KR101723847B1 - 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법 - Google Patents

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KR101723847B1
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고영태
김희정
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주식회사 청우산업
고영태
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Abstract

가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법이 개시되며, 본원의 강합성 교량 시공 방법은 강거더를 기초 상에 거치하는 단계, 거치된 상기 강거더에 대하여 프리스트레스를 도입하는 단계, 프리스트레스가 도입된 상기 강거더 상에 콘크리트 슬래브 형성을 위한 콘크리트를 적어도 일부 타설하는 단계, 및 타설된 상기 콘크리트가 양생되어 합성단면이 형성되면 상기 강거더에 도입된 프리스트레스를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법{STEEL-CONCRETE COMPOSITE BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING PRESTRESS INTRODUCTION DURING ERECTION OF BRIDGE}
본원은 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법에 관한 것이다.
강합성 교량은 콘크리트 슬래브와 강거더의 합성을 통해 구조적 효율성을 극대화한 교량이다. 이러한 강합성 교량은 슬래브와 거더가 모두 콘크리트로 구성된 콘크리트 교량 대비 상대적으로 장경간화가 가능하고, 바닥판과 거더가 모두 강으로 구성된 강상형 교량 대비 보다 높은 경제성을 확보할 수 있다.
일반적으로, 강합성 교량의 시공 순서는 다음과 같다.
우선, 강거더를 먼저 가설한다(제1 단계). 제1 단계에서 강거더는 자중을 하중으로 받게 된다. 다음으로, 강거더에 바닥판 콘크리트(콘크리트 슬래브)를 타설한다(제2 단계). 제2 단계에서 강거더는 자중과 함께 굳지 않은 콘크리트(미경화 콘크리트)의 하중을 받게 된다. 다음으로, 콘크리트가 굳은 이후 강거더와 콘크리트 슬래브가 합성된다(제3 단계). 제3 단계부터는 강거더 단면만이 하중에 저항하는 것이 아니라, 강거더와 콘크리트 슬래브가 결합된 합성단면이 하중에 저항하게 되므로, 합성 후 교량의 강성이 향상된다. 다음으로 2차 고정하중에 대응하는 포장, 난간 등이 시공되고, 공사 완료 이후에는 교량 공용하중(활하중)이 재하될 수 있다.
한편, 강합성 교량은 통상적으로 강거더와 콘크리트의 중량 비율이 1:4 내외로서, 강거더 중량 대비 콘크리트의 중량이 훨씬 크다. 이에 따라, 강거더 가설 이후 굳지 않은 콘크리트를 타설하는 단계(제2 단계)가 강합성 교량의 설계 및 시공 과정에서 가장 중요한 부분이라 할 수 있다. 이러한 제2 단계는 강거더와 콘크리트 슬래브가 일체적으로 거동하는 합성단면이 형성되기 이전의 단계로서, 강거더는 제2 단계의 미경화 상태의 콘크리트 중량을 분담할 수 있도록 설계가 이루어져야 한다. 즉, 제2 단계는 강거더가 가장 취약해질 수 있는 단계로서, 강거더의 주요 부재의 필요 두께는 제2 단계의 굳지 않은 콘크리트에 의해 강거더에 재하되는 하중에 의해 결정된다고 볼 수 있다.
이처럼 합성단면이 형성되기 이전의 미경화 콘크리트 중량에 대한 강거더의 내하력을 고려하여 강거더의 설계가 이루어져야 한다. 하지만, 강거더와 콘크리트 슬래브가 일체화된 합성단면을 기준으로 상기 설계를 검토하면, 합성단면 형성 이전 기준으로 설계된 강거더의 주요 부재의 두께는 다소 과도한 것으로 평가될 수밖에 없는 측면이 존재하였다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제1168763호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강합성 교량 가설에 있어 강거더에 가장 취약한 굳지 않은 콘크리트 타설시의 강거더의 내하력을 향상시켜, 강거더에 요구되는 강재량을 줄이고 공사비를 크게 절감할 수 있는 강합성 교량 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강합성 교량 가설 중의 강거더 내하력을 향상시킬 뿐만 아니라, 강합성 교량 시공 완료 후 강합성 교량에 작용하는 응력 또한 저감시켜, 필요철근량 등 자재 물량을 절감하는 효율적인 설계 및 시공이 이루어질 수 있는 강합성 교량 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 강합성 교량 시공 방법은, (a) 강거더를 기초 상에 거치하는 단계, (b) 거치된 상기 강거더에 대하여 프리스트레스를 도입하는 단계, (c) 프리스트레스가 도입된 상기 강거더 상에 콘크리트 슬래브 형성을 위한 콘크리트를 적어도 일부 타설하는 단계, 및 (d) 타설된 상기 콘크리트가 양생되어 합성단면이 형성되면 상기 강거더에 도입된 프리스트레스를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제2 측면에 따른 강합성 교량은, 본원의 제1 측면에 따른 강합성 교량 시공 방법에 의해 시공될 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 합성단면 형성 전에 강거더에 프리스트레스를 도입하는 방식을 통해 소정의 압축력과 부모멘트를 미리 확보하여 둠으로써, 종래에 비해 강거더의 주요 부재의 두께를 줄이더라도 콘크리트 슬래브 형성을 위한 콘크리트 타설 중량에 대하여 충분히 저항할 수 있어, 강거더에 요구되는 강재량을 줄이고 공사비를 크게 절감할 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 가설중(합성전)에 도입된 프리스트레스 하중은 가설후(합성후) 제거되더라도 잔류 압축력 및 저항 모멘트를 발생시키게 되므로, 강합성 교량 시공 완료 후 강합성 교량에 작용하는 응력 또한 저감시켜, 필요철근량 등 자재 물량을 절감하는 효율적인 설계 및 시공이 이루어질 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법의 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법을 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 부분 종단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법이 연속교 형식에 적용된 구현예를 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 부분 종단면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법이 연속교 형식에 적용된 구현예에서 긴장부재가 중간 지점부에서 중첩되는 상태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 강거더 지점부에 대한 추가 콘크리트 타설에 의해 형성된 지점 보강부를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 일체적으로 사전 제작(precast)된 하프덱(Half Deck)을 이용하는 구현예를 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 부분 종단면도이다.
