KR101826119B1 - 프리캐스트 코어를 이용한 상부구조물을 가지는 사장교의 시공방법 및 그에 의해 시공되는 사장교 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폼 트래블러(F/T)를 이용하여, 거더와 바닥판으로 이루어진 세그먼트(segment)를 현장타설 콘크리트에 의해 순차적으로 연속 제작하여 상부구조물을 구축함으로써 사장교를 시공함에 있어서, 프리캐스트 코어(Precast Core)를 거더의 일부분으로 이용하여 사재(斜材) 케이블로 지지하는 구성을 통하여, 이미 설치되어 있는 세그먼트와 F/T에 과도한 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되는 "프리캐스트 코어를 이용한 상부구조물을 가지는 사장교 및 그 시공방법"에 관한 것이다.
본 발명에서는 선행 세그먼트의 전방에 F/T를 돌출 설치; 프리캐스트 코어의 인양 및 선행 세그먼트의 거더 전방면 밀착 설치; F/T와 프리캐스트 코어의 임시 일체 결합; 사재 케이블과 프리캐스트 코어의 결합 및 사재 케이블에 의한 1차 긴장력 도입; 현장 타설 콘크리트와 프리캐스트 코어에 의한 신규 세그먼트 구축; 사재 케이블의 추가적인 2차 긴장에 의한 신규 세그먼트의 지지 긴장력 도입; 및 F/T와 프리캐스트 코어의 임시 결합 해제의 과정을 포함하는 방법에 의해 상부구조물을 구축하여 사장교를 시공하는 방법과, 이에 의해 시공된 사장교가 제공된다.

Description

프리캐스트 코어를 이용한 상부구조물을 가지는 사장교의 시공방법 및 그에 의해 시공되는 사장교{Cable-Stayed Bridge having Precast Core, and Constructing Method thereof}
본 발명은 사장교 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 하로(下路)형 폼 트래블러(Form Traveller, 이하 "F/T"라고 약칭한다)를 이용하여, 거더와 바닥판으로 이루어진 세그먼트(segment)를 현장타설 콘크리트에 의해 순차적으로 제작하여 연속화시켜서 상부구조물을 구축함으로써 사장교를 시공함에 있어서, 프리캐스트 코어(Precast Core)를 거더의 일부분으로 이용함과 동시에 프리캐스트 코어를 사재(斜材) 케이블로 지지하는 구성을 통하여, 이미 설치되어 있는 세그먼트와 F/T에 과도한 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 "프리캐스트 코어를 이용한 상부구조물을 가지는 사장교 및 그 시공방법"에 관한 것이다.
사장교를 시공함에 있어서, 교축방향(종방향)으로 현장 타설 콘크리트에 의해 세그먼트를 순차적으로 연속하여 시공함으로써 상부구조물을 구축할 수 있다. 대한민국 등록특허 제10-1184773호에는 FCM(Free Cantilever Method) 방식으로 세그먼트를 제작하여 사장교를 시공하는 기술의 일예가 개시되어 있다.
도 1 및 도 2에는 각각 종래 기술에서 F/T(3)를 이용하여, 종방향으로 소정 길이를 가지고 있으며 교축직각방향(횡방향)으로 간격을 두고 한 쌍의 거더(G)가 나란하게 위치하고 한 쌍의 거더 사이에 바닥판(L)이 존재하는 형태의 단면으로 이루어진 세그먼트를 현장 타설 콘크리트로 제작하여 연속화시킴으로써 사장교의 상부구조물을 시공하는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 1 및 도 2에 도시된 상태를 횡방향으로 바라본 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 상태에 후속하여, 이미 제작되어 사재 케이블(C1)에 의해 지지되고 있는 선행 세그먼트(S1)에 연속된 상태로 신규 세그먼트(S2)를 현장타설 콘크리트에 의해 일체 제작한 상태를 보여주는 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4에 도시된 상태에 후속하여, 현장 타설 콘크리트의 양생 후에 신규 세그먼트(S2)에 사재 케이블(C2)을 연결하여 긴장한 상태를 보여주는 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다.
