KR101557554B1

KR101557554B1 - 전단 연결재 일체형 광폭 psc 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법

Info

Publication number: KR101557554B1
Application number: KR1020130111387A
Authority: KR
Inventors: 김영호; 서동영; 천진욱
Original assignee: 주식회사 길교이앤씨; 김영호
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: KR20150031777A

Abstract

본 발명은 일체식 또는 반일체식의 무조인트 교량의 시공시에, 덮개형 전단 연결재가 일체로 형성된 광폭 PSC 거더를 이용하여 폭을 넓히도록 구현함으로써 바닥판 공사시 거푸집 시공이 매우 간편하고, 별도의 동바리나 비계의 설치가 필요치 않아 무조인트 교량의 급속시공이 가능하여 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예는, (a) 상부판과, 상부판의 폭 방향의 양단부에서 하부로 연장되어 형성되는 측면판으로 구성되며, 측면판의 길이방향으로 일정간격으로 다수개 배치되는 하측 개구부가 형성되고, n형 합성판의 측면판에 연결구가 통공되어 형성되고, 연결구를 관통하는 관통 전단 부재가 구성되는 n형 합성판과; n형 합성판의 측면판 하단부가 일정 깊이 매입되도록 형성되며, 상부판의 폭보다 넓게 형성되는 하부 강성 콘크리트;로 구성되는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 제작하는 단계; (b) 교대를 설치할 지반 바닥부의 상단부를 일정 깊이로 굴착한 후 말뚝을 일렬로 항타 또는 매입하고 말뚝 머리를 보강하는 단계; (c) 기초 교대를 시공하는 단계; (d) 기초 교대의 상부에, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 일정 간격으로 거치하는 단계; (e) 상부로 볼록한 곡선형으로 형성되는 곡선형 연결부재를 거더와 거더의 폭방향의 사이에 거치하는 단계; (f) 거더, 기초 교대 및 곡선형 연결부재의 상부에 바닥판 철근 및 벽체 교대 철근을 설치하는 단계; (g) 거더, 기초 교대 및 곡선형 연결부재의 상부에 콘크리트 타설하여 벽체 교대 및 바닥판을 일체로 형성하는 단계; (h) 기초 교대 및 벽체 교대의 배면에 뒷채움을 실시하는 단계; (i) 바닥판과 도로 사이에 접속슬래브를 시공하는 단계;를 포함하여 구성된다.

Description

전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법{Construction method of jointless bridge using wide PSC beam}

본 발명은 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일체식 또는 반일체식의 무조인트 교량의 시공시에, 덮개형 전단 연결재가 일체로 형성된 광폭 PSC 거더를 이용하여 폭을 넓히도록 구현함으로써 바닥판 공사시 거푸집 시공이 매우 간편하고, 별도의 동바리나 비계의 설치가 필요치 않아 무조인트 교량의 급속시공이 가능하여 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법에 관한 것이다.

조인트 교량은 계절적인 온도변화에 의해 발생하는 상부구조물의 신축량을 조절 및 해소뿐만 아니라 교량의 구조적 거동을 교좌장치(Bridge Bearing)에서 수용할 있도록 하기 위하여 도로 구간에 교대의 흉벽과 교량 구간의 바닥판 사이에 기계적 신축이음장치(Expansion Joint)를 설치한다. 이 신축이음장치가 없는 교량을 무조인트 교량(Jointless Bridge)이라 하며, 특히 교대부를 구성하는 벽체 교대와 기초 교대를 일체 구조를 갖는 관점에서 일체식 교대 교량(Integral Abutment Bridge)과, 벽체 교대와 기초 교대 사이에 교좌장치를 두고 분리 구조를 갖는 관점에서 반일체식 교대 교량(Semi-Integral Abutment Bridge)으로 분류한다.

일체식 교대 교량의 경우에는 상부구조(거더, 바닥판)가 벽체 교대에 결합되어 하부구조인 교축방향에 직각으로 일렬 말뚝기초 위에 시공된 기초 교대 간을 일체 구조로 강 결합(Rigid Connection)하여 차량 하중을 바닥판(거더) - 벽체 교대 - 기초 교대 - 말뚝으로 순차적으로 전달하도록 하며 일렬 말뚝은 온도하중에 의해 발생하는 교량의 신축변위를 유연성으로 흡수하는 것이 특징이다. 반면에, 반일체식 교대 교량은 차량 하중에 대해 바닥판(거더) - 벽체 교대 - 교좌장치 - 기초 교대 - 말뚝 이라는 전달구조를 갖으며 온도하중에 의한 신축변화를 우선적으로 교좌장치를 두어 수용한다.