도 7a 내지 도 7f는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 별개로 사전 제작된 하프덱을 현장에서 가설하는 구현예를 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 부분 종단면도이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 별개로 사전 제작된 하프덱을 현장에서 강거더 상에 가설할 때, 하프덱과 강거더를 합성하는 방법 및 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법을 단경간 강합성 교량에 적용하였을 때의 검증 결과(해석 결과)를 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법을 다경간(3경간) 강합성 교량에 적용하였을 때의 검증 결과(해석 결과)를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법(이하 '본 강합성 교량 시공 방법'이라 함)에 대하여 설명한다.
본원은 강합성 교량의 가설중에 프리스트레스를 도입함으로써 강거더 설계 및 시공에 있어서 가장 취약할 수 있는 굳지 않은 콘크리트 타설 중량에 대한 강거더의 내하력을 크게 향상시킨 강합성 교량 시공 방법에 관한 것이다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법의 순서도이고, 도 2a 내지 도 2d는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법을 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 부분 종단면도이다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 본 강합성 교량 시공 방법(S100)은 강거더(21)를 기초(1) 상에 거치하는 단계(S110)(도 2a 참조), 거치된 강거더(21)에 대하여 프리스트레스를 도입하는 단계(S120)(도 2b 참조), 프리스트레스가 도입된 강거더(21) 상에 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트를 적어도 일부 타설하는 단계(S130)(도 2c 참조), 및 타설된 콘크리트가 양생되어 합성단면(강합성 거더(2))이 형성되면 강거더(21)에 도입된 프리스트레스를 제거하는 단계(S140)(도 2d)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, S110 단계는 강거더(21)를 기초(1) 상에 거치하는 단계이다(도 2a 참조).
강거더(21)는 공장 제작되어 현장으로 운반되어 기초(1) 상에 거치될 수 있다. 강거더(21)는 계획된 경간 등을 고려하여 세그먼트(segment)로 분할 제작하고 현장에서 볼트 접합, 용접 등을 통해 연결될 수 있다. 또한 도 2a를 참조하면, 강거더(21)는 강박스형 거더일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 기초(1)는 교각 기초 및 교대 기초 중 어느 하나일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 이러한 S110 단계는 당 분야의 통상의 기술자에게 자명한 단계라 할 것이므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
S120 단계는 S110 단계에서 기초(1) 상에 거치된 강거더(21)에 대하여 프리스트레스(P)를 도입하는 단계이다(도 2b 참조).
S120 단계의 프리스트레스는, S140 단계에서 프리스트레스가 제거된 이후에도 합성단면(강합성 거더(2))에 압축력 및 부모멘트가 잔류하도록 도입될 수 있다. 구체적으로, 합성단면이 형성되기 전 상태의 강거더(21)에 대하여 프리스트레스를 도입(S120)한 다음, 프리스트레스가 도입된 상태에서 합성단면이 형성되고 나서 프리스트레스를 제거(S140)하면, 결과적으로 완성된 강합성 교량에 소정의 압축력 및 부모멘트가 잔류하게 된다. 즉, 강합성 교량에 있어서, 합성전 단면과 합성후 단면의 물성치 및 도심의 위치는 서로 다르기 때문에, 가설중(합성전)에 도입된 프리스트레스 하중은 가설후(합성후) 제거되더라도 잔류 압축력 및 저항 모멘트를 발생시키게 된다.
또한, 강거더(21)가 기초(1) 상에 거치되는 S110 단계 이전에, 기초(1)에 대응하는 강거더(21)의 내부 하면 상에는 프리스트레스 도입을 위한 정착블록(3)이 구비될 수 있다. 도 2a를 참조하면, 강거더(21)의 내부 하면은 이를테면 강거더의 하부 플랜지(21a)의 상면을 지칭하는 것일 수 있다. 이러한 정착블록(3)은 S110 단계 이전에 강거더(21)를 공장 제작할 때 강거더(21)의 강거더 지점부(211)에 대응하여 구비될 수 있다. 또한, 프리스트레스 도입을 위한 정착블록(3)은 압축에 의한 파열력 및 할렬력 검토를 통해 필요한 철근을 배근해야 한다.
즉 S120 단계에서는, 정착블록(3)에 긴장부재(4)를 정착시키는 형태로 강거더(21)에 대한 프리스트레스가 도입될 수 있다. 예시적으로, 프리스트레스 도입에 이용되는 긴장부재(4)는 강연선 또는 강봉일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 강거더(21)에 대한 프리스트레스 도입의 수단으로는 유압 잭이 이용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 프리스트레스는 강거더(21)의 하단부에서 도입하게 되는데 이에 대한 구체적인 위치 및 정착방법은 도면을 참조하여 이해될 수 있다. 구체적으로, 강거더(21)의 하단부에 내부 전단연결재(212)를 이용한 정착블록(3)을 공장에서 사전 제작하고, 현장에서 강거더(21)를 기초(1) 상에 거치한 다음(도 2a 참조), 강연선 혹은 강봉과 같은 긴장부재(4)를 정착블록(3)에 정착시키고 필요한 프리스트레스 하중을 도입한다(도 2b).
도 2a를 참조하면, 정착블록(3)은 강거더(21) 내부 하면에 구비된 내부 전단연결재(212)와 결합되는 콘크리트 보강부(31)를 포함할 수 있다. 예를 들어 강거더(21)의 공장 제작시, 강거더(21)의 내부 하면에 정착블록(3)의 콘크리트 보강부(31)와 결합될 수 있는 내부 전단연결재(212)를 형성한 다음, 내부 전단연결재(212)에 대응하여 콘크리트를 타설하고 굳힘으로써, 내부 전단연결재(212)를 통해 강거더(21)와 일체화된 콘크리트 보강부(31)가 형성될 수 있다.
또한, 정착블록(3)은 긴장부재(4)의 말단이 정착되는 정착구 및 긴장부재(4)가 통과하는 쉬스관을 포함할 수 있다. 이러한 정착구 및 쉬스관은 상기 콘크리트 보강부(31) 형성을 위한 콘크리트 타설 전에 계획된 위치에 가고정하는 형태로 배치될 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법이 연속교 형식에 적용된 구현예를 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 부분 종단면도이다.
