수 압출장비를 이용하여 밀어내는 방법으로 다음과 같은 장점과 해결해야 할 과제가 공존하는 공법이다.

① ILM 교량 가설공법은 세그먼트를 제작하는 제작장이 일정하여 시공관리가 용이하고, 작업장에 보온장비가 설치되어 있어 외부 기후조건에 상관없이 공사를 진행할 수 있다. 따라서 1 사이클의 공정이 결정되며 공사를 지연 없이 반복하여 진행할 수 있어 공정관리가 용이하다.

② 거푸집이 기계화되어 있어 거푸집의 해체가 신속하게 이루어지며 단면 치수의 정도가 높은 주형을 제작할 수 있다는 장점이 있다.

③ 콘크리트 타설, 프리스트레스 작업 등 모든 공정이 일정한 장소(제작장)에서 이루어지므로 자재의 운송이 편리하여 작업의 능률화를 실현할 수 있다는 장점이 있다.

④ 교대 후방 또는 제1 교각의 후방에 세그먼트를 제작하기 위한 제작장 용지를 확보해야 하므로 제작장 설치의 제한을 받는다.

⑤ 경간 길이가 길어지면 단면 높이, 자중이 증가하고 압출 노즈(Nose)의 길이도 길어지게 된다. 따라서 단면 높이의 제한, 시공시 응력 등의 설계상 제한, 시공성, 경제성 등을 고려할 때 적용경간 범위는 60m 정도까지이다.

⑥ 교장이 짧으면 압출 노즈, 제작장의 가설비 등 초기투자 비용이 크므로 비경제적이다.

특히 압출시 상부거더가 다음 교각에 도달하기 전까지 캔틸레버 형태의 구조계를 가지게 되며, 이러한 불리한 조건으로 인하여 압출중 단면력이 과대하게 발생하게 된다.

이러한 발생 단면력을 제어하기 위하여 일반적으로 거더 선단에 압출용 추진코(Nose)를 설치하거나 지간 중앙에 가교각을 세워 가설시 경간 장을 줄이는 방식을 채택해 왔다. 그러나 근래에 들어 장경간 교량에 ILM 공법을 적용하면서 압출중 단면력 감소방안에 대한 관심이 커지고 있다.

단면력 감소방식으로서는 압출 노즈 설치 방식과, 가교각 설치 방식, 임시 타워 및 케이블 설치 방식 및 양방향 압출 방식이 알려져 있다.

압출 노즈 설치 방식은 가장 많이 사용되는 방식으로서 거더 선단에 압출 추진코를 설치하는 것이며, 경간장의 60~70%의 길이를 가지는 추진코를 긴장재에 의해 거더에 연결하는 것으로, 설치가 간단하고 시공성이 비교적 좋다는 장점이 있는 반면, 경간장이 길수록 높은 노즈 강성이 요구되며, 선단부 처짐에 대한 별도의 장치가 필요하다는 단점이 있다.

가교각 설치 방식은 경간 중앙에 가교각을 설치하는 일반적인 벤트 형태로서, 경간장이 줄어 발생 단면력이 1/2로 감소하고, 가설중 가장 안전하게 압출할 수 있다는 장점이 있으나, 지형적 조건의 영향을 많이 받으므로 하천이나 해안 및 고교각의 경우 적합하지 않다는 단점이 있다.

임시 타워 및 케이블 설치 방식은 거더 상단에 강재 타워를 세워 케이블을 설치하여 거더 선단에 정모멘트를 도입하는 방식으로, 기타 방식에 비해 장경간에 적용이 가능하여 장경간 교량 계획시 가장 많이 적용된다는 장점이 있으나, 압출중 교번 단면력에 따른 케이블의 긴장력을 조절해야 하므로 이에 따른 부수적인 시공노하우가 요구된다는 단점이 있다.

양방향 압축 방식은 교량 양단 제작장에서 거더를 동시에 압출하여 중앙에서 폐합하는 방식으로, 특수 경간 구성을 가진 경우, 즉 중앙에 1개의 장경간 교량의 경우 적용이 가능하다는 특징이 있으나, 제작장 및 노즈 등의 설비에 대한 공사비가 2배 발생한다는 단점이 있다.

또한 종래의 임시 타워 및 케이블 설치 공법은 도 17 및 도 18에 도시한 바와 같이, 교량상부구조물(G)의 지간 중앙부에 임시 타워(1)를 수직으로 설치하고, 임시 타워(1)의 상단과 교량상부구조물(G)의 지간의 양단 사이에 복수개의 케이블(3)(4)을 연결하며, 각각의 케이블(3)(4)에 케이블 긴장장치(미도시)를 설치하여 케이블(3)(4)의 장력을 증감시킴으로써 교량상부구조물(G)의 지간의 위치에 따라 교량상부구조물(G)에 발생하는 단면력을 조정하도록 하고 있다.

