KR101713571B1 - 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 - Google Patents

거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교량의 교대 측방변형 복원 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 교대의 복원에 필요한 소요 유압력을 산정하고, 교대와 거더 및 유압 플레이트의 안전성을 검토한 다음, 교대의 뒷채움재를 제거한 후, 유간 확보가 필요로 하는 위치인 교대와 거더 사이에 유압 작동 수단을 설치하고, 교대 및 거더에 계측 수단을 설치한 후 반대편 유간을 고정시킨 상태에서 유압력을 서서히 증대시키면서 압력과 변위를 계측하면서 안정적으로 교대를 수직으로 직립시킴으로써 교대의 측방변형을 안정적으로 복원하도록 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법에 관한 것이다.

Description

거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법{METHOD FOR RECOVERING LATERAL DEFLECTION OF ABUTMENT USING RIGIDITY OF SHAFT DIRECTION OF GIRDER, WEIGHT OF UPPER STRUCTURE AND OPPOSITE GIRDER}
본 발명은 교량의 교대 측방변형 복원 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 교대의 복원에 필요한 소요 유압력을 산정하고, 교대와 거더 및 유압 플레이트의 안전성을 검토한 다음, 교대의 뒷채움을 제거한 후, 유간 확보가 필요로 하는 위치인 교대와 거더 사이에 유압 작동 수단을 설치하고, 교대 및 거더에 계측 수단을 설치한 후 반대편 유간을 고정시킨 상태에서 유압력을 서서히 증대시키되, 거더의 축방향 강성과 반대편 교대의 강성과 자중 및 상부구조물(거더, 바닥판 등)의 자중에 의한 마찰력에 의해 버티면서 안정적으로 교대만을 수직으로 직립시킴으로써 교대의 측방변형을 안정적으로 복원하도록 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법에 관한 것이다.
일반적으로 교량은 교대 및 교각 상부에 다수 개의 거더가 설치되고, 이어지는 거더 사이에 조인트(신축이음장치)가 각각 설치되며, 거더 상부에 바닥판이 설치되고, 바닥판 상부에 아스콘층이나 콘크리트층이 형성된다.
이러한 교량의 교대를 시공하기 위해서는 교대를 시공하기 위한 지반 터파기 또는 흙쌓기, 상기 터파기 또는 흙쌓기된 지반 상면에 기초파일을 설치하고 교대를 설치한 후 상기 교대의 배면공간을 뒷채움하는 방식으로 시공하게 된다.
최근에는 교량을 지지하기 위한 교대, 교각 및 도로의 노반 등이 연약지반상에 구축되는 경우가 많아지고 있다.
그러나 이러한 구조물이 연약지반상에 축조될 경우, 교대의 배면 뒷채움이나 도로의 성토 등이 하부지반의 편재하중으로 작용하여 지반의 측방유동을 유발시키게 된다.
주지된 바와 같이 측방유동(側方流動)이란, 연약지반(soft layer)위에 성토를 하여 둑쌓기(embankment)를 하거나 교대 배면에 뒷채움 성토를 하는 경우처럼 편재하중이 작용하면 연약지반 내의 응력(應力)과 간극수압(間隙水壓)이 증가되면서 체적이 수축되어 지반의 침하(settlement)를 일으키고, 더욱 하중이 증가하면 과잉간극수압의 급증에 따라 강도가 떨어지고 소성영역(sliding circle)이 확대되면서 토립자의 자립이 어렵게 되어 횡방향으로 소성적인 유동이 발생됨으로써 측방변위(lateral deflection)를 일으키게 되며, 지표면은 융기(heaving)되고 결국에는 지반의 활동파괴를 유발하게 되는 현상을 말한다.
이와 같이 측방유동이 발생될 가능성이 보이는 연약지반에 교대의 기초말뚝이 설치되어 있으면 말뚝은 지반으로부터 측방유동압을 받게 된다. 통상적으로 말뚝이 수평으로 이동하려면 지반으로부터 저항을 받게 된다. 그러나 불안한 사면지반에서는 기초말뚝이 측방유동압에 저항할 수 있는 지반의 저항력도 크게 부족하게 되어 상부구조물은 수평으로 이동할 수밖에 없게 된다.
