KR101492075B1 - 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡방향으로 프리스트레스가 도입되어 있는 거더부재를 사용함으로써 횡방향 성능이 우수한 상부구조를 가지는 교량을 용이하면서도 경제적으로 시공하는 것이 가능한 라멘교의 시공방법에 관한 것이다.
상기 라멘교 시공방법은, a) 횡방향으로 대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 거더부재를 제작하는 단계; b) 상기 거더부재를 교대 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재의 길이방향 중앙에서 횡방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계; c) 상기 거더부재의 상부에 상판을 시공하면서 거더부재를 교대에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법{Construction method for rahmen bridge using transverse prestressed girder}

본 발명은 라멘교의 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 횡방향으로 프리스트레스가 도입되어 있는 거더부재를 사용함으로써 횡방향 성능이 우수한 상부구조를 가지는 교량을 용이하면서도 경제적으로 시공하는 것이 가능한 시공방법에 관한 것이다.

교량의 시공에 있어 공기를 단축하고 공사비를 절약하여 시공의 경제성을 확보하기 위한 방안으로 가장 일반적으로 고려되는 방법은 교량 상부구조의 주요 구조체인 거더의 길이를 크게 하여 교각의 수를 줄이는 것이고, 이에 대해서는 많은 관련 기술들이 있다.

시공의 경제성을 확보하기 위한 또 다른 방안으로는 교량의 횡방향 강성을 크게 하여 횡방향 상에서 배치되는 거더의 수를 줄이는 방안이 있는데, 교량의 교통량이 많아 교량이 폭이 큰 경우나 소하천에 건설되는 교량처럼 그 길이가 길지 않은 경우에는 거더의 길이를 길게 하는 방법보다 오히려 효과적인 방법이라 할 수 있다.

교량의 횡방향 강성을 크게 하는 것과 관련된 종래기술에는 등록번호 10-1004618의 '임시 강재 횡방향리브와 영구 콘크리트 횡방향리브를 이용한 합성거더교 시공방법'과 같이 춤이 큰 횡방향리브를 이용하여 거더들을 횡방향으로 일체화시키면서 교량의 횡방향을 보강하는 방법이나, 등록번호 10-0655654의 'PC강선 정렬장치 및 이를 이용한 PSC 박스거더 교량의 횡방향 프리스트레싱 방법' 및 등록번호 10-0755605의 '양방향 프리스트레싱 시스템'과 같이 보다 적극적으로 긴장재를 이용하여 교량의 횡방향으로도 프리스트레스를 도입하는 방법이 있다.

상기의 종래기술들은 교량의 횡방향 강성을 향상시키는 방법을 제안하였다는 측면에서는 의의가 있을 수도 있으나, 현장작업이 많아 품질관리가 용이하지 않고 고가의 긴장재를 다수 개 배치 및 정착해주어야 하므로 경제성이 떨어지고 시공이 쉽지 않은 문제점들을 가지고 있다.

한편, 라멘교는 상부구조와 하부구조가 서로 일체로 강결되는 구조로서 교좌장치를 필요로 하지 않아 시공 및 유지관리가 용이하고 형고를 비교적 낮게 형성시킬 수 있어 형하공간의 활용성을 높일 수 있다는 장점이 있지만, 거더의 양단부에서 큰 부모멘트가 발생하여 상부구조와 하부구조의 접합부가 취약해질 가능성이 있다.