즉, 도 17에 도시한 바와 같이, 임시 타워(1)가 경간의 중앙부를 통과할 때에는 교량상부구조물(1)의 지간 중앙부에 정모멘트가 발생하고 교량상부구조물(G)의 지간과 케이블(3)(4)의 연결점 위치에는 부모멘트가 발생하게 된다. 따라서 임시 타워(1)가 경간 중앙부를 통과할 때에는 각각의 케이블(3)(4)마다 설치된 케이블 긴장장치에 의하여 케이블(3)(4)을 이완시킴으로써 교량상부구조물(G)에 추가적인 단면력이 발생하지 않도록 해야 한다.

도 18에 도시한 바와 같이, 임시 타워(1)가 거더 지점부를 통과할 때에는 반대로 타워(1) 위치에 부모멘트가 발생하고 교량상부구조물(G)의 지간과 케이블(3)(4)의 연결점 위치에 정모멘트가 발생하게 된다. 따라서 임시 타워(1)가 거더 지점부를 통과할 때에는 각각의 케이블(3)(4)마다 설치된 케이블 긴장장치에 의하여 케이블(3)(4)을 긴장시킴으로써 거더 지점부에는 수직력에 의해 부모멘트를 저감시키고 케이블(3)(4)의 거더 정착점 위치에서는 부모멘트를 발생시켜 정모멘트를 저감시켜야 한다.

따라서 종래의 임시 타워 및 케이블 설치 공법은 다음과 같은 여러 문제점이 있다.

장대 아이엘엠 교량의 경우 타워의 높이가 40~50m에 이르게 되어 구조물이 거대해져 풍하중에 대한 영향이 크게 나타나며, 임시 타워의 좌굴에 대한 안정성을 위해 높은 강성의 단면이 필요하게 되는 등의 문제점이 있다. 이에 따라 가설중 안정성에 대한 추가적인 검토가 필요하다. 이러한 문제점은 고교각 교량의 경우 더욱 심각하게 나타난다.

압출중 케이블(3)(4)의 긴장 및 이완은 반복적으로 수행해야 하기 때문에 시공성이 저하되는 문제점이 있다.

복수개의 케이블(3)(4)마다 설치된 케이블 긴장장치를 각각 조작하여야 하므로 그 작업량이 많아지고, 이에 따라 시공성이 더욱 저하되는 문제점이 있다.

케이블 긴장관리를 위한 시공인원이 압출중 상시 거더 상단에 배치하여야 하므로 시공인원 증가에 따른 시공비용의 증가를 초래하는 문제점이 있다.

타워의 높이에 대응하여 가설장비 운용 및 설치에 따른 시공성이 낮아지는 문제점이 있다.

케이블 긴장을 위한 장비 운용이용이 추가되며, 케이블 개수가 많을 경우 시공 사이클 일수가 추가되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 타워 높이를 낮춰 풍하중에 대한 영향이 적고, 비지지 거리가 짧아 경제적인 부재의 사용이 가능하게 되도록 한 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 장력조정이 한 곳에서 이루어지도록 하여 장력조정이 용이하게 되며, 장력조정을 위한 별도의 공정을 추가할 필요가 없게 되도록 한 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 타워의 높이가 낮아 설치가 용이하고 시각적 안정성이 높게 되고, 이에 따라 작업 인원이 안정적인 작업을 수행할 수 있도록 한 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 긴장 케이블의 장력조정 작업이 간소하게 되며 별도의 장비가 투입되지 않아 매우 경제적으로 시공할 수 있도록 한 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치 및 가설방법을 제공하려는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 하단이 교량상부구조물의 상면에 전후 방향으로 회동 가능하게 지지되며 상부로 가면서 전후 방향으로 벌어지는 전후 한 쌍의 경사 부재를 가지는 경사 타워와; 상기 경사 타워의 전후 한 쌍의 경사 부재를 기복(起伏)시키는 타워 기복 기구와; 상기 교량상부구조물의 전후와 상기 경사 타워의 전후측 상단 사이에 연결되는 긴장 케이블을 포함하여 구성되는 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치를 제공한다.

상기 타워 기복 기구는 상기 전방측 경사 부재의 상단에 그 선단이 연결되는 제 1연결부재와, 상기 후방측 경사 부재의 상단에 그 후단이 연결되는 제 2연결부재 및 상기 제 1연결부재와 제 2연결부재를 연결하며 상기 제 1연결부재의 후단과 제 2연결부재의 선단 사이의 거리를 증감시키는 신축조절장치를 포함하여 구성된다.

상기 제 1연결부재는 강연선으로 된 케이블이고, 제 2연결부재는 전산 볼트이며, 상기 신축조절장치는 상기 제 2연결부재를 따라 이동 가능하며 제 2연결부재에 고정 가능한 센터 홀 잭과 상기 센터 홀 잭에 의해 작동되며 상기 제 1연결부재의 후단이 고정되는 텐션 블록으로 구성된다.

상기 제 1연결부재와 제 2연결부재는 서로 다른 길이로 구성되어 상기 신축조절장치가 상기 전후 한 쌍의 경사 부재 중 어느 한 쪽에 가깝게 배치되도록 구성된다.