강합성 교량이 다경간의 연속교 형식인 경우, 정착블록(3)은 긴장부재(4)가 강합성 교량의 각 경간별로 배치될 수 있도록 구비될 수 있다.
도 3b는 연속교 형식의 강합성 교량에 있어서, 기초(1) 상에 거치된 강거더(21)에 프리스트레스가 도입된 S120 단계를 설명하기 위한 도면이다. 예시적으로 도 3b를 참조하면, 단부 지점부에 해당하는 좌측(도 3b 기준)의 강거더 지점부(211)에 구비된 정착블록(3)에 긴장부재(4)의 일단이 정착되고, 중간 지점부에 해당하는 우측(도 3b 기준)의 강거더 지점부(211)에 구비된 2개의 정착블록(3) 중 우측의 정착블록(3)에 대하여 상기 긴장부재(4)의 타단이 정착되는 방식으로 제1 경간에 대한 긴장부재(4)의 배치가 이루어질 수 있다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법이 연속교 형식에 적용된 구현예에서 긴장부재가 중간 지점부에서 중첩되는 상태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3b 및 도 4를 참조하면, 각 경간마다 배치되는 긴장부재(4)는 중간 지점부에서는 상호 소정의 길이만큼 중첩되도록 배치될 수 있다.
구체적으로 도 3b를 참조하면, 중간 지점부에 해당하는 우측의 강거더 지점부(211)에 위치하는 2개의 정착블록(3) 중, 좌측의 정착블록(3)은 제2 경간에 대응하는 긴장부재(4)의 정착에 이용되고, 우측의 정착블록(3)은 제1 경간에 대응하는 긴장부재(4)의 정착에 이용될 수 있다. 이에 따르면, 제1 경간에 배치되는 긴장부재(4)와 제2 경간에 배치되는 긴장부재(4)는 중간 지점부에 해당하는 우측의 강거더 지점부(211)에 위치하는 2개의 정착블록(3) 사이의 거리만큼 중첩될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 경간과 제2 경간 사이의 중간 지점부에서 제1 경간의 긴장부재와 제2 경간의 긴장부재가 중첩될 수 있고, 제2 경간과 제3 경간 사이의 중간 지점부에서 제2 경간의 긴장부재와 제3 경간의 긴장부재가 중첩될 수 있다. 이러한 각 경간별 긴장부재 간의 중첩은 도 3b를 참조하여 전술한 바와 같은 정착블록(3)의 배치를 통해 구현될 수 있다.
한편, 도 5는 강거더 지점부에 대한 추가 콘크리트 타설에 의해 형성된 지점 보강부를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이다.
본 강합성 교량 시공 방법(S100)은 S140 단계 이후에, 콘크리트 보강부(31)를 포함하는 강거더 지점부(211)에 콘크리트를 추가 타설하여 강거더 지점부(211)를 보강하는 단계를 포함할 수 있다.
중간 지점부(연속 지점부)는 부모멘트 하중에 저항하기 위해 큰 단면강성이 요구된다. 이에 따라, 부모멘트의 저항성능을 향상하기 위해 정착블록(3) 위치 및 그 주변의 지점부에 추가로 콘크리트를 현장 타설하여 단면 강성을 향상시키는 단계가 필요할 수 있다. 이러한 지점부 단면 강성 향상 단계는 교량 완공시점(합성 단면 형성 후 프리스트레스 하중이 제거된 시점)에서 수행될 수 있다.
구체적으로 도 3e 및 도 5를 참조하면, 강거더 지점부(211)에 추가적으로 콘크리트를 타설함으로써 지점 보강부(211a)가 형성될 수 있다. 지점 보강부(211a)는 콘크리트 재질이므로, 기형성되어 있는 정착블록(3)의 콘크리트 보강부(31)와 일체적으로 결합되어 보다 높은 내하력을 갖는 지점 보강 구조가 형성될 수 있다. 즉, 정착블록(3)은 강합성 교량 가설시에 활용될 뿐만 아니라, 최소한의 추가 콘크리트 타설만으로도 안정적인 지점 보강 구조가 형성될 수 있도록 하는 역할까지 담당할 수 있다.
예시적으로 도 3e를 참조하면, 강거더 지점부(211) 중 중간 지점부에 구비된 2개의 정착블록(3)의 사이 부분에 콘크리트를 충진하는 형태로 지점 보강부(211a)가 형성될 수 있다. 또한 도 5를 참조하면, 횡 단면 상에서 보았을 때 정착블록(3)의 횡 방향 양측에 콘크리트를 충진하는 형태로 지점 보강부(211a)가 형성될 수 있다.
한편, S130 단계는 S120 단계에서 프리스트레스가 도입된 강거더(21) 상에 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트를 적어도 일부 타설하는 단계이다(도 2c 참조).
전술한 바와 같이, 강합성 교량은 통상적으로 강거더와 콘크리트의 중량 비율이 1:4 내외로서, 강거더 중량 대비 콘크리트의 중량이 훨씬 크다. 이에 따라, 굳지 않은 콘크리트를 타설하는 S130 단계는 강합성 교량의 설계 및 시공 과정에서 가장 중요한 부분이라 할 수 있다. 이러한 S130 단계는 강거더(21)와 콘크리트 슬래브(22)가 일체적으로 거동하는 합성단면이 형성되기 이전의 단계로서, 강거더(21)는 S130 단계에서 타설된 미경화 상태의 콘크리트 중량을 분담할 수 있도록 설계가 이루어져야 한다. 본원에서는 앞선 S120 단계에서 강거더(21)에 압축력과 부모멘트가 작용되도록 하는 프리스트레스를 도입하여 둠으로써, S130 단계에서의 강거더(21)의 저항성능을 높이고자 하였다.
이처럼 본원에 의하면, 합성단면 형성 전에 강거더(21)에 프리스트레스를 도입하는 방식을 통해 소정의 압축력과 부모멘트를 미리 확보하여 둠으로써, 종래에 비해 강거더(21)의 주요 부재의 두께를 줄이더라도 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트 타설 중량에 대하여 충분히 저항할 수 있어, 강거더에 요구되는 강재량을 줄이고 공사비를 크게 절감할 수 있다.