즉, 연약지반상에 말뚝기초를 박고 그 위에 교대를 건설할 경우, 교대배면의 뒷채움 성토하중에 의해 하부 연약층이 침하하면서 교대방향으로 측방유동압이 발생되고, 이 측방유동압이 말뚝기초 위의 교대를 측방으로 이동시키게 된다.
결국 이러한 현상은 교량 구조물에 막대한 피해를 입히게 되며, 그 피해사례가 많이 보고되고 있는 실정이다.
이러한 교량의 피해는 크게 2가지로 구분된다.
하나는 연약지반층의 측방유동압에 의해 교대가 말뚝기초와 함께 교량의 상부구조물쪽으로 수평 이동하여 교량의 상부구조물을 압박함으로써 교량의 상부구조물이 파괴되는 경우이며, 다른 하나는 연약지반층의 측방유동압에 의해 교대가 뒤로 기울어져 교량의 상부구조물이 교대로부터 탈락하는 경우이다.
종래 위와 같은 교대 측방유동에 의한 교량의 피해를 방지하기 위해 몇 가지 대책공법들이 사용되고 있는 바, 이를 유형별도 구분해 보면, 뒷채움 성토재를 EPS, 경량골재, 박스(box), 관 등의 경량재로 사용하여 성토하중을 경감시키는 공법이 있고, 샌드드레인(sand drain), 페이퍼드레인(paper drain) 등을 연약지반상에 설치하여서, 연약지반을 개량시키는 공법이 있으며, 뒷채움 성토재가 위치하는 연약지반상에 말뚝기초를 설치하고 그 위에 슬래브를 형성하여서 성토하중을 연약지반 상부에서 차단시키는 공법이 있고, 교대 전면에 압성토를 하거나, 인접교각에 지지되는 콘크리트 구조체를 설치하여서, 교대이동을 구조적으로 억제시키는 공법이 있다.
그러나, 이러한 공법을 적용하여도 교대에 측방변형이 발생하는 문제점이 있고, 이러한 문제점을 해결하기 위한 일례로 국내 특허등록공보 10-0530026호(교량 상부구조물의 단부측 유간확보를 위한 유간확보장치 및 이를 이용한 유간확보 시공방법)가 개시되어 있다.
상기 교량 상부구조물의 단부측 유간확보를 위한 유간확보장치를 이용한 유간확보 시공방법은 교대 또는 교각에 설치된 교량 상부 구조물의 신축 및 거동을 위하여 일정한 간격을 유지하도록 하고 있는데, 교량 상부구조물이 교좌장치의 불량, 수해 또는 외부로부터 충격으로 인하여 교량 상부 구조물이 한쪽으로만 이동하여 유간이 없어지거나 좁아져서 교량 상부구조물의 단부 파괴 및 교대 또는 교각이 파괴되는 것을 방지하기 위하여 계획된 유간을 확보하기 위한 장치를 이용한 유간확보 시공방법에 관한 것으로서, 교대 또는 교각에 교량 인상지지용 브라켓을 설치하고 상기 교량 인상 지지용 브라켓에 인상 유압잭을 설치하고, 상기 인상 유압잭과 교량 상부 구조물의 하부 사이에 슬라이딩 받침부를 설치하고 교량 상부 구조물의 유간이 없거나 협소한 일측 단부에 분리형 횡방향 이동 지지브라켓 또는 일체형 횡방향 이동 지지브라켓을 설치하면서 횡방향 이동 유압잭을 설치하여 교량 상부 구조물의 유간확보를 위한 유간확보 장치의 설치를 완료한 후에 교좌장치의 고정장치를 해제한 후에 상기 인상 유압잭에 유압을 작용하여 교량 상부 구조물을 인상하고, 상기 횡방향 이동 유압잭을 이용하여 교량 상부 구조물을 횡방향으로 일정량 이동시키면 인상 유압잭의 상부가 슬라이딩 받침대 하부에 삽입되어 슬라이딩 받침대가 교량 상부 구조물과 같이 이동하여 일정한 유간이 확보되게 한 후에 교좌장치를 보수하거나 교체를 하고 상기 인상 유압잭에 유압을 제거하여 교량 상부 구조물을 교좌장치 위에 안착시킨 후에 상기 유간 확보장치를 철거하면 유간확보를 위한 시공이 종료되는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 교량 상부구조물의 단부측 유간확보를 위한 유간확보장치를 이용한 유간확보 시공방법은 유압잭을 이용하여 교량 상부 구조물을 상승 및 횡방향으로 이동시킨 후 교좌장치만을 교체 또는 보수하여 교량 상부 구조물을 교좌장치에 재안착시키는 공정이기 때문에 근본적인 교대의 측방변형 복원이 아닌 교좌장치의 변형만을 보수하는 공정으로 근본적인 교대의 측방변형은 해소하지 못하여 지속적으로 유간이 좁아지고, 교좌장치가 파손되는 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래의 교량 상부구조물의 단부측 유간확보를 위한 유간확보장치를 이용한 유간확보 시공방법은 유압력에 의한 교량의 안전성 검토를 선행하지 않고, 유압잭을 이용하여 교량 상부 구조물을 이동시키기 때문에 유압력에 의해 교대, 교량 상부 구조물 등이 파손 또는 붕괴될 수 있는 다른 문제점이 있다.