또한 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 교량상부구조물에 전후 방향으로 회동 가능한 전후 한 쌍의 경사 부재를 가지는 경사 타워를 설치하고, 상기 전후 한 쌍의 경사 부재의 상단을 타워 기복 기구로 연결하며, 상기 교량상부구조물의 지간 전후 단부와 상기 경사 타워 상단을 긴장케이블로 연결하는 단계; 압출장치에 의하여 상기 교량상부구조물이, 상기 경사 타워 위치에서 상기 교량상부구조물에 부모멘트가 발생하고 상기 교량상부구조물과 긴장 케이블의 연결점 위치에서 상기 교량상부구조물에 정모멘트가 발생하는 제 1구간과, 상기 경사 타워 위치에서 상기 교량상부구조물에 정모멘트가 발생하는 발생하고 상기 교량상부구조물과 긴장 케이블의 연결점 위치에서 상기 교량상부구조물에 부모멘트가 발생하는 제 2구간을 반복적으로 통과하도록 압출하는 단계; 상기 제 1구간에서 상기 타워 기복 기구에 의하여 상기 경사 타워를 세워서 상기 긴장 케이블을 긴장시킴으로써 상기 교량상부구조물의 부모멘트와 정모멘트를 저감시키는 단계; 상기 제 2구간에서 상기 타워 기복 기구에 의하여 상기 경사 타워를 눕혀서 상기 긴장 케이블을 이완시킴으로써 상기 교량상부구조물에 발생하는 정모멘트와 부모멘트를 저감시키는 단계; 를 포함하여 이루어지는 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 가설방법을 제공한다.

본 발명은 하단이 교량상부구조물의 지간의 상면 중앙에 전후 방향으로 회동 가능하게 지지되며 상부로 가면서 전후 방향으로 벌어지는 전후 한 쌍의 경사 부재를 가지는 경사 타워와; 상기 경사 타워의 전후 한 쌍의 경사 부재를 기복(起伏)시키는 타워 기복 기구와; 상기 교량상부구조물의 지간의 전후 단부와 상기 경사 타워의 전후측 상단 사이에 연결되는 긴장 케이블을 구비한 것으로, 경사 타워의 높이를 낮출 수 있어 풍하중에 대한 영향이 적고, 비지지 거리가 짧아 경제적인 부재의 사용이 가능하게 된다.

또한 본 발명은 타워 기복 기구에 의하여 경사 타워를 기복시키는 것에 의하여 복수개의 긴장 케이블의 장력을 조정할 수 있어 장력조정이 한 곳에서 이루어지므로 장력조정이 용이하게 되며, 장력조정을 위한 별도의 공정을 추가할 필요가 없게 된다.

또한 본 발명은 타워의 높이를 낮게 하여 설치가 용이하고, 시각적 안정성이 높게 되며, 이에 따라 작업 인원이 안정적인 작업을 수행할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 복수개의 긴장 케이블을 각각 긴장 또는 이완시키지 않고서도 타워 기복 기구에 의하여 경사 타워를 기복시키는 것만으로 긴장 케이블의 장력을 조정할 수 있으므로 케이블 장력조정 작업이 간소화되고, 별도의 장비가 투입되지 않아도 되므로 매우 경제적으로 시공할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 9는 본 발명에 의한 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치의 바람직한 제 1 실시 예를 보인 것으로,
도 1은 본 발명의 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치를 보인 측면도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도,
도 3은 경사타워를 수직으로 세워서 본 정면도 및 측면도,
도 4는 도 1의 "B"부 확대도,
도 5는 도 4의 정면도,
도 6은 도 4의 C-C선 단면도,
도 7은 도 1의 "D"부 확대도,
도 8은 도 1의 "E"부 확대도,
도 9는 타워 기복 기구의 확대도,
도 10은 도 1의 "F"부 확대도,
도 11은 본 발명과 종래 기술의 비교도,
도 12 내지 도 17은 본 발명에 의한 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 가설방법을 보인 공정도이고,
도 18 및 도 19는 종래 기술의 ILM 교량의 가설 과정을 설명하기 위한 개략도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1에서 10은 거더 등의 교량상부구조물이고, 20은 교각이다.

본 발명에 의한 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 교량상부구조물(10)의 지간 중앙에 하단이 지지되고 상부로 가면서 전후 방향으로 벌어져 "V"자형을 이루는 경사 타워(Tower)(100)와; 상기 경사 타워(100)의 전후측 상단 사이에 설치되어 상기 경사 타워(100)를 기복시키는 타워 기복 기구(200)와; 상기 교량상부구조물(10)의 지간 전단부와 후단부에 각각 하단이 연결되며 상기 경사 타워(100)의 전후측 상단에 각각 연결되는 전후 한 쌍의 긴장 케이블(Cable)(300)(400)을 포함한다.