또한 도 2b(S120 단계에 대응)와 도 2c(S130 단계에 대응) 및 도 3b(S120 단계에 대응) 및 도 3c(S130 단계에 대응)를 참조하면, S130 단계에서 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트가 전부 타설될 수 있다.
다만, 콘크리트 슬래브(22)로 프리캐스트된 하프덱(half deck)이나 풀덱(full deck)이 활용되는 경우(도 6c 또는 도 7e 참조)에는, S130 단계에서 콘크리트 슬래브(22) 중 사전 제작된 하프덱이나 풀덱 부분을 제외한 나머지 부분에 대한 콘크리트 타설만이 이루어질 수도 있다. 즉, 콘크리트 슬래브(22)는, S130 단계 이전에 제작되는 프리캐스트덱(221)(Precast Deck) 및 S130 단계에서의 콘크리트 타설을 통해 형성되는 현장타설부(222)를 포함하는 형태로 구비될 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, S140 단계는 S130 단계에서 타설된 콘크리트가 양생되어 합성단면(강합성 거더(2))이 형성되면 강거더(21)에 도입된 프리스트레스를 제거하는 단계이다(도 2d 참조).
이렇게 S140 단계에서 프리스트레스가 강거더(21)로부터 제거되더라도, S120 단계에서 도입되었던 프리스트레스에 의해, 합성단면에는 압축력 및 부모멘트가 잔류하게 된다. 전술한 바와 같이, 강합성 교량에 있어서, 합성전 단면과 합성후 단면의 물성치 및 도심의 위치는 서로 다르기 때문에, 가설중(합성전)에 도입된 프리스트레스 하중은 가설후(합성후) 제거되더라도 잔류 압축력 및 저항 모멘트를 발생시키게 된다.
따라서 본원에 의하면, 상기 잔류하는 압축력 및 저항 모멘트를 통해 강합성 교량 시공 완료 후 강합성 교량에 작용하는 응력을 저감시킬 수 있어, 필요철근량 등 자재 물량을 절감하는 효율적인 설계 및 시공이 이루어질 수 있다.
한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법의 다양한 구현예를 설명한다. 다만, 앞서 설명한 내용과 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하며, 앞서 설명한 내용과 동일 또는 유사한 내용에 대해서는 설명을 간략히 하거나 생략하기로 한다.
[제1 구현예]
본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법이 단경간 교량에 적용되는 제1 구현예를 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 설명한다.
제1 구현예는 콘크리트 슬래브를 현장 타설하는 경우이다. 이 경우, 강거더가 거치된 상태에서 프리스트레스를 선행 도입하고 콘크리트 슬래브를 현장에서 타설하여 합성단면을 형성한 다음 프리스트레스를 제거하는 방식으로 시공될 수 있다.
구체적으로 도 2a를 참조하면, 강거더(21)가 기초(1) 상에 거치된다(S110). 다음으로 도 2b를 참조하면, 거치된 강거더(21)에 대하여 프리스트레스가 도입된다(S120). 다음으로 도 2c를 참조하면, 프리스트레스가 도입된 강거더(21) 상에 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트가 타설된다(S130). 다음으로 도 2d를 참조하면, 타설된 콘크리트가 양생되어 합성단면이 형성되면 강거더(21)에 도입된 프리스트레스가 제거된다(S140).
S120 단계에서, 프리스트레스 도입은 강거더(21) 내부 하면 상에 마련된 정착블록(3) 및 긴장부재(4)에 의해 이루어질 수 있다. 또한 도 2a 내지 도 2d 상에는 명확히 도시되지 않았지만, S140 단계 이후에, 프리스트레스 도입에 이용된 정착블록(3) 주변에 콘크리트를 추가적으로 충진하여 지점부 보강이 이루어질 수 있다.
[제2 구현예]
본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법이 연속교에 적용되는 제2 구현예를 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한다.
연속교의 경우에도 단경간교와 동일하게 프리스트레스를 강합성 교량의 하단부의 하부 플랜지 단면에서 도입하여, 압축력 및 외부 하중에 저항하는 모멘트를 발생시키도록 한다.
도 3a를 참조하면, 강거더(21)가 기초(1) 상에 거치된다(S110). 다음으로 도 3b를 참조하면, 거치된 강거더(21)에 대하여 프리스트레스가 도입된다(S120). 다음으로 도 3c를 참조하면, 프리스트레스가 도입된 강거더(21) 상에 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트가 타설된다(S130). 다음으로 도 3d를 참조하면, 타설된 콘크리트가 양생되어 합성단면이 형성되면 강거더(21)에 도입된 프리스트레스가 제거된다(S140).
S120 단계에서, 프리스트레스 도입은 강거더(21) 내부 하면 상에 마련된 정착블록(3) 및 긴장부재(4)에 의해 이루어질 수 있다. 도 3b 및 도 4를 참조하면, 프리스트레스 도입을 위한 강연선 혹은 강봉의 배치는 각 경간별로 배치하며, 중간 지점부에서는 각 경간별로 배치된 긴장부재(4)가 상호 일정 부분 중첩될 수 있도록 정착블록(3)이 배치될 수 있다. 예를 들어 3경간의 경우에는 3개의 경간에 각각 배치하며, 2개의 중간지점부에서는 각 경간마다 배치된 긴장부재(4)가 상호 중첩이 된다. 또한 도 3e 및 도 5를 참조하면, S140 단계 이후에, 프리스트레스 도입에 이용된 정착블록(3) 주변에 콘크리트를 추가적으로 충진하여 지점부 보강이 이루어질 수 있다.
[제3 구현예]
도 6a 내지 도 6d는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 일체적으로 사전 제작(precast)된 하프덱(Half Deck)을 이용하는 구현예를 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 부분 종단면도이다.