다시 말해서 일체식 교대 교량이나 반일체식 교대 교량은 교량계에 발생하는 온도변화를 일반교량(조인트 교량)의 신축이음장치가 아닌 교량을 구성하는 형식에 의해 극복하는 교량 형식이며, 교량 구간의 바닥판과 연속되는 도로 구간부의 포장바닥과의 온도변화에 따른 문제점을 해결하고자 접속 슬래브와 도로 포장바닥 사이에 줄눈 형식으로 설치되는 신축조절장치(Cycle Control Joint)를 설치하고, 작은 규모의 벽체 교대나 기초 교대의 배면에는 뒷채움재료 강성을 변화시켜 교량의 거동을 조절하는 무조인트 교량을 말한다. 이로 인해 반일체식 교대 교량의 기초 교대는 일반 조인트 교량의 교대와 같이 고정기초 역할로 유도하는 개념이지만 일체식 교대 교량은 고정 거동과 힌지 거동의 사이로 유도하는 개념이다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0401671호 "프리스트레스트 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 합성보"(특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 도 8에서와 같이 "하부 플랜지(11)에 소정 간격으로 볼트구멍이 형성되어 있는 철골보(1); 길이 방향으로 PSC강선(21)이 매립되는 PSC패널(2); 및, 상기 PSC패널(2)과 상기 철골보(1)의 접합을 위해 설치되는 접합수단(4); 을 포함하되, 상기 접합수단(4)은 상면이 상기 PSC패널(2)의 상부면과 일치하도록 상기 PSC패널(2) 내부에 매립되는 플레이트(41)와; 양단부에 형성된 나사부가 상기 플레이트(41)를 관통하여 노출되도록 상기 PSC패널(2) 내부에 매립되는 고력볼트(43);로 구성되어, 상기 철골보(1)에 형성된 볼트구멍에 상기 고력볼트(43)를 끼운 후 너트(44)를 체결함으로써 상기 철골보(1)와 상기 PSC패널(2)이 접합되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 합성보."를 제안한다.

그러나 상기 배경기술에서 사용되는 거더는 폭에 비해 높이가 높은 단면형상으로 교량의 시공 거치중 거더의 전도위험이 높은 문제가 있어서 보조 와이어나 앵글을 사용하여 거더상호간의 시공중 전도방지를 위하여 연결작업으로 인한 현장 시공성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 또한, 바닥판과 합성을 위하여 별도의 전단연결재의 구성이 필요하고, 별도의 동바리나 비계의 설치가 필요하여 급속시공이 불가능한 문제점이 있었다.