본 발명의 상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 라멘교의 상부구조를 구축하는 데에 공장에서 제작된 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 사용하고, 거더부재의 자중에 의한 부모멘트가 발생하지 않도록 함으로써 구조적 성능이 우수한 라멘교를 구축할 수 있으면서도 현장작업을 간소화할 수 있어 경제성도 확보할 수 있는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, a) 각각 길이방향으로 만곡된 형상을 가지는 것으로서 병렬로 이격되어 배치되는 한 쌍의 강관과, 상기 강관의 길이방향 양단부 또는 중앙부에서 강관과 직각을 이루도록 배치되는 지지부재 및, 강관의 길이방향 양단부와 중앙부 중 상기 지지부재가 배치되지 않은 위치에서 강관과 직각을 이루도록 배치되는 프리스트레싱부재를 포함하여 이루어지는 거더부재를 제작하되; 상기 강관이 일직선이 되도록 하중을 재하한 상태에서, 지지부재는 양단부가 강관의 단면 중심 높이 상에서 강관과 접하도록 설치하고, 프리스트레싱부재는 양단부가 강관의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관과 접하도록 설치한 후, 재하하였던 하중을 제거하여 거더부재를 제작함으로써 거더부재의 횡방향으로 대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계; b) 상기 거더부재를 교대 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재의 길이방향 중앙에서 횡방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계; c) 상기 거더부재의 상부에 상판을 시공하면서 거더부재를 교대에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 a)단계에서 횡방향으로 대칭적인 프리스트레스가 도입되는 거더부재를 제작한 후, b) 상기 거더부재를 교대 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재의 길이방향 중앙에서 횡방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계; c) 상기 거더부재의 횡방향 양측에 캔틸레버 보를 설치하는 단계; d) 상기 거더부재 및 캔틸레버 보의 상부에 상판을 시공하면서 거더부재를 교대에 강접합하는 단계;가 진행되는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, a) 각각 길이방향으로 만곡된 형상을 가지는 것으로서 병렬로 이격되어 배치되는 한 쌍의 강관과, 상기 강관의 길이방향 양단부 또는 중앙부에서 강관과 직각을 이루도록 배치되는 지지부재 및, 강관의 길이방향 양단부와 중앙부 중 상기 지지부재가 배치되지 않은 위치에서 강관과 직각을 이루도록 배치되는 프리스트레싱부재를 포함하여 이루어지는 거더부재를 제작하되; 상기 강관이 일직선이 되도록 하중을 재하한 상태에서, 지지부재는 양단부가 강관의 단면 중심 높이 상에서 강관과 접하도록 설치하고, 프리스트레싱부재는 일단부가 강관의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관과 접하도록 하고 타단부가 강관 단면의 전체 높이 상에서 강관과 접하도록 설치한 후, 재하하였던 하중을 제거하여 거더부재를 제작함으로써 거더부재의 횡방향으로 비대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계; b) 상기 거더부재를 교대 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재 길이방향 중앙에서 횡방향 일측이 상향되게 하는 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계; c) 상기 거더부재의 상부에 상판을 시공하면서 거더부재를 교대에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 a)단계에서 횡방향으로 비대칭적인 프리스트레스가 도입되는 거더부재를 제작한 후, b) 상기 거더부재 한 쌍이 대칭을 이루며 병렬로 이격 배치되도록 교대 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재의 길이방향 중앙에서 각 거더부재의 횡방향 외측이 하향되게 하는 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계; c) 상기 한 쌍의 거더부재 사이에 가로보를 설치하는 단계; d) 상기 한 쌍의 거더부재 및 가로보의 상부에 상판을 시공하면서 각 거더부재를 교대에 강접합하는 단계;가 진행되는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 a)단계에서, 거더부재는 프리스트레싱부재의 주위에서 강관과 직각을 이루도록 배치되는 임시형상유지재를 더 포함하도록 제작되고, 거더부재가 교대에 강접합 된 후 임시형상유지재를 제거하는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 b)단계와 c)단계 사이에는, 강관 내에 콘크리트를 충전하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 a)단계에서, 상기 거더부재는 강관의 길이 상에서 지지부재 및/또는 프리스트레싱부재가 접합되는 위치의 강관 내측에서 다이어프램을 더 구비하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 a)단계에서, 상기 거더부재는 강관의 길이 상에서 지지부재 및/또는 프리스트레싱부재가 접합되는 부분의 외면에, 일단부는 강관의 외면과 맞물리는 형상을 가지며 타단부에는 다수 개의 볼트공이 형성되어 지지부재 또는 프리스트레싱부재와 강관을 서로 접합시켜주는 접합부 보조부재가 부착되도록 제작되는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법이 제공된다.

본 발명에 의한 라멘교 시공방법에 사용되는 거더부재는 그 폭방향으로 프리스트레스로서의 모멘트가 도입되어 있기 때문에 교량 상부구조의 자중 등에 의해 교량의 폭방향으로 발생하게 되는 모멘트를 상쇄시킬 수 있고, 이에 따라 구조적 성능이 우수한 교량을 구축하는 것이 가능하다. 상기 거더부재를 구성하는 강관은 그 자체로서 단면성능이 우수하기 때문에 이러한 효과를 증대시켜 주게 된다.

상기 거더부재에는 제작 중에 폭방향으로 프리스트레스가 도입되기 때문에 거더부재를 현장에서 적용할 때에는 상부구조의 폭방향 강성을 보강하기 위하여 긴장재 긴장작업과 같은 별도의 번거로운 작업을 할 필요가 없어 교량의 시공을 용이하고도 경제적으로 할 수 있다.