제3 구현예는 하프덱(콘크리트 슬래브의 두께 절반 가량만 사전 제작)을 사용할 경우로서, 공장에서 강거더 제작시 콘크리트 슬래브의 절반 가량에 대응하는 부분까지 강거더 상에 타설하여 현장으로 반입한 다음, 하프덱과 일체화된 강거더를 기초 상에 거치하고, 프리스트레스를 도입하고, 하프덱 부분을 제외한 나머지 콘크리트 슬래브를 현장 타설하고, 합성단면 형성 후 도입된 프리스트레스를 해제를 하는 순서로 진행된다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 일체적으로 사전 제작(precast)된 하프덱(Half Deck)을 이용하는 제3 구현예를 설명하면 다음과 같다.
도 6a를 참조하면, 강거더(21)가 기초(1) 상에 거치된다(S110). 이때, 기초(1) 상에 거치되는 강거더(1) 상에는 강거더와 일체적으로 사전 제작(공장 제작)된 프리캐스트덱(221)이 기배치되어 있다. 즉, 프리캐스트덱(221)은, S110 단계에서 강거더(21)와 합성된 상태로 기초(1) 상에 거치되는 하프덱(Half Deck)이라 할 수 있다.
다음으로 도 6b를 참조하면, 거치된 강거더(21)에 대하여 프리스트레스가 도입된다(S120). S120 단계에서, 프리스트레스 도입은 강거더(21) 내부 하면 상에 마련된 정착블록(3) 및 긴장부재(4)에 의해 이루어질 수 있다.
다음으로 도 6c를 참조하면, 프리스트레스가 도입된 강거더(21) 상에 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트가 추가적으로 타설된다(S130). 즉, 제3 구현예에서, 콘크리트 슬래브(22)는, S130 단계 이전에 제작되는 프리캐스트덱(221)(Precast Deck) 및 S130 단계에서의 콘크리트 타설을 통해 형성되는 현장타설부(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 현장타설부(222)는 프리캐스트덱(221) 상에 콘크리트 타설되어 형성될 수 있다.
다음으로 도 6d를 참조하면, 타설된 콘크리트가 양생되어 합성단면이 형성되면 강거더(21)에 도입된 프리스트레스가 제거된다(S140). 즉, 강거더(21)와 일체적으로 제작된 프리캐스트덱(221) 상에 추가적으로 타설된 현장타설부(222)가 경화되어 프리캐스트덱(221)과 일체화된 합성단면이 형성된 다음, 강거더(21)에 도입된 프리스트레스가 제거된다. 또한 도 6a 내지 도 6d 상에는 명확히 도시되지 않았지만, S140 단계 이후에, 프리스트레스 도입에 이용된 정착블록(3) 주변에 콘크리트를 추가적으로 충진하여 지점부 보강이 이루어질 수 있다.
[제4 구현예]
도 7a 내지 도 7f는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 별개로 사전 제작된 하프덱을 현장에서 가설하는 구현예를 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 부분 종단면도이다.
제4 구현예는, 공장에서 강거더와 하프덱을 사전에 합성하여 현장 반입하였던 제3 구현예와 달리, 현장에서 하프덱을 인양하여 강거더와 합성하는 경우이다. 이 경우, 강거더를 기초 상에 거치하고 프리스트레스를 1차적으로 일부 도입한 다음 하프덱을 현장에서 강거더 상에 거치하여 단면 합성하고, 나머지 프리스트레스를 2차적으로 도입하고, 나머지 콘크리트 슬래브를 현장 타설하고, 합성 단면 형성 후 프리스트레스를 해제하는 순서로 진행될 수 있다. 제4 구현예와 같은 다단계 긴장을 통해 가설중 교량의 안전성을 확보하고 효율적인 프리스트레스력을 확보할 수 있다. 또한, 하프덱을 강거더와 별개로 사전 제작하는 경우, 현장에서 하프덱 설치시 강거더와의 합성을 위한 철근을 고려하여 하프덱에 형성되는 통공부를 마련함이 바람직하다. 또한, 하프덱의 통공부는 급속 콘크리트를 활용하여 충진하면 강거더와 하프덱의 단면합성을 빠르게 이룰 수 있다.
도 7a 내지 도 7f를 참조하여, 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 별개로 사전 제작된 하프덱을 현장에서 가설하는 제4 구현예를 설명하면 다음과 같다.
도 7a를 참조하면, 강거더(21)가 기초(1) 상에 거치된다(S110). 이때 제3 구현예와 달리, 기초(1) 상에 거치되는 강거더(1) 상에는 프리캐스트덱(221)이 아직 배치되어 있지 않다. 도 7b를 참조하면, S110 단계에서 거치된 강거더(21)에 대하여 1차적으로 프리스트레스(P1)가 도입된다.
다음으로 도 7c를 참조하면, 강거더(21)에 대하여 1차적으로 프리스트레스(P1)가 도입된 상태에서, 사전 제작된 프리캐스트덱(211)이 강거더(21) 상에 현장 거치되어 강거더(21)와 일체적으로 합성된다. 프리캐스트덱(221)은, S110 단계에서 기초(1) 상에 거치된 강거더(21)에 대하여 1차 프리스트레스가 도입되고 난 다음 현장 거치되어 강거더(21)와 합성되는 하프덱이라 할 수 있다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 별개로 사전 제작된 하프덱을 현장에서 강거더 상에 가설할 때, 하프덱과 강거더를 합성하는 방법 및 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도 및 단면도이다.
강거더(21)와 프리캐스트덱(221)(하프덱)의 합성단면 형성과 관련하여 도 8을 참조하면, 프리캐스트덱(221)은 강거더(21)의 상면에 돌출 형성된 상부 전단연결재(213)와 대응하는 영역에 형성되는 통공부(221a)를 포함할 수 있다. 프리캐스트덱(221)이 강거더(21) 상에 현장 거치된 다음 상부 전단연결재(213)가 위치하는 통공부(221a) 내에 콘크리트를 충진하고 굳힘으로써, 강거더(21)와 프리캐스트덱(221)의 합성이 이루어질 수 있다. 즉 제4 구현예에 있어서, 후술할 현장타설부(222)는 S130 단계에서의 콘크리트 타설을 통해 형성되는 부분 뿐만 아니라, 통공부(221a) 내에 콘크리트 충진되는 충진부(222a)를 포함할 수 있다. 또한, 충진부(222a)에 충진되는 콘크리트로는 급속콘크리트가 활용될 수 있다.