국내 특허등록공보 10-0530026호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 교대의 복원에 필요한 소요 유압력을 산정하고, 교대와 거더 및 유압 플레이트의 안전성을 검토한 다음, 교대의 뒷채움을 제거한 후, 유간 확보가 필요로 하는 위치인 교대와 거더 사이에 유압 작동 수단을 설치하고, 교대 및 거더에 계측 수단을 설치한 후 반대편 유간을 고정시킨 상태에서 유압력을 서서히 증대시키되, 거더의 축방향 강성과 반대편 교대의 강성과 자중 및 상부구조물(거더, 바닥판 등)의 자중에 의한 마찰력에 의해 버티면서 안정적으로 교대만을 수직으로 직립시킴으로써 교대의 측방변형을 안정적으로 복원하도록 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 교대를 수직으로 직립시킨 다음 교대의 전면에 압성토를 채우거나, 교대 배면에 앵커(타이로드)를 설치하여 지면에 고정시킨 다음 뒷채움을 수행하여 복원된 교대의 측방변형을 최소화시키도록 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
적어도 하나 이상의 거더가 거치된 교대의 측방변형 복원 공법에 있어서, 교대 복원에 필요한 유압력을 산정하는 소요 유압력 산정 공정과; 상기 교대, 거더, 유압 플레이트의 안정성을 검토하는 안정성 검토 공정과; 복원하고자 하는 상기 교대의 뒷채움을 제거하는 뒷채움 제거 공정과; 복원하고자 하는 상기 교대와 각각의 거더 사이에 한 쌍의 유압 플레이트를 삽입시키고, 한 쌍의 상기 유압 플레이트 사이에 유압 작동 수단을 각각 삽입 설치하고, 교대와 거더에 계측 수단을 설치한 후 복원하고자 하는 반대측의 교대와 각각의 거더 사이인 유간 내에 고정 플레이트를 삽입 고정시키는 유압 작동 수단 설치 공정과; 상기 유압 작동 수단에 유압을 인가하면서 복원하고자 하는 상기 교대를 원위치로 복원시키되, 상기 계측 수단을 통해 상기 교대와 거더의 변형을 확인하는 교대 복원 공정과; 복원이 완료되면 복원된 상기 교대의 배면에 뒷채움하는 뒷채움 공정; 및 상기 유압 작동 수단, 유압 플레이트 및 계측 수단을 제거하는 철거 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법은 상기 교대의 복원이 완료되면 상기 뒷채움 공정 수행전에 상기 교대의 전면에 압성토를 채우거나, 상기 교대의 배면을 고정 장치를 통해 지면에 고정하는 지반 보강 공정을 통해 지반변형을 최소화한다.
여기에서 또한, 한 쌍의 상기 유압 플레이트 중 상기 거더 측에 설치되는 유압 플레이트는 상기 거더의 단부에 형성된 수직 보강재에 설치된다.
여기에서 또, 한 쌍의 상기 유압 플레이트 중 상기 거더 측에 설치되는 유압 플레이트는 전면 또는 배면에 보강을 위해 수직벽 또는 가로벽이 용접된다.