상기 거더부재는 일단 교대 위에 단순 거치되어 충분한 변형이 발생한 후에 교대에 강접합되기 때문에 상부구조의 양단부에서 거더부재의 자중에 의한 부모멘트가 발생하지 않아 교량 상부구조와 하부구조의 접합부에서 하자가 발생할 가능성을 감소시킬 수 있다.

그리고 상기 거더부재를 구성하는 강관 내에 콘크리트를 충전하게 되면 강관이 콘크리트를 구속하는 힘에 의해 거더부재의 구조적 성능이 더 증가하게 되고, 외력에 대하여 거더부재의 형태 및 프리스트레스를 견고하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 진동에 대한 성능까지 증가하게 된다.

횡방향 상에서 비대칭적인 프리스트레스로서의 모멘트가 도입된 거더를 사용하게 되면 교량의 폭방향으로 비대칭적인 하중이 발생하는 경우에 효과적으로 대응할 수 있고, 이러한 거더부재를 쌍으로 사용하여 보다 큰 폭의 교량을 시공할 수 있다.

상기 거더부재가 임시형상유지재를 더 포함하도록 제작되는 경우에는 거더부재 뿐만 아니라 교량의 상판에도 프리스트레스를 도입할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 라멘교 시공방법을 순서대로 도시한 설명도이다.
도 2는 제1실시예에 사용되는 거더부재의 제작과정을 순서대로 도시한 설명도이다.
도 3 및 도 4는 상기 거더부재의 다양한 실시예이다.
도 5는 상기 거더부재가 다이어프램 등을 더 구비하는 경우에 관한 설명도이다.
도 6은 상기 거더부재가 임시형상유지재를 더 구비하는 경우에 관한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 라멘교 시공방법에 관한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 라멘교 시공방법에 관한 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 라멘교 시공방법에 관한 설명도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 라멘교의 시공방법에 관한 것으로서, 단면성능이 우수한 강관을 이용하여 제작되고 제작시 부재의 횡방향으로 프리스트레스가 도입되는 거더부재를 이용하여 라멘교를 시공함으로써 교량의 횡방향 강성을 향상시켜줄 수 있다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 의한 라멘교 시공방법이 순서대로 도시되어 있다.

본 발명에 의한 라멘교 시공방법은, a) 각각 길이방향으로 만곡된 형상을 가지는 것으로서 병렬로 이격되어 배치되는 한 쌍의 강관(110)과, 상기 강관(110)의 길이방향 양단부 또는 중앙부에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 지지부재(120) 및, 강관(110)의 길이방향 양단부와 중앙부 중 상기 지지부재(120)가 배치되지 않은 위치에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 프리스트레싱부재(130)를 포함하여 이루어지는 거더부재(100)를 제작하되; 상기 강관(110)이 일직선이 되도록 하중(P)을 재하한 상태에서, 지지부재(120)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치하고, 프리스트레싱부재(130)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치한 후, 재하하였던 하중(P)을 제거하여 거더부재(100)를 제작함으로써 거더부재(100)의 횡방향으로 대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계; b) 상기 거더부재(100)를 교대(500) 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재(100)의 길이방향 중앙에서 횡방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계; c) 상기 거더부재(100)의 상부에 상판(400)을 시공하면서 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이하에서는 상기 라멘교 시공방법에 대하여 단계별로 상세하게 설명하도록 한다.

a) 횡방향으로 프리스트레스가 도입되는 거더부재(100)를 제작하는 단계 (도 1의 (a));

교량에 있어 상부구조의 주요한 구조체가 될 거더부재(100)를 제작한다.

상기 거더부재(100)는 교량의 사용시 상부구조의 폭방향으로 작용하게 되는 응력의 방향과 반대되는 방향의 프리스트레스가 도입되도록 제작되어 상부구조의 폭방향 강성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 2에는 상기 거더부재(100)의 제작과정을 보다 상세하게 설명한 설명도가 도시되어 있다.