상기 경사 타워(100)는 하단이 서로 근접 위치하고 상부로 가면서 각각 전방과 후방으로 경사지게 설치되는 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)와, 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)의 하단이 각각 전후 방향으로 회동 가능하게 연결되는 타워 베이스 블록(Tower Base Block)(130)을 포함하여 구성된다. 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)는 각각 좌우 한 쌍의 타워 빔(Tower Beam)(111)(121)과, 상기 좌우 한 쌍의 타워 빔(111)(121)을 연결하는 복수개의 브레이싱(Bracing)(112)(122)으로 구성된다. 상기 타워 빔(111)(121)은 파이프나 형강 등을 사용할 수 있으며, 상기 브레이싱(112)(122)은 앵글이나 파이프 등을 사용할 수 있다. 상기 브레이싱(112)(122)은 상기 타워 빔(111)(121)의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 수평으로 설치되는 수평부재와, 상기 수평부재의 양단 사이에 대각선 방향으로 설치되는 대각선 부재로 구성할 수 있다(이상 도 2 및 도 3 참조).

상기 타워 베이스 블록(130)은 상기 교량상부구조물(10)의 지간 중앙에 고정되는 베이스(131)와, 상기 베이스(131)의 상면에 좌우 방향으로 일정 간격을 두고 결합되는 좌우 한 쌍의 힌지편(132)을 포함하여 구성되며, 상기 베이스(131)와 힌지편(132)은 복수개의 보강리브(133)들에 의하여 보강된다. 상기 힌지편(132)의 전후 양측에는 상기 경사 부재(110)(120)의 하단이 연결핀(135)(136)에 의하여 연결되어 상기 경사 부재(110)(120)가 상기 타워 베이스 블록(130)에 대하여 전후 방향으로 회동 가능하게 구성된다(이상 도 4 내지 도 6 참조). 상기 힌지핀(135)(136)은 전후 대칭이므로 도 5에서는 힌지핀(135)에 대해서만 도시하고 힌지핀(136)의 도면 부호를 병기하였다.

상기 타워 기복 기구(200)는 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 전방측 경사 부재(110)의 상단에 그 선단이 연결되는 제 1연결부재(210)와, 상기 후방측 경사 부재(120)의 상단에 그 후단이 연결되는 제 2연결부재(220)와, 상기 제 1연결부재(210)와 제 2연결부재(220)를 연결하며 상기 제 1연결부재의 후단과 제 2연결부재의 선단 사이의 거리를 증감시키는 신축조절장치(230)를 포함한다.

상기 제 1연결부재(210)는 강연선으로 된 케이블로 구성하고, 상기 제 2연결부재(220)는 전산볼트를 사용하고, 상기 신축조절장치(230)는 센터 홀 잭(Center Hole Jack)을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제 1연결부재(210)의 선단에는 케이블 타이(211)가 결합되고, 상기 전방측 경사 부재(110)의 상단에는 러그(150)가 결합되며, 상기 케이블 타이(211)와 러그(150)는 연결핀(212)으로 연결된다.

상기 제 2연결부재(220)의 후단에는 러그 블록(221)이 결합되고, 상기 후방측 경사 부재(120)의 상단에는 러그(160)가 결합되며, 상기 러그 블록(221)과 러그(160)는 연결핀(222)으로 연결된다.

상기 신축조절장치(230)는 상기 제 2연결부재(220)가 관통 및 고정 가능한 센터 홀 잭(Center Hole Jack)(240)과, 상기 센터 홀 잭(240)에 의하여 작동되며 상기 제 1연결부재(210)가 고정되는 텐션 블록(250)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 제 1연결부재(210)는 상기 텐션 블록(250)에 고정되고, 상기 센터 홀 잭(240)은 상기 제 2연결부재(220)를 따라 원하는 위치로 이동시킨 다음 상기 제 2연결부재(220)에 정착너트(241)를 체결하는 것에 의하여 원하는 위치에서 상기 제 2연결부재(220)에 정착할 수 있도록 구성되는 것이다.

또한 상기 센터 홀 잭(240)이 상기 제 2연결부재(220)에 고정된 상태에서, 상기 센터 홀 잭(240)을 긴장 모드로 작동시키면 상기 텐션 블록(250)이 전방 또는 후방측으로 이동하면서 상기 제 1연결부재(210)를 후방으로 당기거나 전방으로 밀게 되어 상기 경사 타워(100)의 상단 높이가 조정되도록 구성된다.

즉, 상기 센터 홀 잭(240)을 긴장 모드로 작동시키면 상기 텐션 블록(250)이 후방측으로 이동하면서 상기 제 1연결부재(210)를 후방으로 당겨서 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)가 그 상단이 서로 접근하는 방향으로 회동되도록 하며 이에 따라 상기 경사 타워(100)가 세워져 그 상단 높이가 높아지게 되고, 상기 센터 홀 잭(240)을 수축 모드로 작동시키면 상기 텐션 블록(250)이 전방측으로 이동하면서 상기 제 1연결부재(210)를 전방으로 밀어서 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)가 그 상단이 서로 멀어지는 방향으로 회동되도록 하며 이에 따라 상기 경사 타워(100)가 눕혀져 그 상단 높이가 낮아지게 되도록 구성되는 것이다.

상기 텐션 블록(250)은 전후 한 쌍의 고정편(251)과 상기 전후 한 쌍의 고정편(251)을 연결하는 연결볼트(252)와, 상기 연결볼트(252)에 체결되는 연결너트(253)로 구성된다.