여기에서 또, 상기 소요 유압력 산정 공정은 상기 교대의 배면 토압과 교대폭을 곱해 소요 하중을 산중하고, 소요 하중을 상기 거더의 개수로 나눈 다음 각각의 상기 거더에 적용되는 소요 하중에 따라 각각의 상기 유압 작동 수단의 유압력을 산정한다.
여기에서 또, 상기 안정성 검토 공정 중 안정성 검토는 상기 거더에 작용하는 허용 응력을 산정하고, 상기 유압 작동 수단의 최대 유압력과 상기 거더의 허용 응력을 나누어 소요 플레이트의 면적을 산정해서, 소요 플레이트의 면적이 상기 유압 플레이트의 면적보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단하고, 상기 유압 플레이트와 면접되는 상기 거더의 수직 보강재의 두께, 길이 및 개수를 통해 접지 면적을 산정해서 접지 면적이 소요 플레이트 면적보다 크면 안정성이 있는 것으로 판단하며, 상기 교대에 작용하는 압축력과, 모멘트 및 전단력을 산정하여 안정성을 검토한다.
여기에서 또, 상기 교대에 작용하는 압축력은 상기 교대에 작용하는 허용응력을 산정하고, 상기 유압 작동 수단의 최대 유압력과 교대의 허용응력을 나누어 소요 플레이트의 면적을 산정해서, 소요 플레이트의 면적이 유압 플레이트의 면적보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단하고, 상기 유압 플레이트의 면적과 교대 접지면적을 비교해서, 유압플레이트의 면적이 교대 접지면적 보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단한다.
여기에서 또, 상기 교대에 작용하는 모멘트는 상기 교대에 작용하는 단위 길이당 허용모멘트와 교대폭을 곱해 허용모멘트를 산정하고, 각각의 상기 유압 작동 수단의 최대 유압력, 유압 작동 수단 개수 및 유압 작동 수단이 위치하는 팔길이를 통해 작용모멘트를 산정하여 허용모멘트와 작용모멘트를 상호 비교해서 작용모멘트가 허용모멘트보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단한다.
여기에서 또, 상기 교대에 작용하는 전단력은 상기 교대에 작용하는 단위 길이당 허용전단력과 교대폭을 곱해 허용전단력을 산정하고, 각각의 상기 유압 작동 수단의 최대 유압력과 유압 작동 수단 개수를 곱하여 작용전단력을 산정하여 작용전단력이 허용전단력보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단한다.
여기에서 또, 상기 계측 수단은 상기 교대 및 거더에 설치되는 복수의 광파 타켓과, 상기 거더의 이동량을 측정하도록 상기 교대에 설치되는 거리 측정 수단이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법에 따르면, 교대의 복원에 필요한 소요 유압력을 산정하고, 교대와 거더 및 유압 플레이트의 안전성을 검토한 다음, 교대의 뒷채움을 제거한 후, 유간 확보가 필요로 하는 위치인 교대와 거더 사이에 유압 작동 수단을 설치하고, 교대 및 거더에 계측 수단을 설치한 후 반대편 유간을 고정시킨 상태에서 유압력을 서서히 증대시키되, 거더의 축방향 강성과 반대편 교대의 강성과 자중 및 상부구조물(거더, 바닥판 등)의 자중에 의한 마찰력에 의해 버티면서 안정적으로 교대만을 수직으로 직립시킴으로써 교대의 측방변형을 안정적으로 복원할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 교대를 수직으로 직립시킨 다음 교대의 전면에 압성토를 채우거나, 교대 배면에 앵커(타이로드)를 설치하여 지면에 고정시킨 다음 뒷채움을 수행하여 복원된 교대의 측방변형을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 중 유압 작동 수단, 유압 플레이트, 고정 플레이트 및 계측 수단이 설치된 모습을 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 중 유압 작동 수단, 유압 플레이트 및 고정 플레이트가 설치된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 중 유압 플레이트의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 중 유압잭 및 유압 플레이트가 적용되는 거더의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 6a 내지 도 9b는 본 발명에 따라 교대, 거더 및 유압 플레이트의 안정성 검토를 위해 3차원 유한요소해석 프로그램을 통해 해석한 결과를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 중 유압 작동 수단, 유압 플레이트, 고정 플레이트 및 계측 수단이 설치된 모습을 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 중 유압 작동 수단, 유압 플레이트 및 고정 플레이트가 설치된 모습을 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 중 유압 플레이트의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법 중 유압 작동 수단 및 유압 플레이트가 적용되는 거더의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 6a 내지 도 9b는 본 발명에 따라 교대, 거더 및 유압 플레이트의 안정성 검토를 위해 3차원 유한요소해석 프로그램을 통해 해석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 9b를 참조하면, 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법은 소요 유압력 산정 공정(S10)과, 안정성 검토 공정(S20)과, 뒷채움 제거 공정(S30)과, 유압잭 설치 공정(S40)과, 교대 복원 공정(S50)과, 지반 보강 공정(S60)과, 뒷채움 공정(S70) 및 철거 공정(S80)으로 이루어진다.