상기 거더부재(100)의 제작은, ⅰ) 길이방향으로 만곡된 한 쌍의 강관(110)을 준비하는 과정(도 2의 (a)); ⅱ) 각 강관(110)의 오목한 부분이 마주보도록 한 쌍의 강관(110)을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 과정(도 2의 (b)); ⅲ) 한 쌍의 강관(110)에 하중(P)을 재하하여 각 강관(110)을 일직선으로 만드는 과정(도 2의 (c)); ⅳ) 강관(110)의 길이방향 양단부 또는 중앙부의 단면 중심 높이 상에 강관(110)과 직각을 이루는 지지부재(120)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하는 과정(도 2의 (d)); ⅴ) 강관(110)의 길이방향 양단부와 중앙부 중 지지부재(120)가 배치되지 않은 위치에 강관(110)과 직각을 이루는 프리스트레싱부재(130)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하되, 프리스트레싱부재(130)의 양단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 각각 상부 높이 상에서 강관(110)과 접합하거나 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 각각 하부 높이 상에서 강관(110)과 접합하는 과정(도 2의 (e)); ⅵ) 상기 한 쌍의 강관(110)에 재하하였던 하중(P)을 제거하는 과정(도 2의 (f));을 통하여 이루어진다.

이처럼 상기 강관(110)은 본래 길이방향으로 만곡된 형상을 가지고 있기 때문에 강관(110)에 재하하였던 하중(P)을 제거함으로 인해 강관(110)이 본래의 형상으로 돌아가려는 힘이 발생하게 되는데, 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상하부 중 프리스트레싱부재(130)가 접합되어 있는 부분은 프리스트레싱부재(130)에 의해 고정되므로 프리스트레싱부재(130)가 접합되지 않은 부분만 본래 형태로 돌아가게 되어 거더부재(100)에 횡방향으로 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 도입되게 된다.

상기 지지부재(120) 및 프리스트레싱부재(130)의 위치에 따라 거더부재(100)에 도입되는 프리스트레스의 방향은 다른데, 도 3 및 도 4에는 지지부재(120) 및 프리스트레싱부재(130)의 위치에 따른 프리스트레스의 방향이 설명되어 있다.

도 3은 지지부재(120)가 강관(110)의 길이방향 양단부와 접하고 프리스트레싱부재(130)가 강관(110)의 길이방향 중앙부와 접하는 경우로서, 도 3의 (a)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에 폭방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입되고, 도 3의 (b)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에 폭방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입된다.

그리고 도 4는 지지부재(120)가 강관(110)의 길이방향 중앙부와 접하고 프리스트레싱부재(130)가 강관(110)의 길이방향 양단부와 접하는 경우로서, 도 4의 (a)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 양단부에서 폭방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입되고, 도 4의 (b)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 양단부에서 폭방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입된다. 즉, 프리스트레싱부재(130)가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에서는 상대적으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 발생하게 되고, 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에서 상대적으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 발생하게 된다.

상기와 같이 거더부재(100)에 그 폭방향으로 프리스트레스를 도입하는 데에는, 종래에 교량의 폭방향으로 프리스트레스를 도입하기 위하여 긴장재가 사용되었던 것과는 달리 기성의 강관, 형강, 강판 등이 사용되므로 경제적이고 제작이 용이하다. 그리고 거더부재(100)에서 주요한 구조적 역할을 하는 강관이 폐쇄적인 단면을 가지고 있어 그 자체로서 단면성능이 우수하기 때문에 구조적으로 보다 우수한 거더부재를 형성하는 것이 가능하다.

상기 거더부재(100)는 강관(110)의 길이 상에서 지지부재(120) 및/또는 프리스트레싱부재(130)가 접합되는 부분에서 다이어프램(111)을 더 구비하도록 제작될 수 있다. 도 5에는 상기 다이어프램(111)에 관한 설명도가 도시되어 있다.

다이어프램(111)은 강관(110)의 내부에서 강관(110) 내 공간의 단면과 동일한 크기로 형성되거나 강관(110)의 외부에서 외측면을 감싸는 형상으로 형성되어, 지지부재(120) 등과의 접합에 의해 내부에 공간을 가지는 폐쇄적인 단면형상을 가지고 있는 강관(110)이 변형되는 것을 방지한다.

참고로, 도 5는 다이어프램(111)이 강관(110)의 내부에 형성되어 있는 경우이다.

상기 거더부재(100)는 강관(110)의 길이 상에서 지지부재(120) 및/또는 프리스트레싱부재(130)가 접합되는 부분의 외면에 접합부 보조부재(112)가 부착되도록 제작될 수 있다.