종래 기술에서는 도 1 내지 도 5에 도시된 것처럼, 이미 제작되어 사재 케이블(C1)에 의해 지지되고 있는 선행 세그먼트(S1)의 하부에 F/T(3)를 결합하여 설치하고, 선행 세그먼트(S1)의 전방으로 돌출되어 있는 F/T(3)를 이용하여, 현장 타설 콘크리트에 의해 신규 세그먼트(S2)를 선행 세그먼트(S1)와 연속된 상태로 제작하게 된다. 신규 세그먼트(S2)를 이루는 현장 타설 콘크리트가 양생된 후에, 신규 세그먼트(S2)에 사재 케이블(C2)을 연결하여 긴장함으로써 신규 세그먼트(S2)가 사재 케이블(C2)에 의해 지지되도록 한다.
신규 세그먼트(S2)의 제작이 완료되면 F/T(3)를 이동시켜 신규 세그먼트(S2)의 전방으로 돌출시키고, 위와 같은 과정을 반복하여 새로운 세그먼트를 계속하여 연결된 상태로 일체 형성하여 사장교의 상부구조물을 구축하게 된다.
그런데 이와 같은 종래 기술에서는, 신규 세그먼트(S2)를 이루는 현장 타설 콘크리트가 양생되어 사재 케이블(C2)에 의해 지지되기 전까지는 신규 세그먼트(S2)의 자중이 온전히 F/T(3)에 의해서만 지지되므로, F/T(3)에 요구되는 강성이 매우 크며 그에 따라 F/T(3)의 규모가 커지게 된다. F/T(3)는 선행 세그먼트(S1)에 결합된 상태로 설치되는데, F/T(3)의 규모가 커지게 되면 그만큼 F/T(3)의 제작 및 설치를 위한 비용이 증가될 뿐만 아니라, F/T(3)의 자중도 커지게 되어 선행 세그먼트(S1)에 가해지는 하중도 커지게 된다. 신규 세그먼트(S2)의 자중은 F/T(3)를 통해서 선행 세그먼트(S1)로 전달되는 것이므로, 이와 같이 신규 세그먼트(S2)의 자중이 선행 세그먼트(S1)로 전달되는 것에 더하여, F/T(3)의 규모가 확대됨에 따라 증가된 자중이 선행 세그먼트(S1)에 추가적으로 작용하게 되면, 선행 세그먼트(S1)에는 매우 큰 응력이 발생하게 되는 문제가 있을 뿐만 아니라 F/T(3)가 선행 세그먼트(S1)에 접합되는 부분에 큰 집중 응력이 작용하게 되어 국부적인 파괴의 발생 위험이 크다는 문제가 발생하게 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1184773호(2012. 09. 20. 공고).
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 한 쌍의 거더와 바닥판으로 이루어진 세그먼트를 연속적으로 현장 시공하여 상부구조물을 구축함으로써 사장교를 시공함에 있어서, 세그먼트의 연결 시공과정에서 F/T에 작용하는 하중을 경감함으로써 F/T의 규모 증가를 방지하여 비용을 절감함은 물론이고 선행 세그먼트에 작용하는 응력도 경감하며, 더 나아가 F/T와 선행 세그먼트가 서로 접합되는 부분에서 과도한 집중 응력이 발생하는 것을 방지하여 국부적인 파괴 발생을 예방할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 선행 세그먼트의 전방으로 신규 세그먼트의 제작을 위한 F/T가 돌출되어 설치된 상태에서, 신규 세그먼트의 거더보다 더 작은 단면을 가지도록 프리캐스트 방식으로 사전 제작된 거더 형태의 프리캐스트 코어를 인양하여, 프리캐스트 코어의 후방단부가 선행 세그먼트의 거더 전방면에 밀착되도록 프리캐스트 코어를 F/T 위에 거치하는 단계; F/T와 프리캐스트 코어를 분리 가능하도록 임시로 일체 결합하는 단계; 신규 세그먼트를 지지하기 위한 사재 케이블을 프리캐스트 코어에 관통시키고 1차 긴장 정착하여 프리캐스트 코어에 1차 긴장력을 가하는 단계; 현장 타설 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 코어와 결합되도록 거더와 바닥판을 형성하여 신규 세그먼트를 구축하는 단계; 신규 세그먼트의 콘크리트 양생 후, 사재 케이블을 추가적으로 2차 긴장하여 신규 세그먼트의 지지를 위한 긴장력이 도입되도록 하는 단계; 및 F/T와 프리캐스트 코어의 임시 결합 상태를 해제하고, 또다른 새로운 세그먼트를 제작하도록 F/T를 전방으로 이동시키는 단계를 반복 수행함으로써, 상부구조물을 구축하여 사장교를 시공하는 것을 특징으로 하는 사장교 시공방법이 제공된다.