상기 러그 블록(221)에는 상기 제 2연결부재(220)가 관통되는 전후 한 쌍의 고정판(223)과, 상기 전후 한 쌍의 고정판(223)의 전후측에서 상기 제 2연결부재(220)에 나사 체결되는 고정너트(224)를 포함하여 구성된다(도 9 참조).

상기 긴장 케이블(300)(400)은 통상적인 강연선(鋼撚線)이 사용되며, 그 하단에는 상기 교량상부구조물(10)의 상면에 고정하기 위한 긴장 케이블 타이(310)(410)가 결합되고, 그 상단에는 상기 경사 타워(100)의 경사 부재(110)(120)의 상단에 연결하기 위한 긴장 케이블 타이(320)(420)가 결합된다(도 8 및 도 10 참조).

상기 긴장 케이블(300)(400)의 하단을 상기 교량상부구조물(10)에 결합함에 있어서는 상기 교량상부구조물(10)에 고정된 긴장 케이블 브래킷(11)(12)과 상기 긴장 케이블(300)(400)의 하단에 결합된 긴장 케이블 타이(310)(410)를 연결핀(330)(430)으로 연결한다(도 10 참조).

상기 후방측 긴장 케이블 브래킷(12)과 후방측 긴장 케이블(400)의 연결 구조는 전방측 긴장 케이블 브래킷(11)과 전방측 긴장 케이블(300)의 연결 구조와 대칭을 이루는 것이므로 도 10에서는 전방측 긴장 케이블 브래킷(11)과 전방측 긴장 케이블(300)의 연결 구조에 대해서만 도시하고 도면 부호를 병기하였다.

상기 긴장 케이블(300)(400)의 상단은 상기 경사 부재(110)(120)의 상단에 연결함에 있어서는 상기 경사 부재(110)(120)의 상단에 결합된 러그(150)(160)와 긴장 케이블 타이(320)(420)를 연결핀(340)(440)으로 연결한다. 상기 긴장 케이블(300)(400)의 설치 각도는 종래 장치에서의 긴장 케이블의 설치 각도와 동일한 각도를 유지할 수 있도록 설치된다. 상기 긴장 케이블(300)(400)의 설치 각도는 긴장 케이블(300)(400)의 길이와 경사 타워(100)를 구성하는 경사 부재(110)(120)의 길이 및 설치 각도, 상기 교량상부구조물(10)의 상면에 고정되는 긴장 케이블 브래킷(11)(12)의 고정 위치 등에 의하여 결정된다(이상 도 7 및 도 8 참조).

이하, 본 발명의 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 가설방법에 따른 시공 과정을 설명한다.

[준비 단계]

도 12에 도시한 바와 같이, 상기 교량상부구조물(10)은 그 상면에 상기 긴장 케이블 브래킷(11)(12)을 미리 고정해두고, 그 선단에 압출 노즈(13)를 미리 결합한 상태로 준비한다.

상기 교량상부구조물(10)의 상면에 상기 타워 베이스 블록(130)을 앵커 또는 볼트(30)에 의하여 고정한다(도 4 내지 도 6 참조).

도 13에 도시한 바와 같이, 상기 타워 베이스 블록(130)을 구성하는 힌지편(132)의 전후 양측에 상기 경사 부재(110)(120)의 하단을 연결핀(135)(136)으로 연결한다(도 4 내지 도 6 참조).

이때 상기 경사 부재(110)(120)가 전후방으로 넘어가는 것을 방지하기 위하여 상기 교량상부구조물(10)과 상기 경사 부재(110)(120)를 버팀대(170)(180)를 설치하여 상기 경사 부재(110)(120)를 가고정한다. 상기 버팀대(170)(180)는 턴 버클 형태로 구성하여 상기 경사 부재(110)(120)의 경사각도에 대응하여 그 길이를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 교량상부구조물(10)과 경사 부재(110)(120) 사이에 상기 버팀대(170)(180)를 설치하기 위하여 교량상부구조물(10)과 경사 부재(110)(120)에 버팀대 브래킷(미도시)을 설치하고 상기 버팀대(170)(180)의 하단과 교량상부구조물(10)에 설치된 버팀대 브래킷을 연결핀(미도시)으로 연결하고, 상기 버팀대(170)(180)의 상단과 경사 부재(110)(120)를 연결핀(미도시)으로 연결하고, 이후 긴장 케이블(300)(400)의 설치가 완료된 후 버팀대(170)(180)를 해체할 수 있도록 하는 것이 바람직한 바, 도면에서는 이에 대하여 구체적인 도시를 생략하였다.

도 13에 도시한 바와 같이, 상기 경사 부재(110)(120)의 상단 사이에 상기 타워 기복 기구(200)를 설치한다.