상기 접합부 보조부재(112)는 평평하지 않은 외면을 가지는 강관(110)에 지지부재(120) 등이 견고하고 용이하게 부착될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로서, 그 일단부는 강관(110)의 외면에 밀착될 수 있도록 강관(110)의 외면과 맞물리는 형태로 형성되며, 타단부에는 지지부재(120) 등과의 용이한 접합을 위하여 볼트공이 형성된다.

접합부 보조부재(112)의 타단부에 형성되는 볼트공은 접합부 보조부재(112)의 높이 상에서 다수 개가 형성되어 프리스트레싱부재(130)가 상부 또는 하부의 일부 볼트공을 통해서만 강관(110)과 접합되도록 함으로써 프리스트레싱부재(130)가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에 편중되게 위치하게 할 수 있다.

참고로, 도 2에는 ⅱ) 한 쌍의 강관(110)을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 과정에서 강관(110)의 오목한 부분끼리 마주보도록 한 쌍의 강관(110)을 배치하고 있으나, 이와는 달리 강관(110)의 볼록한 부분끼리 마주보도록 배치할 수도 있다.

그리고 강관(110)으로는 도 2 등에 도시된 것과 같은 원형 단면을 가지는 것 외에도 사각형 등의 다각형상 단면을 가지는 것이 사용될 수도 있다.

b) 상기 거더부재(100)를 교대(500) 상부에 단순 거치하는 단계 (도 1의 (b));

교량의 상부구조를 구축하기 위하여 상기 a)단계에서 제작된 거더부재(100)를 교대(500) 위에 거치한다.

'교대'는 본래 교량의 길이방향 양끝에 위치하는 지주를 가리키는 것이지만, 여기에서는 '교대'뿐만 아니라 '교각'을 포함하는 의미로 사용된다.

상기 거더부재(100)는 프리스트레스가 부재 중앙에서 횡방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 교대(500) 위에 거치된다. 이러한 프리스트레스는 교량의 사용시 상부구조의 폭방향으로 발생하게 되는 모멘트를 상쇄하여 상부구조의 폭방향 강성을 향상시켜 준다.

상기 프리스트레스는 거더부재(100)의 제작과정에서 도입되는 것이기 때문에 종래기술에서와 같이 현장에서 교량의 폭방향 강성을 보강해주기 위하여 긴장재를 긴장해주는 등의 복잡한 작업을 생략할 수 있다.

그리고 상기 거더부재(100)는 일반적인 강관(110) 거더와는 달리 넓은 폭을 가지기 때문에 별도의 수단 없이도 교대(500) 위에 안정적으로 거치될 수 있고 작업하중 등에 의해 전도될 가능성이 거의 없다.

한편, 라멘교는 상부구조와 하부구조가 강접합되어 안정적인 구조를 가지지만 지지점인 하부구조 상부의 상부구조 단부에서는 매우 큰 부모멘트가 발생하여 하자가 발생할 수 있다.

이에 본 단계에서는 상부구조를 구성하는 거더부재(100)를 교대(500) 위에 바로 강접합하지 않고 단순 거치함으로써 거더부재(100)의 자중에 의한 변형이 충분히 발생하도록 하고, 이에 따라 상부구조를 교대(500)와 강접합한 후에도 거더부재(100)의 자중에 의한 부모멘트는 발생하지 않도록 한다.

c) 거더부재(100)의 상부에 상판(400)을 시공하면서 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합하는 단계 (도 1의 (c));

교량의 상부구조를 구성하는 거더부재(100)와 상판(400)을 교대(500)에 강접합하여 라멘구조를 완성한다.

상기했던 바와 같이, 거더부재(100)는 상기 b)단계에서 교대(500) 위에 단순 거치되어 이미 충분한 변형이 발생하였으므로 본 단계에서 교대(500)에 강접합되더라도 상부구조의 단부에서 거더부재(100)의 자중에 의한 부모멘트는 발생하지 않는다.

거더부재(100)는 상기 a)단계에서 프리스트레싱부재(130)의 주위에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 임시형상유지재(140)를 더 포함하도록 제작되고, 이러한 거더부재(100)가 교대(500)에 강접합 된 후 임시형상유지재(140)를 제거할 수 있다. 도 6에는 상기 임시형상유지재(140)에 관한 설명도가 도시되어 있다.