특허등록 제0401671호 "프리스트레스트 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 합성보"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단면을 상하로 높이지 않고 폭을 넓히도록 하여 폐단면 형태를 갖도록 덮개형 전단 연결재가 일체로 형성되고 광폭의 PSC 거더 및 아치형 단면을 갖는 곡선형 연결부재을 이용하여 교량 시공 단계에서 구조적으로 안정한 낮은 형고로 교량의 형하공간 확보나 바닥판 시공을 위한 거푸집 설치 면적을 최소화시켜 거푸집 시공이 매우 간편하고, 별도의 동바리나 비계의 설치 공정이나 바닥판 콘크리트 타설 이후 탈형 해체 공정이 필요치 않아 급속시공이 가능하여 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 일체식 교량을 건설하는데 있어서, 덮개형 구조를 갖는 n형 합성판이 일체로 구성된 거더를 사용하여, 거더와 바닥판의 합성을 목적으로 하는 별도의 전단 연결재(Shaer Connector, 통상적으로 '스터드'를 많이 사용함) 없이도 바닥판과 구조적으로 일체화시켜 안전적인 합성관계를 유지할 수 있으며, 특히 넓은 폭을 갖도록 덮개형 구조를 갖는 n형 합성판의 폐단면 구조로 하부 강성 콘크리트에 강연선이나 강봉을 사용하여 프리스트레싱 도입에 따른 단면 뒤틀림을 방지할 수 있는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 실시예는 (a) 복수의 타설공이 천공되어 형성된 상부판과, 상부판의 폭 방향의 양단부에서 수직 또는 경사를 이루며 하부로 연장되어 형성되는 측면판으로 구성되며, 측면판의 하부가 개구되도록 하단부가 절취되어 형성되며 측면판의 길이방향으로 일정간격으로 다수개 배치되는 하측 개구부가 형성되고, n형 합성판의 측면판에 연결구가 통공되어 형성되고, 강봉, 철근, ㄱ-형강 및 ㄷ-형강 중 어느 하나로 형성되어 연결구를 n형 합성판의 폭방향으로 관통하는 관통 전단 부재가 구성되는 n형 합성판과; n형 합성판의 측면판 하단부가 일정 깊이 매입되도록 형성되며, 상부판의 폭보다 넓게 형성되는 하부 강성 콘크리트;로 구성되는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 제작하는 단계; (b) 교대를 설치할 지반 바닥부의 상단부를 일정 깊이로 굴착한 후 말뚝을 일렬로 항타 또는 매입하고 말뚝 머리를 보강하는 단계; (c) 기초 교대를 시공하는 단계; (d) 기초 교대의 상부에, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 일정 간격으로 거치하는 단계; (e) 상부로 볼록한 곡선형으로 형성되는 곡선형 연결부재를 양단부가 각각 이웃하는 거더의 하부 강성 콘크리트의 상부에 거치되도록 하여, 거더와 거더의 폭방향의 사이에 곡선형 연결부재를 거치하는 단계; (f) 거더, 기초 교대 및 곡선형 연결부재의 상부에 바닥판 철근 및 벽체 교대 철근을 설치하는 단계; (g) 거더, 기초 교대 및 곡선형 연결부재의 상부에 콘크리트 타설하여 벽체 교대 및 바닥판을 일체로 형성하는 단계; (h) 기초 교대 및 벽체 교대의 배면에 뒷채움을 실시하는 단계; (i) 바닥판과 도로 사이에 접속슬래브를 시공하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 제2 실시예는 (A) 복수의 타설공이 천공되어 형성된 상부판과, 상부판의 폭 방향의 양단부에서 수직 또는 경사를 이루며 하부로 연장되어 형성되는 측면판으로 구성되며, 측면판의 하부가 개구되도록 하단부가 절취되어 형성되며 측면판의 길이방향으로 일정간격으로 다수개 배치되는 하측 개구부가 형성되고, n형 합성판의 측면판에 연결구가 통공되어 형성되고, 강봉, 철근, ㄱ-형강 및 ㄷ-형강 중 어느 하나로 형성되어 연결구를 n형 합성판의 폭방향으로 관통하는 관통 전단 부재가 구성되는 n형 합성판과; n형 합성판의 측면판 하단부가 일정 깊이 매입되도록 형성되며, 상부판의 폭보다 넓게 형성되는 하부 강성 콘크리트;로 구성되는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 제작하는 단계; (B) 교대를 설치할 지반 바닥부의 상단부를 일정 깊이로 굴착한 후 말뚝을 항타 또는 매입하고 말뚝 머리를 보강하는 단계; (C) 확대기초를 시공하고 날개벽 콘크리트를 동시에 타설하여 기초 교대를 시공한 후 교량받침을 설치하는 단계; (D) 교량받침의 상부에, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 일정 간격으로 거치하는 단계; (E) 상부로 볼록한 곡선형으로 형성되는 곡선형 연결부재를 양단부가 각각 이웃하는 거더의 하부 강성 콘크리트의 상부에 거치되도록 하여, 거더와 거더의 폭방향의 사이에 곡선형 연결부재를 거치하는 단계; (F) 거더 및 곡선형 연결부재의 상부에 바닥판 철근 및 벽체 교대 철근을 설치하는 단계; (G) 거더 및 곡선형 연결부재의 상부에 콘크리트 타설하여 바닥판 및 벽체 교대를 형성하는 단계; (H) 기초 교대 및 벽체 교대의 배면에 뒷채움을 실시하는 단계; (I) 바닥판과 도로 사이에 접속슬래브를 시공하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (A) 단계에서 또는 (a) 단계에서, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더는 n형 합성판의 상부판의 하부면 또는 상부면에는 중앙부 또는 전길이에 걸쳐 상부판 압축 보강 강판가 결합되도록 할 수 있으며, 압축 보강 강판은 n형 합성판의 상부판의 하부면에서 하부로 일정 간격 이격되어 양단부가 측면판에 결합되고 상부판과 압축 보강 강판의 사이에 공간 압축부를 형성하며 공간 압축부에 시멘트계 충진재가 충진되어 형성되도록 할 수 있다.

또한, (A) 단계에서 또는 (a) 단계에서, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더는 하부 강성 콘크리트의 길이방향 양측 단부는 상부로 돌출하도록 형성된 단부 확대부가 구성되도록 할 수도 있다.

본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법은 단면을 상하로 높이지 않고 폭을 넓히도록 하여 폐단면 형태를 갖도록 덮개형 전단 연결재가 일체로 형성되고 광폭의 PSC 거더 및 아치형 단면을 갖는 곡선형 연결부재을 이용하여 교량 시공 단계에서 구조적으로 안정한 낮은 형고로 교량의 형하공간 확보나 바닥판 시공을 위한 거푸집 설치 면적을 최소화시켜 거푸집 시공이 매우 간편하고, 별도의 동바리나 비계의 설치 공정이나 바닥판 콘크리트 타설 이후 탈형 해체 공정이 필요치 않아 급속시공이 가능하여 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