다음으로, 도 7d를 참조하면, 강거더(21)에 대하여 이미 1차 프리스트레스(P1)가 도입된 상태에서 추가적으로 2차 프리스트레스(P2)가 도입된다(S120). 즉, S120 단계의 프리스트레스는, S110 단계에서 프리캐스트덱(221)이 강거더(21)와 합성된 이후 도입되는 2차 프리스트레스라 할 수 있다.
다음으로 도 7e를 참조하면, 1차 및 2차에 걸쳐 프리스트레스(P1+P2)가 도입된 강거더(21) 상에 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트가 추가적으로 타설된다(S130). 즉, 제4 구현예에서, 콘크리트 슬래브(22)는, S130 단계 이전에 제작되는 프리캐스트덱(221)(Precast Deck) 및 S130 단계에서의 콘크리트 타설을 통해 형성되는 현장타설부(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 현장타설부(222)는 프리캐스트덱(221) 상에 콘크리트 타설되어 형성될 수 있다. 아울러, 현장타설부(222)는 앞서 도 8을 참조하여 설명한 충진부(222a)도 포함할 수 있다.
다음으로 도 7f를 참조하면, 타설된 콘크리트가 양생되어 합성단면이 형성되면 강거더(21)에 도입된 프리스트레스가 제거된다(S140). 즉, 강거더(21)와 현장에서 합성된 프리캐스트덱(221) 상에 추가적으로 타설된 현장타설부(222)가 경화되어 프리캐스트덱(221)과 일체화된 합성단면이 형성된 다음, 강거더(21)에 도입된 프리스트레스가 제거된다. 또한 도 7a 내지 도 7f 상에는 명확히 도시되지 않았지만, S140 단계 이후에, 프리스트레스 도입에 이용된 정착블록(3) 주변에 콘크리트를 추가적으로 충진하여 지점부 보강이 이루어질 수 있다.
[제5 구현예]
본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에서 강거더와 별개로 사전 제작된 풀덱(full deck)을 현장에서 가설하는 제5 구현예를 설명한다.
제5 구현예는 콘크리트 슬래브 전체를 공장 제작한 풀덱을 활용하는 경우이다. 이 경우에는 강거더 거치 후 프리스트레스를 선행 도입하고 콘크리트 슬래브를 현장에 거치하여 합성한다.
먼저, 강거더(21)가 기초(1) 상에 거치된다(S110). 다음으로, 거치된 강거더(21)에 대하여 프리스트레스가 도입된다(S120).
다음으로, 프리스트레스가 도입된 강거더(21) 상에 프리캐스트덱(221)이 현장 거치되고, 콘크리트 슬래브(22) 형성을 위한 콘크리트가 타설된다(S130). 여기서, 프리캐스트덱(221)은 S130 단계에서 강거더(21) 상에 현장 거치되어 강거더(21)와 합성되는 풀덱(Full Deck)이라 할 수 있다.
또한, 강거더(21)와 프리캐스트덱(221)(풀덱)의 합성단면 형성과 관련하여 도 8을 참조하여 설명하면, 제4 구현예의 하프덱과 유사하게, 제5 구현예의 프리캐스트덱(221)(풀덱)은 강거더(21)의 상면에 돌출 형성된 상부 전단연결재(213)와 대응하는 영역에 형성되는 통공부(221a)를 포함할 수 있다. S130 단계에서 풀덱에 해당하는 프리캐스트덱(221)이 강거더(21) 상에 현장 거치된 다음, 상부 전단연결재(213)가 위치하는 통공부(221a) 내에 콘크리트를 타설하고 굳힘으로써, 강거더(21)와 풀덱이 합성된 콘크리트 슬래브(22)가 형성될 수 있다. 즉 제5 구현예에 있어서, 현장타설부(222)는 S130 단계에서 통공부(221a) 내에 콘크리트 충진되는 충진부(222a)를 포함할 수 있다. 또한, 충진부(222a)에 충진되는 콘크리트로는 급속콘크리트가 활용될 수 있다.
다만, 제4 구현예의 S130 단계 콘크리트 타설이 하프덱 상에 콘크리트를 타설(도 7e 참조)하여 합성단면을 형성하는 것을 의미하는 반면, 제5 구현예의 S130 단계 콘크리트 타설은 풀덱에 형성된 통공부(221a) 내에 콘크리트를 타설하여 굳힘으로써 합성단면을 형성하는 것을 의미한다. 즉, 제5 구현예에서의 콘크리트 슬래브(22)는, S130 단계 이전에 제작되는 프리캐스트덱(221)(풀덱) 및 S130 단계에서의 콘크리트 타설을 통해 형성되는 현장타설부(222)(충진부)를 포함할 수 있다.
다음으로, 풀덱의 통공부(221a) 내에 타설된 콘크리트가 양생되어 강거더(21)와 풀덱이 합성된 합성단면이 형성되면 강거더(21)에 도입된 프리스트레스가 제거된다(S140). 또한, S140 단계 이후에, 프리스트레스 도입에 이용된 정착블록(3) 주변에 콘크리트를 추가적으로 충진하여 지점부 보강이 이루어질 수 있다.
또한 본원에 의하면, 전술한 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법의 다양한 구현예에 의해 시공된(제조된) 강합성 교량이 제공될 수 있다.
이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법에 대한 검증 결과(해석 결과)를 소개한다.
도 9a 내지 도 9c는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법을 단경간 강합성 교량에 적용하였을 때의 검증 결과(해석 결과)를 도시한 도면이다.
도 9a를 참조하면, 교량연장 50m 단경간의 스틸 박스(Steel Box) 강합성 교량에 대해 구조해석을 수행하였다. 강합성 교량의 구체적인 제원은 2.5m x 2.5m의 1Box 강거더와 폭 6.4m 및 두께 250mm인 콘크리트 슬래브를 갖는 것으로 설정하였다. 가설중 프리스트레스 하중은 3,070kN을 재하하였으며, 강연선으로는 15.2mm 강연선을 17가닥 적용하였다. 이러한 조건 하에서 가설중 프리스트레스를 도입효과에 대해 구조계산을 수행하였다.