상기 임시형상유지재(140)는, 거더부재(100)의 제작과정 중에 있어 한 쌍의 강관(110) 사이에 지지부재(120) 및 프리스트레싱부재(130)를 설치한 후 강관(110)에 재하하였던 하중(P)을 제거하더라도 강관(110)이 일직선의 상태를 유지할 수 있도록 해주는 역할을 한다. 이러한 임시형상유지재(140)는 상판(400)의 시공시까지 유지되었다가 상판(400)의 시공이 완료된 후 제거됨으로써 거더부재(100) 뿐만 아니라 상판(400)에도 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 도입될 수 있도록 해준다.

상기 b)단계와 c)단계 사이에는, 강관(110) 내에 콘크리트를 충전하는 단계가 더 포함될 수 있다.

폐쇄적인 단면을 가지는 강관(110) 내에 콘크리트를 충전하게 되면 강관(110)이 콘크리트를 구속하는 힘에 의해 거더부재(100)의 구조적 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 그리고 강관(110) 내의 빈 공간이 채워지기 때문에 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 도입되어 있는 거더부재(100)가 외력에 대하여 그 형태 및 프리스트레스를 견고하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 진동에 의한 성능도 증가하게 된다.

강관(110) 내에 콘크리트를 충전하는 단계는, 콘크리트의 자중에 의한 부모멘트가 발생하지 않도록 구조부재가 교대(500)에 강접합되기 전에 진행되는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 제2 내지 제4실시예에 의한 라멘교 시공방법에 대하여 설명할 것인데, 제2 내지 제4실시예에 대하여 설명하면서 제1실시예와 동일한 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.

도 7에는 본 발명의 제2실시예에 대한 설명도가 도시되어 있다.

본 발명의 제2실시예에 의한 라멘교 시공방법은 보다 큰 폭을 가지는 교량을 구축하고자 할 때 적용될 수 있는 방법이다.

이를 위하여 제2실시예에서는, 제1실시예에서와 동일한 거더부재(100)를 사용하되 b)단계에서 프리스트레스가 거더부재(100)의 길이방향 중앙에서 횡방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거더부재(100)를 교대(500) 상부에 단순 거치하고, c)단계에서 거더부재(100)의 횡방향 양측에 캔틸레버 보(200)를 설치한다. 그리고 거더부재(100)와 캔틸레버 보(200)의 상부에 상판(400)을 시공하면서 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합한다.

거더부재(100)의 폭방향 양단부에서 상부구조의 폭방향으로 설치되어 상부구조의 폭을 확장해주는 캔틸레버 보(200)는 자중 등에 의하여 그 단부가 아래로 처지도록 변형되는데, 거더부재(100)는 프리스트레스가 횡방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록, 즉 거더부재(100)의 횡방향 단부가 상향되게 하는 프리스트레스가 작용하도록 거치되기 때문에 캔틸레버 보(200)에서 작용하는 모멘트(Mo)를 상쇄할 수 있다.

도 8에는 본 발명의 제3실시예에 의한 라멘교 시공방법에 사용되는 거더부재(100)와 상기 거더부재(100)가 적용예에 관한 설명도가 도시되어 있다.

본 발명의 제3실시에에 의한 라멘교 시공방법은, a) 각각 길이방향으로 만곡된 형상을 가지는 것으로서 병렬로 이격되어 배치되는 한 쌍의 강관(110)과, 상기 강관(110)의 길이방향 양단부 또는 중앙부에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 지지부재(120) 및, 강관(110)의 길이방향 양단부와 중앙부 중 상기 지지부재(120)가 배치되지 않은 위치에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 프리스트레싱부재(130)를 포함하여 이루어지는 거더부재(100)를 제작하되; 상기 강관(110)이 일직선이 되도록 하중(P)을 재하한 상태에서, 지지부재(120)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치하고, 프리스트레싱부재(130)는 일단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 하고 타단부가 강관(110) 단면의 전체 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치한 후, 재하하였던 하중(P)을 제거하여 거더부재(100)를 제작함으로써 거더부재(100)의 횡방향으로 비대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계; b) 상기 거더부재(100)를 교대(500) 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재(100) 길이방향 중앙에서 횡방향 일측이 상향되게 하는 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계; c) 상기 거더부재(100)의 상부에 상판(400)을 시공하면서 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

제3실시예는 교량의 폭 일측으로는 자동차의 교통이 이루어지고 타측으로는 보행자의 교통이 이루어지는 경우, 도로가 곡선으로 형성되어 교통시 원심력이 발생하는 경우 등과 같이 교량의 폭방향으로 비대칭적인 하중이 발생하는 경우에 적용될 수 있다.