상기 경사 부재(110)(120)의 상단 사이에 상기 타워 기복 기구(200)를 설치함에 있어서는, 상기 전방측 경사 부재(110)의 상단에 결합된 러그(150)와 상기 제 1연결부재(210)에 결합된 케이블 타이(211)를 연결핀(212)으로 연결하고, 상기 후방측 경사 부재(120)의 상단에 결합된 러그(160)와 상기 제 2연결부재(220)의 후단에 결합된 상기 러그 블록(221)을 연결핀(222)으로 연결하며, 상기 제 2연결부재(220)에 상기 센터 홀 잭(240)을 결합함과 아울러 상기 텐션 블록(250)에 제 1연결부재(210)를 결합한다(도 7 내지 도 9 참조).

도 14에 도시한 바와 같이, 상기 교량상부구조물(10)의 상면에 고정된 케이블 브래킷(11)(12)에 긴장 케이블(300)(400)의 하단을 연결함과 아울러 상기 경사 타워(100)의 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)의 상단에 긴장 케이블(300)(400)의 상단을 연결한다.

상기 긴장 케이블(300)(400)의 하단과 긴장 케이블 브래킷(11)(12)을 연결함에 있어서는 상기 긴장 케이블(300)(400)의 하단에 결합된 긴장 케이블 타이(310)(410)와 상기 긴장 케이블 브래킷(11)(12)을 연결핀(330)(430)으로 연결한다(도 10 참조).

상기 긴장 케이블(300)(400)의 상단과 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)의 상단을 연결함에 있어서는 상기 긴장 케이블(300)(400)의 상단에 결합된 긴장 케이블 타이(320)(420)와 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)의 상단에 결합된 러그(150)(160)를 연결핀(340)(440)으로 연결한다(도 10 참조).

이때, 상기 긴장 케이블(300)(400)은 미리 계산된 길이로 구성하여 상기 교량상부구조물(10)과 경사 부재(110)(120)에 연결하였을 때 상기 경사 부재(110)(120) 사이의 각도가 설계된 각도로 유지되도록 한다.

즉, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 경사 타워(100)의 경사 부재(110)(120)의 상단 높이(H)를 종래의 공법에서 사용하는 임시 타워(1)의 높이(h)의 1/2로 하고, 상기 교량상부구조물(10)과 긴장 케이블(300)(400)의 연결점 사이의 거리(L)를 종래 공법에서와 동일하게 하여 상기 긴장 케이블(300)(400)과 교량상부구조물(10)의 상면이 이루는 각도(α)가 종래의 공법에서의 케이블과 교량상부구조물의 상면이 이루는 각도와 동일하게 되도록 하는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 상기 경사 타워(100)의 상단 높이를 종래 공법의 임시 타워의 높이에 비하여 1/2로 낮출 수 있으므로 풍하중에 의한 영향을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 경사 타워(100)와 긴장 케이블(300)(400)의 비지지 거리가 짧아 경제적인 부재를 사용할 수 있게 된다.

경사 타워(100)의 좌굴에 대한 안정성이 향상되므로 경사 타워(100)의 단면을 줄일 수 있어 경제적인 시공이 가능하게 되는 장점이 있다. 이러한 본 발명의 장점은 고교각 교량의 경우 더욱 크게 나타나게 된다.

또한 경사 타워(100)의 높이가 낮아 설치가 용이하고, 시각적 안정성이 높아 작업 인원이 안정적인 작업을 수행할 수 있게 된다.

이때, 상기 교량상부구조물(10)과 경사 타워(100) 사이에 연결된 긴장 케이블(300)(400)은 긴장되지 않은 자유 상태로 된다.

상기 긴장 케이블(300)(400)의 연결이 완료되면, 상기 타워 기복 기구(200)의 센터 홀 잭(240)을 긴장 모드로 작동시켜 상기 긴장 케이블(300)(400)이 긴장되도록 한 다음, 상기 경사 부재(110)(120)를 버티고 있던 버팀대(170)(180)를 해체한다. 상기 버팀대(170)(180)는 버팀대 브래킷과 연결핀(미도시)에 의하여 연결되어 있으므로 상기 연결핀을 제거하는 것만으로 간단하게 해체할 수 있다.

여기서 상기 타워 기복 기구(200)의 신축조절장치(230)를 구성하는 센터 홀 잭(240)을 긴장 모드로 작동시키면, 상기 텐션 블록(250)이 후방측으로 이동하면서 상기 제 1연결부재(210)를 후방으로 당겨서 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)가 그 상단이 서로 접근하는 방향으로 회동되도록 하며 이에 따라 상기 경사 타워(100)가 세워져 그 상단 높이가 높아지게 되고, 이에 따라 상기 교량상부구조물(10)의 전후 단부와 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)의 상단 사이에 연결된 긴장 케이블(300)(400)이 상부로 당겨져서 긴장되는 것이다.