《소요 유압력 산정 공정-S10》
먼저, 교대(10)의 배면 토압과 교대폭을 곱해 교대 복원에 필요한 소요 하중을 산중하고, 소요 하중을 거더(20)의 개수로 나눈 다음 각각의 거더(20)에 적용되는 소요 하중에 따라 각각의 유압잭, 하이드로잭과 같은 유압 작동 수단(30)의 유압력을 산정한다.
일례로, 배면토압 199.352kN/m × 교대폭 16.37m = 소요 하중 3,263.39kN이고, 거더(20)가 3개인 경우 유압 작동 수단(30) 역시 3개가 적용되는 데, 유압 작동 수단(30) 개당 소요 유압력은 소요하중 3,263.39kN ㆇ 유압 작동 수단 개수 3개 = 1,087.8kN ≒ 109톤(ton)이다.
《안정성 검토 공정-S20》
그리고, 교대(10), 거더(20) 및 유압 플레이트(40)의 안정성을 검토한다.
먼저, 거더(20)의 허용 응력을 산정하는 데, 주부재가 HSB600 강종인 경우 허용응력은 270MPa ≒ 27,000ton/㎠ 이다.
그리고,소요 플레이트 면적은 최대 유압력 100톤 ㆇ 거더 허용응력 27,000ton/㎡ = 0.0037㎠ = 37㎠ 이상을 필요로 하는 데, 그 크기가 2,500㎠(50㎝ × 50㎝ × 3㎝)인 유압 플레이트(40)를 적용하였기 때문에 안정성에 문제가 없다.
또한, 거더(20)의 중앙부에 위치한 수직보강재(21) 접지면적은 수직보강재 두께 1.2㎝ × 유압 플레이트 길이 50㎝ × 2개 = 120㎠ > 37㎠이므로 안정성에 문제가 없다.
한편, 3차원 유한요소해석 프로그램을 활용하여 거더(20)의 작용응력을 검토한 결과, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 최대 유압력(100톤) 작용 시 유압 작동 수단(30)이 작용하는 수직보강재(21) 하단부에서 163.1Mpa의 응력이 발생하는 것으로 검토되어 거더(20)의 허용응력 270Mpa 이하이므로 거더의 안정성에는 문제가 없는 것으로 확인되었다.
또한, 동일 프로그램으로 거더(20)의 좌굴 검토결과, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 최대 유압력(100ton) 작용 시 G3 거더에서 제1좌굴모드가 발생하였으나 최소 좌굴하중계수가 4.8로 기준치(1.0) 이상이므로 국부 좌굴이 발생하지 않는 것으로 확인되고, 바닥판 합성으로 전반좌굴도 발생하지 않는 것으로 확인되었다.
그리고, 유압 플레이트(40)의 응력을 검토한 결과, 도 8에 도시된 바와 같이 869.6Mpa의 응력이 발생하는 것으로 확인되었으므로, 도 4에 도시된 바와 같이 한 쌍의 유압 플레이트 중 거더(20) 측에 설치되는 유압 플레이트(40)의 전면 또는 배면에 보강을 위한 수직벽(41) 또는 가로벽(41)을 용접하는 것이 바람직하다.