또한, 일체식 교량을 건설하는데 있어서, 덮개형 구조를 갖는 n형 합성판이 일체로 구성된 거더를 사용하여, 거더와 바닥판의 합성을 목적으로 하는 별도의 전단 연결재(Shaer Connector, 통상적으로 '스터드'를 많이 사용함) 없이도 바닥판과 구조적으로 일체화시켜 안전적인 합성관계를 유지할 수 있으며, 특히 넓은 폭을 갖도록 덮개형 구조를 갖는 n형 합성판의 폐단면 구조로 하부 강성 콘크리트에 강연선이나 강봉을 사용하여 프리스트레싱 도입에 따른 단면 뒤틀림을 방지할 수 있는 매우 유용한 효과가 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.
도 1은 본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법에 적용되는 광폭 PSC 거더의 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 3은 발명의 광폭 PSC 거더의 n형 합성판(10)의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 n형 합성판(10)에 압축 보강 강판(111)이 결합된 상태의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)는 하부 강성 콘크리트(20)의 다른 실시예를 도시한 도이다.
도 6은 본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법의 제1 실시예를 시공순서별로 도시한 시공 순서도이다.
도 7은 본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법의 제2 실시예를 시공순서별로 도시한 시공 순서도이다.
도 8은 종래의 프리스트레스트 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 합성보의 구체예의 종단면도(a) 및 횡단면도(b)이다.

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.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법은 덮개형 전단 연결재가 일체로 형성되고 광폭으로 형성된 PSC 거더(1)를 이용하여 일체식 또는 반일체식 무조인트 교량을 건설하도록 하여 바닥판(6) 공사시 거푸집 시공이 매우 간편하고, 별도의 동바리나 비계의 설치가 필요치 않아 급속시공이 가능하여 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제1 실시예는 일체식 교량이고, 제2 실시예는 반일체식 교량이다. 본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법은 제1 실시예 및 제2 실시예 모두 동일한 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)를 사용하기 때문에, 먼저 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)를 상세히 설명하고, 도면을 참조하여 각 실시예별로 시공순서를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법에 적용되는 광폭 PSC 거더의 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 A-A선을 따른 단면도이다.

전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)는 광폭으로 ㄷ 자 형상으로 절곡된 n형 합성판(10)과 n형 합성판(10)의 하단부가 매입되어 합성되는 하부 강성 콘크리트(20)로 구성된다. 도 2에서와 같이, n형 합성판(10)의 하단부는 일정 높이까지 하부 강성 콘크리트(20)에 매입되어 합성된다.

도 3은 발명의 광폭 PSC 거더의 n형 합성판(10)의 사시도이다.

도 3 도시된 바와 같이, 본 발명의 광폭 PSC 거더(1)의 n형 합성판(10)은 n 자 단면 형상을 갖도록 용접제작이나 절곡제작으로 형성되며, 개구부가 하부로 가도록 상부판(11)과 상부판(11)의 폭방향의 양단부에서 하부로 연장되어 구성된 측면판(12)으로 구성된다.

상부판(11)은 복수의 타설공(113)이 천공되어 형성된다. n형 합성판(10)의 하단부가 하부 강성 콘크리트(20)에 매입되어 구속되면, 폐단면을 이루게 되기 때문에, 내부에 콘크리트를 충전하기 어렵게 된다. 따라서, 상부판(11)은 복수의 타설공(113)이 천공하여 콘크리트의 주입이 용이하도록 하며, 타설공(113)의 형상에는 특별한 제한이 없으며 크기는 굵은 골재의 최대 치수에 의해 결정된다.

측면판(12)이 상부판(11)의 폭방향의 양단부에서 하부로 연장되어 형성되는 형상으로,

n형 합성판(10)은 강판으로 형성하여, 상부판(11)과 측면판(12)은 하나의 강판을 절곡성형하여 일체로 형성할 수 있으며, 별도로 제작하여, 용접 등의 공지의 방법으로 결합하여 사용하도록 할 수 있다.

또한, n형 합성판(10)은 FRP(Fiber Reinforced Plastic) 등 공지의 다양한 복합재료로 형성될 수도 있다.

또한, n형 합성판(10)에는 보다 밀실한 바닥판 콘크리트 충전을 위해 추가로 측면판(12)의 하부가 개구되도록 하단부에 천공되어 형성되는 하측 개구부(121)가 다수개 형성될 수 있으며, 그 형상 및 위치는 제한이 없으며 크기는 굵은 골재의 최대 치수에 의해 결정될 수 있다. 하측 개구부(121)는 추가로 타설하는 바닥판(6)과의 전단 합성작용을 구현하는 다우엘작용(dowel action)부를 형성하여 보다 확실한 전단연결재 일체형 광폭 PSC 거더가 되도록 한다.

n형 합성판(10)은 평판으로 이루어질 수 있으나 도시되지 않았지만 파형 강판이 사용될 수 있고, 파형 강판으로 구성할 경우 콘크리트의 접촉 면적이 증가하여 부착강도를 높일 수 있다.

n형 합성판(10)의 측면판(12)을 폭방향으로 관통하도록 강봉이나 철근, ㄱ자 단면을 갖는 ㄱ-형강 및 ㄷ자 단면을 갖는 ㄷ-형강중 어느 하나로 형성되어 하부 강성 콘크리트(20)에 매립되는 관통 전단 부재(15)가 구성되도록 하여, n형 합성판(10)과 하부 강성 콘크리트(20)와의 전단 연결재의 역할을 하도록 하여 합성단면으로 일체거동을 할 수 있도록 한다.