도 9b를 참조하면, 50m 단경간 강합성 교량에 대해 가설중 프리스트레스를 도입한 경우, 강거더에 2,200kN의 압축력 및 2,500kN 내외의 부모멘트(자중에 의한 정모멘트를 상쇄하는 부모멘트)가 잔류하게 된다. 이에 따라 동일 조건에서 프리스트레스를 도입하지 않은 일반 강합성 교량에 비해 응력이 하연의 경우 최대 30%이상, 상연의 경우에는 5%이상 저감된다(도 9c 참조). 본 검증결과에 따르면, 고정하중이 지배적인 강합성 교량에 있어서, 본원의 가설중 프리스트레스 도입 방식을 통해 약 10% 내외의 물량절감이 기대된다.
도 10a 내지 도 10c는 본원의 일 실시예에 따른 강합성 교량 시공 방법을 다경간(3경간) 강합성 교량에 적용하였을 때의 검증 결과(해석 결과)를 도시한 도면이다.
도 10a를 참조하면, 교량연장 160m 3경간(50m+60m+50m)의 스틸 박스(Steel Box) 강합성 교량에 대해 구조해석을 수행하였다. 강합성 교량의 구체적인 제원은 2.5m x 2.5m의 1Box 강거더와 폭 6.4m 및 두께 250mm인 콘크리트 슬래브를 갖는 것으로 설정하였다. 가설중 프리스트레스 하중은 3,070kN을 재하하였으며, 강연선으로는 15.2mm 강연선을 17가닥 적용하였다. 이러한 조건 하에서 가설중 프리스트레스를 도입효과에 대해 구조계산을 수행하였다.
도 10b 및 도 10c를 참조하면, 연속교의 경우에는 가설중 프리스트레스 도입으로 인해 강거더의 전경간에 걸쳐 잔류 압축력이 나타났으며, 특히 교량의 응력분포가 압축영역으로 이동하게 되어 중간지점부의 부모멘트 개선효과를 이룰 수 있다. 연속교(연속경간 교량)의 설계에 있어서는, 중간 지점부 상단에서 발생되는 과다한 인장력으로 인해 필요 철근이 많아지거나 D32이상의 시공이 난해한 철근이 필요하게 될 수 있는데, 본원의 가설중 프리스트레스 도입 방식을 통해 이를 개선함으로써 필요철근의 직경을 낮추거나 필요철근량을 줄일 수 있어, 물량 개선 효과 및 시공성 향상 효과를 기대할 수 있다.
한편, 종래의 강합성 교량에서는 단면 저항성능을 향상시키기 위해 부모멘트부에서는 콘크리트 슬래브 측에 상부 강연선을 적용하거나 정모멘트부에서는 강거더 하단부에 하부 강연선을 적용하였다. 이러한 종래의 방법들은 영구적인 프리스트레스력을 도입한 방법으로서, 굳지 않은 콘크리트 타설하는 교량 가설 중에 강거더가 가장 취약해지는 강합성 교량의 문제점에 대한 해결방법이 될 수 없다. 더욱이, 종래와 같이 프리스트레스를 영구적으로 도입하는 경우, 추가 원가나 유지관리 측면에서도 문제점이 있다.
이에 반해, 본원에 따르면, 가설중(합성단면 형성 전) 프리스트레스력을 도입하여 굳지 않은 콘크리트 타설시 강거더의 내하력을 향상시킬 수 있고, 합성단면 형성 후 합성단면에 잔류하는 압축력과 저항 모멘트를 이용하여 강합성 교량 시공 완료 후 강합성 교량에 작용하는 응력 또한 저감시킬 수 있어, 강거더에 요구되는 강재량, 필요철근량 등 자재 물량 및 공사비를 절감하는 효율적인 설계 및 시공이 이루어질 수 있다. 특히, 연속교의 경우 중간지점부의 인장응력이 대폭 낮추어져 연속교의 효율성이 크게 향상될 수 있다. 또한, 본원의 일 구현예에 따르면 가설중 프리스트레스 도입을 위해 콘크리트 보강부를 포함하는 정착블록을 활용하므로, 강거더의 정착부를 별도의 보강재를 추가하여 보강할 필요가 없어 보다 경제적이며, 가설중 프리스트레스 도입을 위해 구비된 정착블록은 향후 교량의 단면강성 향상을 위한 지점 보강시에도 활용 가능한 장점이 있다. 즉, 본원의 일 구현에에 따르면, 가설 중 임시 하중의 도입임을 고려하여, 정착부에 대한 별도의 보강재 추가가 불필요한 콘크리트 정착블록을 적용하고, 임시 하중 도입에 사용된 콘크리트 정착블록에 대한 추가 콘크리트 타설을 통해 지점 보강시에도 활용할 수 있도록 함으로써, 가설중 프리스트레스 도입시 이용되는 구성들의 경제성을 확보하고 활용성을 극대화할 수 있다.