계속해서, 유압력 작용 시 교대(10)의 안정성 검토를 위해, 압축력, 모멘트, 전단력을 검토하는데,
a) 압축력 검토
- 교대 콘크리트 허용응력 : 10.8MPa ≒ 1,080톤/m2 (fck = 24MPa)
-소요 플레이트 면적 : 최대 유압력 100톤 ㆇ 교대 콘크리트 허용응력 1,080톤/㎡ = 0.0926㎡ = 926㎠ 이상
- 유압 플레이트 면적 : 2,500㎠(50㎝ × 50㎝ × 3㎝)
- 교대 접지면적 : 2,500㎠ > 926㎠이므로 안정성에 문제가 없는 것으로 확인된다.
b) 모멘트 검토
- 허용모멘트 : 단위길이 당 허용모멘트(φMn) 286.971kN·m/m × 교대폭 16.37m = 4,697.715kN·m ≒ 470ton·m
- 작용모멘트 : 최대 유압력 100톤 × 유압잭 갯수 3개 × 팔길이 0.864m = 259.2톤·m < 470톤·m이므로 안정성에 문제가 없는 것으로 확인된다.
c) 전단력 검토
- 허용전단력 : 단위길이 당 허용전단력(φVc) 470.302kN/m × 교대폭 16.37m = 7,698.844kN·m ≒ 770톤
- 작용전단력 : 최대 유압력 100톤 × 유압잭 갯수 3개 = 300톤 < 770톤이므로 안정성에 문제가 없는 것으로 확인된다.
한편, 3차원 유한요소해석 프로그램을 활용하여 교대(10)에 작용하는 응력을 검토한 결과, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 최대 유압력(100ton) 작용 시 교대(10) 하단부에서 최대 3.87Mpa의 인장응력이 발생하는 것으로 검토되어 일부 균열이 발생할 것으로 예상되나 교대(10)의 안정성에는 문제가 없는 것으로 확인되었다.
따라서, 유압력 작용 시 하중 단계별 재하에 따른 교대(10)의 균열 양상을 확인하고 수행해야 하는 것이 바람직하다.
《뒷채움 제거 공정-S30》
안정성 검토가 완료되면 복원하고자 하는 교대(10)의 뒷채움을 제거한다.
《유압 작동 수단 설치 공정-S40》
뒷채움 제거가 완료되면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 복원하고자 하는 교대(10)와 각각의 거더(20) 사이에 한 쌍의 유압 플레이트(40)를 삽입(도면상 좌측)시키고, 한 쌍의 유압 플레이트(40) 사이에 유압 작동 수단(30)을 각각 삽입 설치하고, 교대와 거더에 계측 수단(50)을 설치한 후, 복원하고자 하는 반대측의 교대(10)와 각각의 거더(20) 사이인 유간 내에 강재 재질의 고정 플레이트(도면상 우측)(60)를 삽입 고정시킨다. 이때, 수직벽(41)이 용접된 유압 플레이트(40) 쪽 면은 거더(20)의 단부 중앙부에 형성된 수직 보강재(21)에 설치되고, 가로벽이 형성된 유압 플레이트(40)의 한쪽 면은 교대(10)에 면접 설치된다. 또한, 계측 수단(50)은 도 2에 도시된 바와 같이 교대(10) 및 거더(20)에 설치되는 복수의 광파 타켓(51)과, 거더(20)의 이동량을 측정하도록 교대(10)에 설치되는 스틸자와 같은 거리 측정 수단(53)이 적용되는 것이 바람직하고, 이들은 교대(10)의 좌우측에 각각 대칭되게 설치되는 것이 바람직하다. 또, 고정 플레이트(60)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 복원하고자 하는 반대측 거더(20)의 단부 양측에 위치한 수직 보강재(21)에 하단에 위치하는 것이 바람직하다.