관통 전단 부재(15)는 측면판(12)을 관통하도록 구성되는데, 측면판(12)에 별도의 연결구(124)를 형성하여 연결구(124)를 관통하도록 한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 관통 전단 부재(15)는 강봉, 철근일 경우에는 연결구(124)는 측면판(12)의 하단부에서 일정거리 이격된 지점에 원형으로 통공하여 구성하고, 강봉, 철근 등을 끼워 고정 결합구성시킬 수 있고,

도 3b에 도시된 바와 같이, 관통 전단 부재(15)가 ㄱ자 단면을 갖는 ㄱ-형강 및 ㄷ자 단면을 갖는 ㄷ-형강일 경우에는 측면판(12)에 연결구(124) 형성시 연결구(124)의 하부가 개구되도록 하여 관통 전단 부재(15)를 끼워 결합하도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 n형 합성판(10)에 압축 보강 강판(111)이 결합된 상태의 실시예를 도시한 단면도이다.

본 발명의 n형 합성판(10)은 광폭으로 형성되기 때문에, 상부판 압축 보강 강판(111)가 상부판(11)의 하부면 또는 상부면에 결합구성되도록 하여, 상부판(11)의 폭이 넓기 때문에 상부판(11)의 좌굴이 일어나거나 변형되는 것을 방지하여 주고, 거더의 중앙부에서 발생하는 큰 휨모멘트에 의한 거더의 상단에 발생하게 되는 큰 압축력에 대한 강도와 강성을 보강할 수 있다.

압축 보강 강판(111)은 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 강판으로 이루어지고, 상부판(11)의 하부면 또는 상부면에 결합구성될 수 있으며, 또한, 압축 보강 강판(111)은 광폭 PSC 거더(1)의 휨모멘트가 높게 발생하는 중앙부에만 구성되거나 전 길이에 걸쳐 결합 구성될 수 있다.

또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 압축 보강 강판(111)은 n형 합성판(10)의 상부판(11)의 하부면에서 하부로 일정 간격 이격되어 양단부가 측면판(12)에 결합되도록 하고, 상부판(11)과 압축 보강 강판(111)의 사이에 형성된 공간 압축부(11a)에 시멘트계 충진재(11b)를 충진하도록 하여, 폐쇄형 충전 콘크리트 단면과 같은 3축 압축응력 상태로 만들어 효과적인 압축부가 형성되도록 할 수 있다.

하부 강성 콘크리트(20)는 n형 합성판(10) 하단부의 일정 높이까지 매입되도록 합성되며, 하부 강성 콘크리트(20)에는 길이방향으로 쉬스관(16) 및 긴장재(17)가 구성되는 포스트텐션닝 시스템이나 직접 부착형인 프리텐션닝 시스템을 적용하여 하부 강성 콘크리트(20)에 작용하여 인장력에 저항하도록 할 수 있다.

도 5는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)는 하부 강성 콘크리트(20)의 다른 실시예를 도시한 도이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)는 하부 강성 콘크리트(20)의 폭방향 양측 상단부는 단턱이 형성되어 곡선형 연결부재(5)의 단부가 안착될 수 있는 걸침부(21)가 구성되도록 할 수 있다.

걸침부(21)는 후술하는 곡선형 연결부재(5)의 단부가 안정적으로 안착되도록 하기 위해서 형성된다.

또한, 5b에 도시된 바와 같이, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)는 하부 강성 콘크리트(20)의 길이방향 양측 단부는 상부로 돌출하도록 형성된 단부 확대부(22)가 구성되도록 할 수 있다.

단부 확대부(22)는 하부 강성 콘크리트(20)에 도입되는 포스트텐션닝 시스템 또는 프리텐션닝 시스템에서 강선 정착장치에 의한 응력집중을 완화시키도록 단부면적을 증대시켜 형성된다.

본 발명에 따른 교량의 시공방법은 일체식 교량인 제1 실시예와 반일체식 교량인 제2 실시예 모두 크게 거더 제작단계(a)(A), 성토 및 기초 말뚝 매입 단계(b)(B), 기초 교대 시공단계(c)(C), 거더 거치단계(d)(D), 곡선형 연결부재 거치단계 시공단계(e)(E), 바닥판 철근 및 벽체 교대 철근 설치 단계(f)(F), 바닥판 및 벽체 교대 시공단계(g)(G), 뒷채움부 시공단계(h)(H), 접속슬래브 시공단계(i)(I)로 구성된다.

도 6은 본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법의 제1 실시예를 시공순서별로 도시한 시공 순서도이다.

먼저, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 제작한다(a).

이후, 도 6a에 도시된 바와 같이, 교대를 설치할 위치에 말뚝을 일렬로 시공한다(b).

교대를 설치할 위치에 성토작업 또는 절토작업을 실시하고, 지반 바닥부의 상단부를 일정 깊이로 굴착한 후 말뚝(3)을 항타 또는 매입하고 말뚝(3) 머리를 보강한다.