또한, 본원은 가설중 프리스트레스를 도입하였다가 합성단면 형성 후 도입된 프리스트레스를 해제하는 방법이지만, 강합성 교량 시공 완료 후 소정의 시간이 경과하여 교량이 노후화 되거나 외부 손상에 의해 보강이 필요한 경우 해당 위치에 프리스트레스를 다시 도입하면, 영구적인 내하력 보강방법으로도 활용될 수 있는 장점이 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 기초
2: 강합성 거더
21: 강거더
21a: 하부 플랜지
211: 강거더 지점부
211a: 지점 보강부
212: 내부 전단연결재
213: 상부 전단연결재
22: 콘크리트 슬래브
221: 프리캐스트덱
221a: 통공부
222: 현장타설부
222a: 충진부
3: 정착블록
31: 콘크리트 보강부
4: 긴장부재

Claims (13)

  1. 다경간의 연속교 형식의 강합성 교량을 시공하는 방법에 있어서,
    (a) 강거더를 기초 상에 거치하는 단계;
    (b) 거치된 상기 강거더에 대하여 프리스트레스를 도입하는 단계;
    (c) 프리스트레스가 도입된 상기 강거더 상에 콘크리트 슬래브 형성을 위한 콘크리트를 적어도 일부 타설하는 단계; 및
    (d) 타설된 상기 콘크리트가 양생되어 합성단면이 형성되면 상기 강거더에 도입된 프리스트레스를 제거하는 단계,
    를 포함하되,
    상기 (a) 단계 이전에, 상기 기초에 대응하는 강거더의 내부 하면 상에는 강거더 내부 하면에 구비된 내부 전단연결재와 결합되는 콘크리트 보강부를 포함하는 정착블록이 구비되고,
    상기 강거더는, 상기 (b) 단계에서 상기 정착블록에 긴장부재를 정착시켜 도입한 프리스트레스가 상기 (c) 단계에서 타설되는 굳지 않은 콘크리트 중량을 분담함으로써, 가설중 프리스트레스 미도입시에 요구되는 강재량보다 적은 강재량을 가지도록 구비되며,
    상기 정착블록은, 상기 강합성 교량의 각 경간별로 상기 긴장부재가 배치되되, 중간 지점부에서는 상기 강거더의 내부 하면 상에 상기 긴장부재가 상호 중첩 배치되도록 구비되고,
    상기 (d) 단계 이후에, (e) 상기 콘크리트 보강부를 포함하는 강거더 지점부에 콘크리트를 추가 타설하여 지점 보강부를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 (e) 단계에서, 상기 강거더 지점부 중 중간 지점부의 지점 보강부는, 긴장부재가 상호 중첩 배치되도록 구비된 2개의 정착블록 사이 부분에 콘크리트를 충진하여, 상기 2개의 정착블록 각각의 콘크리트 보강부와 일체적으로 결합되는 형태로 형성되는 것인, 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 프리스트레스는,
    상기 (d) 단계에서 프리스트레스가 제거된 이후에도 상기 합성단면에 압축력 및 부모멘트가 잔류하도록 도입되는 것인, 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 슬래브는, 상기 (c) 단계 이전에 제작되는 프리캐스트덱(Precast Deck) 및 상기 (c) 단계에서의 콘크리트 타설을 통해 형성되는 현장타설부를 포함하는 것인, 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프리캐스트덱은, 상기 (a) 단계에서 상기 강거더와 합성된 상태로 상기 기초 상에 거치되는 하프덱(Half Deck)이고,
    상기 현장타설부는, 상기 (c) 단계에서 상기 프리캐스트덱 상에 콘크리트 타설되어 형성되는 것인, 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프리캐스트덱은, 상기 (a) 단계에서 상기 기초 상에 거치된 강거더에 대하여 1차 프리스트레스가 도입되고 난 다음 현장 거치되어 강거더와 합성되는 하프덱이고,
    상기 (b) 단계의 프리스트레스는, 상기 (a) 단계에서 프리캐스트덱이 강거더와 합성된 이후 도입되는 2차 프리스트레스이며,
    상기 현장타설부는, 상기 (c) 단계에서 상기 프리캐스트덱 상에 콘크리트 타설되어 형성되는 것인, 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프리캐스트덱은 상기 강거더의 상면에 돌출 형성된 상부 전단연결재와 대응하는 영역에 형성되는 통공부를 포함하고,
    상기 현장타설부는, 상기 (a) 단계에서 상기 프리캐스트덱이 상기 강거더 상에 현장 거치된 다음 상기 강거더와 합성되도록 상기 상부 전단연결재가 위치하는 통공부 내에 콘크리트 충진되는 충진부를 포함하는 것인, 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 프리캐스트덱은, 상기 (c) 단계에서 강거더 상에 현장 거치되어 강거더와 합성되는 풀덱(Full Deck)인 것인, 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프리캐스트덱은 상기 강거더의 상면에 돌출 형성된 상부 전단연결재와 대응하는 영역에 형성되는 통공부를 포함하고,
    상기 현장타설부는, 상기 (c) 단계에서 상기 프리캐스트덱이 상기 강거더 상에 현장 거치된 다음 상기 강거더와 합성되도록 상기 상부 전단연결재가 위치하는 통공부 내에 콘크리트 충진되는 충진부를 포함하는 것인, 가설중 프리스트레스를 도입한 강합성 교량 시공 방법.
  13. 제1항, 제2항, 및 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법에 의해 시공된 강합성 교량.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106948269A (zh) * 2017-04-25 2017-07-14 杭州之江市政建设有限公司 一种桥梁施工方法
CN113481819A (zh) * 2021-07-16 2021-10-08 黄河勘测规划设计研究院有限公司 一种自锚式悬索桥钢-混结合段及其施工方法
KR102597271B1 (ko) 2023-08-21 2023-11-02 (주)지아이건설 가설공법을 이용한 프리스트레스트 i형강거더 교량의 시공방법 및 이에 의해 시공되는 i형강거더 교량

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080087250A (ko) * 2007-03-26 2008-10-01 김승억 연속교의 프리스트레싱 장치
KR20100089180A (ko) * 2009-02-03 2010-08-12 연세대학교 산학협력단 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더
KR20130095528A (ko) * 2012-02-20 2013-08-28 삼표건설 주식회사 구속콘크리트를 이용한 교량 시공방법
KR101440560B1 (ko) * 2012-09-24 2014-09-17 재단법인 포항산업과학연구원 강합성 바닥판 구조체와 그 시공방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080087250A (ko) * 2007-03-26 2008-10-01 김승억 연속교의 프리스트레싱 장치
KR20100089180A (ko) * 2009-02-03 2010-08-12 연세대학교 산학협력단 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더
KR20130095528A (ko) * 2012-02-20 2013-08-28 삼표건설 주식회사 구속콘크리트를 이용한 교량 시공방법
KR101440560B1 (ko) * 2012-09-24 2014-09-17 재단법인 포항산업과학연구원 강합성 바닥판 구조체와 그 시공방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106948269A (zh) * 2017-04-25 2017-07-14 杭州之江市政建设有限公司 一种桥梁施工方法
CN113481819A (zh) * 2021-07-16 2021-10-08 黄河勘测规划设计研究院有限公司 一种自锚式悬索桥钢-混结合段及其施工方法
KR102597271B1 (ko) 2023-08-21 2023-11-02 (주)지아이건설 가설공법을 이용한 프리스트레스트 i형강거더 교량의 시공방법 및 이에 의해 시공되는 i형강거더 교량

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