이를 위하여 제3실시예에 사용되는 거더부재(100)에는 제작과정에서 프리스트레싱부재(130)의 일단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접하고 타단부는 강관(110) 단면의 전체 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치되어 거더부재(100)의 횡방향으로 비대칭적인 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 도입된다.

이렇게 횡방향으로 비대칭적인 프리스트레스가 도입되어 있는 거더부재(100)는 교량의 폭방향 상에서 더 큰 하중이 작용하는 부분이 상향되도록 하는 프리스트레스가 발생하도록 교대(500) 상부에 거치되어 교량에 비대칭적으로 발생하는 하중에 대응할 수 있다. 도 8의 (b)는 상기 거더부재(100)가 곡선으로 형성되는 교량에 적용된 경우로서, 원심력에 의해 더 큰 하중이 작용하게 되는 상부구조의 외측에서 상향의 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 발생하도록 거더부재(100)가 놓여 있는 것을 볼 수 있다.

도 9에는 본 발명의 제4실시예에 관한 설명도가 도시되어 있다.

제4실시예에서는 제3실시예에서와 같이 횡방향으로 비대칭적인 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 도입되어 있는 거더부재(100)를 사용하되, 이러한 거더부재(100)를 쌍으로 사용하여 매우 큰 폭을 가지는 교량을 형성할 수 있다.

이를 위하여 거더부재(100) 한 쌍은, b)단계에서 프리스트레스가 거더부재(100)의 길이방향 중앙에서 각 거더부재(100)의 횡방향 외측이 하향되게 하는 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 교대(500) 상부에 단순 거치된다.

그리고 거더부재(100) 한 쌍을 교대(500) 상부에 단순 거치한 후에는, 한 쌍의 거더부재(100) 사이에 가로보(300)를 설치함으로써 한 쌍의 거더부재(100)를 일체화시키고, 이에 따라 거더부재(100) 한 쌍은 교량의 폭방향 상에서 외측이 하향된, 즉 폭방향 중앙이 상향된 형상을 이루게 되어 상부구조의 자중 등에 의해 폭방향 중앙부가 아래로 처지게 되는 변형을 상쇄할 수 있게 된다.

한 쌍의 거더부재(100) 사이에 가로보(300)를 설치한 후에는, 다른 실시예에서와 마찬가지로 상판(400)을 시공하면서 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합한다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하게 하기 위한 예시에 불과한 것이므로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100 : 거더부재 110 : 강관
111 : 다이어프램 112 : 접합부 보조부재
120 : 지지부재 130 : 프리스트레싱부재
140 : 임시형상유지재 200 : 캔틸레버 보
300 : 가로보 400 : 상판
500 : 교대
P : 하중

Claims (8)

1. a) 각각 길이방향으로 만곡된 형상을 가지는 것으로서 병렬로 이격되어 배치되는 한 쌍의 강관(110)과, 상기 강관(110)의 길이방향 양단부 또는 중앙부에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 지지부재(120) 및, 강관(110)의 길이방향 양단부와 중앙부 중 상기 지지부재(120)가 배치되지 않은 위치에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 프리스트레싱부재(130)를 포함하여 이루어지는 거더부재(100)를 제작하되;
   상기 강관(110)이 일직선이 되도록 하중(P)을 재하한 상태에서, 지지부재(120)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치하고, 프리스트레싱부재(130)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치한 후, 재하하였던 하중(P)을 제거하여 거더부재(100)를 제작함으로써 거더부재(100)의 횡방향으로 대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계;
   b) 상기 거더부재(100)를 교대(500) 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재(100)의 길이방향 중앙에서 횡방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계;
   c) 상기 거더부재(100)의 상부에 상판(400)을 시공하면서 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법.
   
2. a) 각각 길이방향으로 만곡된 형상을 가지는 것으로서 병렬로 이격되어 배치되는 한 쌍의 강관(110)과, 상기 강관(110)의 길이방향 양단부 또는 중앙부에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 지지부재(120) 및, 강관(110)의 길이방향 양단부와 중앙부 중 상기 지지부재(120)가 배치되지 않은 위치에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 프리스트레싱부재(130)를 포함하여 이루어지는 거더부재(100)를 제작하되;
   상기 강관(110)이 일직선이 되도록 하중(P)을 재하한 상태에서, 지지부재(120)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치하고, 프리스트레싱부재(130)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치한 후, 재하하였던 하중(P)을 제거하여 거더부재(100)를 제작함으로써 거더부재(100)의 횡방향으로 대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계;
   b) 상기 거더부재(100)를 교대(500) 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재(100)의 길이방향 중앙에서 횡방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계;
   c) 상기 거더부재(100)의 횡방향 양측에 캔틸레버 보(200)를 설치하는 단계;
   d) 상기 거더부재(100) 및 캔틸레버 보(200)의 상부에 상판(400)을 시공하면서 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법.
   