말뚝(3)으로는 H-말뚝이 바람직하나 교량의 전장에 따라 강관말뚝, PHC말뚝, 기성콘크리트말뚝을 사용할 수도 있다. 말뚝(3)의 시공방법은 지반 조건, 주변 환경 및 경제성을 고려하여 항타 또는 이 분야에서 공지된 매입 공법 중 임의로 선택되어 시공될 수 있다. 상단부에 일정 깊이로 선굴착된 부분과 말뚝 사이의 공간에는 모래를 채워 말뚝(3)과 원지반을 분리함으로써 말뚝(3)이 유연하게 거동할 수 있도록 할 수 있다.

말뚝(3)의 시공은 주지된 공법 중 현장상황이나 경제성 등을 고려하여 적절한 방법을 선택하여 시공하면 되며, 말뚝시공시 말뚝항타소음에 영향을 받을 경우에는 양질의 지지층까지 오거로 굴착한 후 말뚝을 삽입하고 최종 항타하는 프리보링 타격말뚝공법이나 최종 압입 또는 경타하는 시멘트 밀크 공법(SIP, Soil-cement Injected Precasted piles)을 실시한다.

이후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 기초 교대(4a)를 시공한다(c).

기초 교대(4a)는 말뚝(3) 머리가 매입되도록 시공되며, 상부면에는 후술하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)의 단부가 거치된다.

이후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 기초 교대(4a)의 상부에, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)를 일정 간격으로 거치한다(d).

기초 교대(4a)의 상부면에 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)의 길이방향 단부가 거치되도록 하고, 폭방향으로 일정간격이격되어 다수개의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)가 거치된다.

이후, 도 6d에 도시된 바와 같이, 이웃하는 거더(1)(1)사이의 공간에 곡선형 연결부재(5)을 거치시킨다(e).

곡선형 연결부재(5)는 아치형 단면을 갖는 프리캐스트 콘크리트 부재, 합성수지재 등으로 형성될 수 있으며, 원통형 또는 곡면형관을 길이방향으로 이등분 또는 삼등분 등 일정 호(弧)의 길이를 갖도록 절개한 형상을 갖도록 구성하며, 특히 기성 제품인 주름관을 절개하여 형성할 수 있다.

곡선형 연결부재(5)는 양단부가 각각 이웃한 거더(1)의 하부 강성 콘크리트(20)의 상부면에 거치되어 고정되도록 한다. 하부 강성 콘크리트(20)에 걸침부(21)가 형성된 경우에는 곡선형 연결부재(5)의 단부가 각각 걸침부(21)에 걸쳐 거치되도록 한다.

이후, 도 6e에 도시된 바와 같이, 거더(1), 기초 교대(4a) 및 곡선형 연결부재(5)의 상부에 벽체 교대 철근 및 바닥판 철근(6a)을 설치한다(f).

일체식 교량은 기초 교대(4a)의 상부에 벽체 교대(40a)를 바닥판(6)과 동시에 형성하여 상부구조와 기초 교대(4a)가 일체로 연결되도록 하여야 하기 때문에, 벽체 교대 철근 및 바닥판 철근(6a)을 동시에 배근한다.

이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 거더(1), 기초 교대(4a) 및 곡선형 연결부재(5)의 상부에 콘크리트 타설하여 벽체 교대(40a) 및 바닥판(6)을 일체로 형성하여, 상부구조와 기초 교대(4a)가 일체로 연결되도록 한다(g).

이후, 도 6g에 도시된 바와 같이, 기초 교대(4a)의 배면 및 벽체 교대(40a)의 배면에 뒷채움을 실시하고(h), 바닥판(6)과 도로 사이에 접속슬래브(7)를 시공한다(i).

뒤채움재 시공 및 도로성토부 다짐의 과정을 계획고에 도달할 때까지 반복함으로써 뒤채움부의 시공이 완료되게 된다.

이후, 접속 슬래브(7)를 시공하여 바닥판(6)과 도로를 서로 연결시키면 교량의 건설이 완료된다.

도 7은 본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법의 제2 실시예를 시공순서별로 도시한 시공 순서도이다.

먼저, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 제작한다(A).

이후, 도 7a에 도시된 바와 같이, 교대를 설치할 위치에 말뚝을 다열로 시공한다(B).

이후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 확대기초(42)를 시공하고 날개벽 콘크리트를 동시에 타설하여 기초 교대(4b)를 시공한다(C).

확대기초(42)를 시공하고 필요시 날개벽과 동시에 기초 교대(4b) 콘크리트를 타설하여 기초 교대(4b) 시공이 완료된 후 교량받침(43)을 설치한다.

이후, 도 7c에 도시된 바와 같이, 교량받침(43)의 상부에, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)를 일정 간격으로 거치한다(D).