한편, 상기 경사 타워(100)를 구성하는 경사 부재(110)(120) 중 어느 한 쪽, 도면에서는 후방측 경사 부재(120)에는 사다리(510)와 작업대(520)를 설치하여 상기 타워 기복 기구(200)의 조작과 관리를 안전하게 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 타워 기복 기구(200)를 구성하는 제 1연결부재(210)와 제 2연결부재(220)는 동일한 길이로 구성하지 않고, 서로 다른 길이로 구성하여 이들 사이에 설치되는 상기 신축조절장치(230)가 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120) 중 어느 한 쪽에 가깝게 설치되도록 하고, 상기 사다리(510)와 작업대(520)를 상기 신축조절장치(230)가 가깝게 설치된 경사 부재(110)(120) 측에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

[교량상부구조물의 압출 단계]

상기 경사 타워(100)와 타워 기복 기구(200) 및 긴장 케이블(300)(400)이 설치된 교량상부구조물(10)을 압출장치(미도시)에 의하여 계획된 조건을 따라 압출한다.

압출 과정에서 상기 교량상부구조물(10)은, 상기 경사 타워(100)가 지점부, 즉 교각(20)의 상부를 통과하는 제 1구간과, 상기 경사 타워(100)가 경간의 중앙부를 통과하는 제 2구간을 반복적으로 통과하게 된다.

[긴장 케이블의 긴장 단계]

도 15에 도시한 바와 같이, 상기 교량상부구조물(10)이 제 1구간을 통과하는 시점에서는 상기 긴장 케이블(300)(400)을 긴장시킴으로써 상기 교량상부구조물(10)에 발생하는 단면력을 저감시킨다.

즉, 상기 경사 타워(100)가 지점부를 통과하는 제 1구간에서는 상기 교량상부구조물(10)에는 상기 경사 타워(100) 위치에서 부모멘트가 발생하고, 상기 교량상부구조물(10)과 긴장 케이블(300)(400)의 연결점 위치에서 정모멘트가 발생하게 되는 바, 이 시점에서 상기 긴장 케이블(300)(400)을 긴장시킴으로써 상기 경사 타워(100) 위치에서 교량상부구조물(10)에 정모멘트를 발생시켜 경사 타워(100) 위치에서 교량상부구조물(10)에 작용하는 부모멘트를 저감시키고, 교량상부구조물(10)과 긴장 케이블(300)(400)의 연결점 위치에서 교량상부구조물(10)에 부모멘트를 발생시켜 교량상부구조물(10)과 긴장 케이블(300)(400)의 연결점에서 교량상부구조물(10)에 작용하는 정모멘트를 저감시키는 것이다.

상기 긴장 케이블(300)(400)의 긴장은 상기 타워 기복 기구(200)의 신축조절장치(230)를 구성하는 센터 홀 잭(240)을 긴장 모드로 작동시킴으로써 상기 경사 타워(100)가 상승하고 상기 긴장 케이블(300)(400)이 긴장되도록 하는 것이다.

즉, 상기 센터 홀 잭(240)을 긴장 모드로 작동시키면, 상기 텐션 블록(250)이 후방측으로 이동하면서 상기 제 1연결부재(210)를 후방으로 당겨서 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)가 그 상단이 서로 접근하는 방향으로 회동되도록 하며 이에 따라 상기 경사 타워(100)가 세워져 그 상단 높이가 높아지게 되고, 이에 따라 상기 교량상부구조물(10)의 전후 단부와 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)의 상단 사이에 연결된 긴장 케이블(300)(400)이 상부로 당겨져서 긴장되는 것이다.

[압출 중단 및 긴장 케이블 이완 준비 단계]

도 16에 도시한 바와 같이, 상기 압출 노즈(13)의 선단이 계획된 교각(20)의 지점부까지 압출되면, 즉, 상기 경사 타워(100)가 경간의 중앙부를 통과하는 시점에 이르면, 압출을 중단한다.

[긴장 케이블 이완 단계]

도 17에 도시한 바와 같이, 상기 교량상부구조물(10)이 제 2구간을 통과하는 시점에서는 상기 긴장 케이블(300)(400)을 이완시킴으로써 상기 교량상부구조물(10)에 발생하는 단면력을 저감시킨다.

즉, 상기 압출 노즈(13)의 선단이 교각(20)의 지점부까지 압출되고, 상기 경사 타워(100)가 경간의 중앙부를 통과하는 제 2구간에 이르면, 상기 교량상부구조물(10)의 지간 중앙부에서는 정모멘트가 발생하고, 상기 교량상부구조물(10)과 긴장 케이블(300)(400)의 연결점 위치에서 부모멘트가 발생하게 되는 바, 이 시점에서 상기 긴장 케이블(300)(400)을 이완시킴으로써 지간 중앙부 위치에서 상기 교량상부구조물(10)에 부모멘트를 발생시켜 지간 중앙부 위치에서 상기 교량상부구조물(10)에 발생하는 정모멘트를 저감시킴과 아울러 상기 교량상부구조물(10)과 긴장 케이블(300)(400)의 연결점 위치에서 교량상부구조물(10)에 정모멘트를 발생시켜 상기 교량상부구조물(10)과 긴장 케이블(300)(400)의 연결점 위치에서 교량상부구조물(10)에 발생하는 부모멘트를 저감시키는 것이다.