또한 본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 상기한 사장교 시공방법에 의해 시공되어, 횡방향으로 간격을 두고 한 쌍의 거더가 나란하게 위치하고 한 쌍의 거더 사이에 바닥판이 형성되어 있는 단면을 가지며 종방향으로 연장되어 있는 철근 콘크리트 구조부재의 형태로 세그먼트가 연속적으로 시공되어 상부구조물을 이루고 있는 사장교가 제공된다.
상기한 본 발명의 시공방법 및 그에 의한 사장교에 있어서, 프리캐스트 코어는, 사재 케이블이 관통하여 지나가는 종방향의 전방 영역보다, 사재 케이블이 지나가지 않는 후방 영역이 더 작은 단면을 가질 수 있다.
또한 상기한 본 발명의 시공방법 및 그에 의한 사장교에 있어서, 프리캐스트 코어가 연직방향으로 회전이 가능하도록 프리캐스트 코어의 후방단부와 선행 세그먼트의 거더 전방면은 힌지구조의 형태로 서로 밀착될 수 있다.
본 발명에서는, 선행 세그먼트에 연속하여 현장 타설 콘크리트에 의해 신규 세그먼트가 구축될 때, 아직 현장 타설 콘크리트가 양생되지 않아 사재 케이블에 의한 신규 세그먼트의 지지가 완전히 이루어지지 않은 상태일지라도, 신규 세그먼트의 시공과정에서 F/T에 작용하는 응력이 종래 기술에 비하여 현저하게 작으며, 그에 따라 F/T에 요구되는 강성이 줄어들게 되어 F/T의 규모를 종래 기술보다 크게 감소시킬 수 있게 되고 F/T의 규모 축소를 통한 비용 절감의 장점을 가진다.
이와 같이 본 발명에 의하면 F/T의 규모가 줄어들게 되므로, F/T의 자중에 의해 선행 세그먼트에 가해지는 하중도 줄어들게 되고, 그에 따라 F/T가 선행 세그먼트에 접합되는 부분에서의 집중 응력 발생을 효과적으로 억제하게 되어 국부적인 파괴의 발생 위험을 현저하게 낮출 수 있게 되는 장점도 가진다.
특히, 사장교에서는 신규 세그먼트를 제작하는 과정에서 선행 세그먼트에 작용하게 되는 응력이, 세그먼트의 거더 규모를 설계하고 결정하는데 지배적인 요소가 되는데, 본 발명에서는 위와 같이 신규 세그먼트를 제작하는 과정에서 선행 세그먼트에 작용하게 되는 응력이 줄어들게 되므로, 세그먼트의 거더 규모를 축소할 수 있게 되며, 그에 따라 더욱 경제적인 교량의 시공이 가능하게 되는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 각각 종래 기술에 따라 F/T를 이용하여 세그먼트를 제작하여 사장교의 상부구조물을 시공하는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 4는 종래 기술에서 도 3에 도시된 상태에 후속하여 선행 세그먼트에 연속된 상태로 신규 세그먼트를 현장타설 콘크리트에 의해 일체 제작한 상태를 보여주는 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 5는 종래 기술에서 도 4에 도시된 상태에 후속하여 신규 세그먼트에 사재 케이블을 연결하여 긴장한 상태를 보여주는 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 사장교 시공방법에서 상부구조물을 구축하는 과정에 대한 흐름도이다.