이후, 도 7d에 도시된 바와 같이, 이웃하는 거더(1)(1)사이의 공간에 곡선형 연결부재(5)를 거치시킨다(E).

이후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 거더(1) 및 곡선형 연결부재(5)의 상부에 벽체 교대 철근 및 바닥판 철근(6a)을 설치한다(F).

이후, 도 7f에 도시된 바와 같이, 거더(1) 및 곡선형 연결부재(5)의 상부에 콘크리트 타설하여 벽체 교대(40b) 및 바닥판(6)을 형성한다(G).

이때 상부구조와 기초 교대(4b)가 교량받침(43)에 의해 분리되도록 시공한다.

이후, 도 7g에 도시된 바와 같이, 기초 교대(4b)의 배면 및 벽체 교대(40b)의 배면에 뒷채움을 실시하고(H), 바닥판(6)과 도로 사이에 접속슬래브(7)를 시공한다(I).

뒤채움재 시공 및 도로성토부 다짐의 과정을 계획고에 도달할 때까지 반복함으로써 뒤채움부의 시공이 완료되게 된다. 이후, 접속 슬래브(7)를 시공하여 바닥판(6)과 도로를 서로 연결시키면 교량의 건설이 완료된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법은 단면을 상하로 높이지 않고 폭을 넓히도록 하여 폐단면 형태를 갖도록 덮개형 전단 연결재가 일체로 형성되고 광폭의 PSC 거더 및 아치형 단면을 갖는 곡선형 연결부재을 이용하여 교량 시공 단계에서 구조적으로 안정한 낮은 형고로 교량의 형하공간 확보나 바닥판 시공을 위한 거푸집 설치 면적을 최소화시켜 거푸집 시공이 매우 간편하고, 별도의 동바리나 비계의 설치 공정이나 바닥판 콘크리트 타설 이후 탈형 해체 공정이 필요치 않아 급속시공이 가능하여 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다. 또한, 일체식 교량을 건설하는데 있어서, 덮개형 구조를 갖는 n형 합성판이 일체로 구성된 거더를 사용하여, 거더와 바닥판의 합성을 목적으로 하는 별도의 전단 연결재(Shaer Connector, 통상적으로 '스터드'를 많이 사용함) 없이도 바닥판과 구조적으로 일체화시켜 안전적인 합성관계를 유지할 수 있으며, 특히 넓은 폭을 갖도록 덮개형 구조를 갖는 n형 합성판의 폐단면 구조로 하부 강성 콘크리트에 강연선이나 강봉을 사용하여 프리스트레싱 도입에 따른 단면 뒤틀림을 방지할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 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.

1 : 광폭 PSC 거더
10 : n형 합성판
11 : 상부판
111 : 압축 보강 강판
113 : 타설공
12 : 측면판
15 : 관통 전단 부재
121 : 하측 개구부
124 : 연결구
20 : 하부 강성 콘크리트
21 : 걸침부
22 : 단부 확대부
3 : 말뚝
4a : 기초 교대
40a : 벽체 교대
4b : 기초 교대
40b : 벽체 교대
5 : 곡선형 연결부재
6 : 바닥판
7 : 접속 슬래브