3. a) 각각 길이방향으로 만곡된 형상을 가지는 것으로서 병렬로 이격되어 배치되는 한 쌍의 강관(110)과, 상기 강관(110)의 길이방향 양단부 또는 중앙부에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 지지부재(120) 및, 강관(110)의 길이방향 양단부와 중앙부 중 상기 지지부재(120)가 배치되지 않은 위치에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 프리스트레싱부재(130)를 포함하여 이루어지는 거더부재(100)를 제작하되;
   상기 강관(110)이 일직선이 되도록 하중(P)을 재하한 상태에서, 지지부재(120)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치하고, 프리스트레싱부재(130)는 일단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 하고 타단부가 강관(110) 단면의 전체 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치한 후, 재하하였던 하중(P)을 제거하여 거더부재(100)를 제작함으로써 거더부재(100)의 횡방향으로 비대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계;
   b) 상기 거더부재(100)를 교대(500) 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재(100) 길이방향 중앙에서 횡방향 일측이 상향되게 하는 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계;
   c) 상기 거더부재(100)의 상부에 상판(400)을 시공하면서 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법.
   
4. a) 각각 길이방향으로 만곡된 형상을 가지는 것으로서 병렬로 이격되어 배치되는 한 쌍의 강관(110)과, 상기 강관(110)의 길이방향 양단부 또는 중앙부에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 지지부재(120) 및, 강관(110)의 길이방향 양단부와 중앙부 중 상기 지지부재(120)가 배치되지 않은 위치에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 프리스트레싱부재(130)를 포함하여 이루어지는 거더부재(100)를 제작하되;
   상기 강관(110)이 일직선이 되도록 하중(P)을 재하한 상태에서, 지지부재(120)는 양단부가 강관(110)의 단면 중심 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치하고, 프리스트레싱부재(130)는 일단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 하고 타단부가 강관(110) 단면의 전체 높이 상에서 강관(110)과 접하도록 설치한 후, 재하하였던 하중(P)을 제거하여 거더부재(100)를 제작함으로써 거더부재(100)의 횡방향으로 비대칭적인 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계;
   b) 상기 거더부재(100) 한 쌍이 대칭을 이루며 병렬로 이격 배치되도록 교대(500) 상부에 단순 거치하되, 프리스트레스가 거더부재(100)의 길이방향 중앙에서 각 거더부재(100)의 횡방향 외측이 하향되게 하는 캠버를 발생시키는 방향으로 작용하도록 거치하는 단계;
   c) 상기 한 쌍의 거더부재(100) 사이에 가로보(300)를 설치하는 단계;
   d) 상기 한 쌍의 거더부재(100) 및 가로보(300)의 상부에 상판(400)을 시공하면서 각 거더부재(100)를 교대(500)에 강접합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 a)단계에서, 거더부재(100)는 프리스트레싱부재(130)의 주위에서 강관(110)과 직각을 이루도록 배치되는 임시형상유지재(140)를 더 포함하도록 제작되고, 거더부재(100)가 교대(500)에 강접합 된 후 임시형상유지재(140)를 제거하는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법.
   
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 b)단계와 c)단계 사이에는, 강관(110) 내에 콘크리트를 충전하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법.
   
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 a)단계에서, 상기 거더부재(100)는 강관(110)의 길이 상에서 지지부재(120) 및/또는 프리스트레싱부재(130)가 접합되는 위치의 강관(110) 내측에서 다이어프램(111)을 더 구비하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법.
   
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 a)단계에서, 상기 거더부재(100)는 강관(110)의 길이 상에서 지지부재(120) 및/또는 프리스트레싱부재(130)가 접합되는 부분의 외면에, 일단부는 강관(110)의 외면과 맞물리는 형상을 가지며 타단부에는 다수 개의 볼트공이 형성되어 지지부재(120) 또는 프리스트레싱부재(130)와 강관(110)을 서로 접합시켜주는 접합부 보조부재(112)가 부착되도록 제작되는 것을 특징으로 하는 횡방향 프리스트레스트 거더부재를 이용한 라멘교 시공방법.
   

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