《복원 공정-S50》
이어서, 유압 작동 수단(30)에 유압을 인가하면서 복원하고자 하는 교대(10)를 원위치로 복원시킨다. 이때, 유압력 작용 시 하중 단계별 재하에 따른 교대 균열 양상을 확인하고 수행해야 하고, 광파 타켓(51)을 광측정기(미도시)를 통해 측정하여 교대(10)를 복원 시 교대(10)의 비틀림 등을 측정하여 유압 작동 수단(30)의 동작을 제어하며, 거리 측정 수단(53)을 통해 복원 거리, 즉 유간을 확인한다. 또한, 유압력이 작용하면 거더의 축방향 강성과 반대편 교대의 강성과 자중 및 상부구조물(거더, 바닥판 등)의 자중에 의한 마찰력에 의해 버티기 때문에 안정적으로 측방변형된 교대만을 수직으로 직립시킬 수 있다.
《지반 보강 공정-S60》
그리고, 교대(10)의 복원이 완료, 유간이 확보되면 뒷채움 공정 수행전에 교대(10)의 전면에 압성토를 채우거나, 교대의 배면을 앵커와 와이어, 타이 로드 등과 같은 고정 장치(미도시)를 통해 지면에 고정한다. 이때, 지반 보강 공정(S60)은 선택에 따라 적용한다.
《뒷채움 공정-S70》
이어서, 복원이 완료되면 복원된 교대(10)의 배면에 뒷채움 성토재로 뒷채움을 수행한다. 이때, 뒷채움 성토재로는 EPS, 경량골재, 박스(box), 관 등의 경량재가 사용되는 것이 바람직하다.
《철거 공정-S80》
뒷채움이 완료되면, 유압 작동 수단(30), 유압 플레이트(40) 및 계측 수단(50)을 제거한다.
한편, 본 발명에 따른 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법은 교대와 교대 사이에 교각이 위치한 경우에도 적용 가능하다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 교대 11 : 흉벽
20 : 거더 21 : 수직보강재
30 : 유압 작동 수단 40 : 유압 플레이트
50 : 계측 수단 60 : 고정 플레이트

Claims (10)

  1. 적어도 하나 이상의 거더가 거치된 교대의 측방변형 복원 공법에 있어서,
    교대 복원에 필요한 유압력을 산정하는 소요 유압력 산정 공정과;
    상기 교대, 거더, 유압 플레이트의 안정성을 검토하는 안정성 검토 공정과;
    복원하고자 하는 상기 교대의 뒷채움을 제거하는 뒷채움 제거 공정과;
    복원하고자 하는 상기 교대와 각각의 거더 사이에 한 쌍의 유압 플레이트를 삽입시키고, 한 쌍의 상기 유압 플레이트 사이에 유압 작동 수단을 각각 삽입 설치하고, 교대와 거더에 계측 수단을 설치한 후 복원하고자 하는 반대측의 교대와 각각의 거더 사이인 유간 내에 고정 플레이트를 삽입 고정시키는 유압 작동 수단 설치 공정과;
    상기 유압 작동 수단에 유압을 인가하면서 복원하고자 하는 상기 교대를 원위치로 복원시키되, 상기 계측 수단을 통해 상기 교대와 거더의 변형을 확인하는 교대 복원 공정과;
    복원이 완료되면 복원된 상기 교대의 배면에 뒷채움하는 뒷채움 공정; 및
    상기 유압 작동 수단, 유압 플레이트 및 계측 수단을 제거하는 철거 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법은,
    상기 교대의 복원이 완료되면 상기 뒷채움 공정 수행전에 상기 교대의 전면에 압성토를 채우거나, 상기 교대의 배면을 고정 장치를 통해 지면에 고정하는 지반 보강 공정을 통해 지반변형을 최소화하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    한 쌍의 상기 유압 플레이트 중 상기 거더 측에 설치되는 유압 플레이트는,
    상기 거더의 단부에 형성된 수직 보강재에 설치하는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    한 쌍의 상기 유압 플레이트 중 상기 거더 측에 설치되는 유압 플레이트는,
    전면 또는 배면에 보강을 위해 수직벽 또는 가로벽이 용접되는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소요 유압력 산정 공정은,
    상기 교대의 배면 토압과 교대폭을 곱해 소요 하중을 산중하고, 소요 하중을 상기 거더의 개수로 나눈 다음 각각의 상기 거더에 적용되는 소요 하중에 따라 각각의 상기 유압 작동 수단의 유압력을 산정하는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 안정성 검토 공정 중 안정성 검토는,