Claims

(a) 복수의 타설공(113)이 천공되어 형성된 상부판(11)과, 상부판(11)의 폭 방향의 양단부에서 수직 또는 경사를 이루며 하부로 연장되어 형성되는 측면판(12)으로 구성되며, 측면판(12)의 하부가 개구되도록 하단부가 절취되어 형성되며 측면판(12)의 길이방향으로 일정간격으로 다수개 배치되는 하측 개구부(121)가 형성되고, n형 합성판(10)의 측면판(12)에 연결구(124)가 통공되어 형성되고, 강봉, 철근, ㄱ-형강 및 ㄷ-형강 중 어느 하나로 형성되어 연결구(124)를 n형 합성판(10)의 폭방향으로 관통하는 관통 전단 부재(15)가 구성되는 n형 합성판(10)과; n형 합성판(10)의 측면판(12) 하단부가 일정 깊이 매입되도록 형성되며, 상부판(11)의 폭보다 넓게 형성되는 하부 강성 콘크리트(20);로 구성되며,
전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)의 하부 강성 콘크리트(20)는 하부 강성 콘크리트(20)의 길이방향 양측 단부의 상부면에서 상부로 돌출하여 단부 확대부(22)가 구성되는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)를 제작하는 단계;
(b) 교대를 설치할 지반 바닥부의 상단부를 일정 깊이로 굴착한 후 말뚝(3)을 일렬로 항타 또는 매입하고 말뚝(3) 머리를 보강하는 단계;
(c) 기초 교대(4a)를 시공하는 단계;
(d) 기초 교대(4a)의 상부에, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)를 일정 간격으로 거치하는 단계;
(e) 상부로 볼록한 곡선형으로 형성되는 곡선형 연결부재(5)를 양단부가 각각 이웃하는 거더(1)의 하부 강성 콘크리트(20)의 상부에 거치되도록 하여, 거더(1)와 거더(1)의 폭방향의 사이에 곡선형 연결부재(5)을 거치하는 단계;
(f) 거더(1), 기초 교대(4a) 및 곡선형 연결부재(5)의 상부에 바닥판 철근(6a) 및 벽체 교대 철근을 설치하는 단계;
(g) 거더(1), 기초 교대(4a) 및 곡선형 연결부재(5)의 상부에 콘크리트 타설하여 벽체 교대(40a) 및 바닥판(6)을 일체로 형성하는 단계;
(h) 기초 교대(4a) 및 벽체 교대(40a)의 배면에 뒷채움을 실시하는 단계;
(i) 바닥판(6)과 도로 사이에 접속슬래브(7)를 시공하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법.
청구항 1에 있어서,
(a) 단계에서,
전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)는 n형 합성판(10)의 상부판(11)의 하부면 또는 상부면에는 전길이 또는 중앙부 일부 길이에 걸쳐 압축 보강 강판(111)이 결합되는 것을 특징으로 하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법.
청구항 2에 있어서,
(a) 단계에서,
압축 보강 강판(111)은 n형 합성판(10)의 상부판(11)의 하부면에서 하부로 일정 간격 이격되어 양단부가 측면판(12)에 결합되고, 상부판(11)과 압축 보강 강판(111)의 사이에 공간 압축부(11a)를 형성하며,
공간 압축부(11a)에 시멘트계 충진재(11b)가 충진되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법.
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(A) 복수의 타설공(113)이 천공되어 형성된 상부판(11)과, 상부판(11)의 폭 방향의 양단부에서 수직 또는 경사를 이루며 하부로 연장되어 형성되는 측면판(12)으로 구성되며, 측면판(12)의 하부가 개구되도록 하단부가 절취되어 형성되며 측면판(12)의 길이방향으로 일정간격으로 다수개 배치되는 하측 개구부(121)가 형성되고, n형 합성판(10)의 측면판(12)에 연결구(124)가 통공되어 형성되고, 강봉, 철근, ㄱ-형강 및 ㄷ-형강 중 어느 하나로 형성되어 연결구(124)를 n형 합성판(10)의 폭방향으로 관통하는 관통 전단 부재(15)가 구성되는 n형 합성판(10)과; n형 합성판(10)의 측면판(12) 하단부가 일정 깊이 매입되도록 형성되며, 상부판(11)의 폭보다 넓게 형성되는 하부 강성 콘크리트(20);로 구성되며,
하부 강성 콘크리트(20)는 하부 강성 콘크리트(20)의 길이방향 양측 단부의 상부면에서 상부로 돌출하여 단부 확대부(22)가 구성되는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)를 제작하는 단계;
(B) 교대를 설치할 지반 바닥부의 상단부를 일정 깊이로 굴착한 후 말뚝(3)을 항타 또는 매입하고 말뚝(3) 머리를 보강하는 단계;
(C) 확대기초(42)를 시공하고 날개벽 콘크리트를 동시에 타설하여 기초 교대(4b)를 시공한 후 교량받침(43)을 설치하는 단계;
(D) 교량받침(43)의 상부에, 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)를 일정 간격으로 거치하는 단계;
(E) 상부로 볼록한 곡선형으로 형성되는 곡선형 연결부재(5)를 양단부가 각각 이웃하는 거더(1)의 하부 강성 콘크리트(20)의 상부에 거치되도록 하여, 거더(1)와 거더(1)의 폭방향의 사이에 곡선형 연결부재(5)을 거치하는 단계;
(F) 거더(1) 및 곡선형 연결부재(5)의 상부에 바닥판 철근(6a) 및 벽체 교대 철근을 설치하는 단계;
(G) 거더(1) 및 곡선형 연결부재(5)의 상부에 콘크리트 타설하여 바닥판(6) 및 벽체 교대(40b)를 형성하는 단계;
(H) 기초 교대(4b) 및 벽체 교대(40b)의 배면에 뒷채움을 실시하는 단계;
(I) 바닥판(6)과 도로 사이에 접속슬래브(7)를 시공하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법.
청구항 5에 있어서,
(A) 단계에서,
전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더(1)는 n형 합성판(10)의 상부판(11)의 하부면 또는 상부면에는 전길이 또는 중앙부 일부 길이에 걸쳐 상부판 압축 보강 강판(111)가 결합되는 것을 특징으로 하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법.
청구항 6에 있어서,
(A) 단계에서,
압축 보강 강판(111)은 n형 합성판(10)의 상부판(11)의 하부면에서 하부로 일정 간격 이격되어 양단부가 측면판(12)에 결합되고, 상부판(11)과 압축 보강 강판(111)의 사이에 공간 압축부(11a)를 형성하며,
공간 압축부(11a)에 시멘트계 충진재(11b)가 충진되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전단 연결재 일체형 광폭 PSC 거더를 이용한 무조인트 교량의 시공방법.
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