상기 긴장 케이블(300)(400)의 이완은 상기 센터 홀 잭(240)을 수축 모드로 작동시키면 상기 텐션 블록(250)이 전방측으로 이동하면서 상기 제 1연결부재(210)를 전방으로 밀어서 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)가 그 상단이 서로 멀어지는 방향으로 회동되도록 하며 이에 따라 상기 경사 타워(100)가 눕혀져 그 상단 높이가 낮아지게 되고, 이에 따라 상기 교량상부구조물(10)의 전후 단부와 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)의 상단 사이에 연결된 긴장 케이블(300)(400)이 이완되는 것이다.

상술한 바와 같이 상기 긴장 케이블(300)(400)을 긴장 또는 이완시키기 위하여 각각의 긴장 케이블(300)(400)을 각각의 긴장 장치에 의하여 긴장 또는 이완시키는 것이 아니고, 하나의 타워 기복 기구(200)에 의하여 경사 타워(100)를 승강시키는 것만으로 모든 긴장 케이블(300)(400)을 긴장 또는 이완시킬 수 있게 되므로 그 작업이 용이하게 되고 별도의 공정을 추가할 필요가 없게 된다. 또한 별도의 긴장 장비를 투입하지 않고서도 경제적인 시공이 가능하게 된다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예로서, 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 제시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 고유사상의 범위 내에서 해당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10 : 교량상부구조물 20 : 교각
100 : 경사 타워 110, 120 : 경사 부재
130 : 타워 베이스 블록 140 : 연결 케이블
200 : 타워 기복 기구 210 : 제 1연결부재
220 : 제 2연결부재 230 : 신축조절장치
240 : 센터 홀 잭 250 : 텐션 블록
300, 400 : 긴장 케이블

Claims (5)

1. 하단이 교량상부구조물(10)의 상면에 전후 방향으로 회동 가능하게 지지되며 상부로 가면서 전후 방향으로 벌어지는 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)를 가지는 경사 타워(100)와;
   상기 경사 타워(100)의 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120)를 기복(起伏)시키는 타워 기복 기구(200)와;
   상기 교량상부구조물(10)의 전후와 상기 경사 타워의 전후측 상단 사이에 연결되는 긴장 케이블(300)(400)을 포함하여 구성되는 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 타워 기복 기구(200)는 상기 전방측 경사 부재(110)의 상단에 그 선단이 연결되는 제 1연결부재(210)와, 상기 후방측 경사 부재(120)의 상단에 그 후단이 연결되는 제 2연결부재(220) 및 상기 제 1연결부재(210)와 제 2연결부재(220)를 연결하며 상기 제 1연결부재(210)의 후단과 제 2연결부재(220)의 선단 사이의 거리를 증감시키는 신축조절장치(230)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1연결부재(210)는 강연선으로 된 케이블이고, 제 2연결부재(220)는 전산 볼트이며, 상기 신축조절장치(230)는 상기 제 2연결부재(220)를 따라 이동 가능하며 제 2연결부재(220)에 고정 가능한 센터 홀 잭(240)과 상기 센터 홀 잭(240)에 의해 작동되며 상기 제 1연결부재(210)의 후단이 고정되는 텐션 블록(250)으로 구성됨을 특징으로 하는 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1연결부재(210)와 제 2연결부재(220)는 서로 다른 길이로 구성되어 상기 신축조절장치(230)가 상기 전후 한 쌍의 경사 부재(110)(120) 중 어느 한 쪽에 가깝게 배치되도록 구성됨을 특징으로 하는 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 긴장장치.
   
5. 교량상부구조물에 전후 방향으로 회동 가능한 전후 한 쌍의 경사 부재를 가지는 경사 타워를 설치하고, 상기 전후 한 쌍의 경사 부재의 상단을 타워 기복 기구로 연결하며, 상기 교량상부구조물의 지간 전후 단부와 상기 경사 타워 상단을 긴장케이블로 연결하는 단계;
   압출장치에 의하여 상기 교량상부구조물이, 상기 경사 타워 위치에서 상기 교량상부구조물에 부모멘트가 발생하고 상기 교량상부구조물과 긴장 케이블의 연결점 위치에서 상기 교량상부구조물에 정모멘트가 발생하는 제 1구간과, 상기 경사 타워 위치에서 상기 교량상부구조물에 정모멘트가 발생하는 발생하고 상기 교량상부구조물과 긴장 케이블의 연결점 위치에서 상기 교량상부구조물에 부모멘트가 발생하는 제 2구간을 반복적으로 통과하도록 압출하는 단계;
   상기 제 1구간에서 상기 타워 기복 기구에 의하여 상기 경사 타워를 세워서 상기 긴장 케이블을 긴장시킴으로써 상기 교량상부구조물의 부모멘트와 정모멘트를 저감시키는 단계;
   상기 제 2구간에서 상기 타워 기복 기구에 의하여 상기 경사 타워를 눕혀서 상기 긴장 케이블을 이완시킴으로써 상기 교량상부구조물에 발생하는 정모멘트와 부모멘트를 저감시키는 단계; 를 포함하여 이루어지는 교량상부 단면력 저감을 위한 브이형 타워 케이블의 가설방법.

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