    상기 거더에 작용하는 허용 응력을 산정하고, 상기 유압 작동 수단의 최대 유압력과 상기 거더의 허용 응력을 나누어 소요 플레이트의 면적을 산정해서, 소요 플레이트의 면적이 상기 유압 플레이트의 면적보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단하고, 상기 유압 플레이트와 면접되는 상기 거더의 수직 보강재의 두께, 길이 및 개수를 통해 접지 면적을 산정해서 접지 면적이 소요 플레이트 면적보다 크면 안정성이 있는 것으로 판단하며, 상기 교대에 작용하는 압축력과, 모멘트 및 전단력을 산정하여 안정성을 검토하는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 교대에 작용하는 압축력은,
    상기 교대에 작용하는 허용응력을 산정하고, 상기 유압 작동 수단의 최대 유압력과 교대의 허용응력을 나누어 소요 플레이트의 면적을 산정해서, 소요 플레이트의 면적이 유압 플레이트의 면적보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단하고, 상기 유압 플레이트의 면적과 교대 접지면적을 비교해서, 유압플레이트의 면적이 교대 접지면적 보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 교대에 작용하는 모멘트는,
    상기 교대에 작용하는 단위 길이당 허용모멘트와 교대폭을 곱해 허용모멘트를 산정하고, 각각의 상기 유압 작동 수단의 최대 유압력, 유압 작동 수단 개수 및 유압 작동 수단이 위치하는 팔길이를 통해 작용모멘트를 산정하여 허용모멘트와 작용모멘트를 상호 비교해서 작용모멘트가 허용모멘트보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 교대에 작용하는 전단력은,
    상기 교대에 작용하는 단위 길이당 허용전단력과 교대폭을 곱해 허용전단력을 산정하고, 각각의 상기 유압 작동 수단의 최대 유압력과 유압 작동 수단 개수를 곱하여 작용전단력을 산정하여 작용전단력이 허용전단력보다 적으면 안정성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 수단은,
    상기 교대 및 거더에 설치되는 복수의 광파 타켓과, 상기 거더의 이동량을 측정하도록 상기 교대에 설치되는 거리 측정 수단인 것을 특징으로 하는 거더 축방향 강성과 상부구조물 자중 및 반대편 교대를 이용한 교대 측방변형 복원 공법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108487073A (zh) * 2018-04-13 2018-09-04 中铁十九局集团第七工程有限公司 一种砂箱基础整体浇筑现浇梁的施工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200220890Y1 (ko) * 2000-10-19 2001-04-16 주식회사정도엔지니어링 시트파일을 이용한 교대측방이동 방지구조
KR20040097783A (ko) * 2003-05-13 2004-11-18 노윤근 교량 상부구조물의 단부측 유간확보를 위한 유간확보장치및 이를 이용한 유간확보 시공방법
JP2011247046A (ja) * 2010-05-31 2011-12-08 Railway Technical Research Institute 橋台変形吸収手段を設けた橋梁
KR20150142159A (ko) * 2014-06-10 2015-12-22 (주)지승컨설턴트 조인트 노후 교량을 무조인트 교량으로 시공하는 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200220890Y1 (ko) * 2000-10-19 2001-04-16 주식회사정도엔지니어링 시트파일을 이용한 교대측방이동 방지구조
KR20040097783A (ko) * 2003-05-13 2004-11-18 노윤근 교량 상부구조물의 단부측 유간확보를 위한 유간확보장치및 이를 이용한 유간확보 시공방법
KR100530026B1 (ko) 2003-05-13 2005-11-22 노윤근 교량 상부구조물의 단부측 유간확보를 위한 유간확보장치및 이를 이용한 유간확보 시공방법
JP2011247046A (ja) * 2010-05-31 2011-12-08 Railway Technical Research Institute 橋台変形吸収手段を設けた橋梁
KR20150142159A (ko) * 2014-06-10 2015-12-22 (주)지승컨설턴트 조인트 노후 교량을 무조인트 교량으로 시공하는 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108487073A (zh) * 2018-04-13 2018-09-04 中铁十九局集团第七工程有限公司 一种砂箱基础整体浇筑现浇梁的施工方法

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