도 7 내지 도 9는 각각 본 발명에 따라 신규 세그먼트의 프리캐스트 코어를 설치하는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 10은 및 도 11은 각각 도 7 내지 도 9에 도시된 상태에 후속하여 프리캐스트 코어를 선행 세그먼트에 접합 설치하고 사재 케이블을 1차 긴장 정착한 상태를 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 12는 도 10에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 13은 도 10의 선 A-A에 따른 개략적인 횡방향 측단면도이다.
도 14 및 도 15는 각각 프리캐스트 코어를 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 16은 본 발명의 시공방법에서 현장 타설 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 코어가 매립되도록 신규 세그먼트를 완성한 상태를 보여주는 도 10에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 17은 도 16의 선 B-B에 따른 개략적인 횡방향 측단면도이다.
도 18은 프리캐스트 코어의 후방영역에 위치하는 도 16의 선 D-D에 따른 개략적인 종방향의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 6에는 본 발명에 따른 사장교 시공방법에서 상부구조물을 구축하는 과정에 대한 흐름도가 도시되어 있다. 도 7 내지 도 9에는 각각 본 발명에 따라 신규 세그먼트(S2)를 구성하는 프리캐스트 코어(1)를 선행 세그먼트(S1)에 접합 설치하는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 10 및 도 11에는 각각 도 7 내지 도 9에 도시된 상태에 후속하여 프리캐스트 코어(1)를 선행 세그먼트(S1)에 접하도록 배치하고 사재 케이블(C2)을 프리캐스트 코어(1)에 결합하여 긴장 정착함으로써 1차 긴장력을 가한 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 12에는 도 10에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있으며, 도 13에는 도 10의 선 A-A에 따른 개략적인 횡방향 측단면도가 도시되어 있다.
우선, 본 발명에 따른 사장교의 상부구조물을 구성하는 세그먼트의 형상을 살펴보면, 도면에 도시된 것처럼 횡방향으로 간격을 두고 한 쌍의 거더가 나란하게 위치하고 한 쌍의 거더 사이에 바닥판이 형성되어 있는 단면을 가지며 종방향으로 연장되어 있는 철근 콘크리트 구조부재의 형태로 상부구조물의 세그먼트가 구성된다. 이러한 세그먼트에서 거더에는 사재 케이블이 관통하여 그 단부가 거더에 정착되고 사재 케이블에 긴장력이 도입되며, 그에 따라 세그먼트가 사재 케이블에 의해 지지되어 있게 된다.
본 발명에 따른 사장교 시공방법에서는, 기본적으로 선행 세그먼트의 전방에 F/T를 돌출 설치; 프리캐스트 코어의 인양 및 선행 세그먼트의 거더 전방면 밀착 설치; F/T와 프리캐스트 코어의 임시 일체 결합; 사재 케이블과 프리캐스트 코어의 결합 및 사재 케이블에 의한 1차 긴장력 도입; 현장 타설 콘크리트와 프리캐스트 코어에 의한 신규 세그먼트 구축; 사재 케이블의 추가적인 2차 긴장에 의한 신규 세그먼트의 지지 긴장력 도입; 및 F/T와 프리캐스트 코어의 임시 결합 해제의 과정을 포함하는 방법에 의해 상부구조물을 구축하게 된다.
구체적으로 도 7 내지 도 13에 예시된 것처럼, 본 발명에 따른 시공방법에서도, 사재 케이블(C1)에 의해 지지되도록 이미 구축이 완료되어 있는 선행 세그먼트(S1)의 전방으로 신규 세그먼트를 일체로 결합하여 연속적으로 구축하기 위하여, 선행 세그먼트(S1)의 하부에 F/T(3)를 결합하여 설치한다. 따라서 선행 세그먼트(S1)의 전방으로 F/T(3)가 돌출되어 있는 상태가 되며, 돌출되어 있는 F/T(3)를 이용하여 신규 세그먼트(S2)를 제작하게 된다. 이를 위하여 선행 세그먼트(S1)의 전방에는, 프리캐스트 코어(1)가 F/T(3) 위에 놓이게 되고, 프리캐스트 코어(1)의 후방단부가 선행 세그먼트(S1)의 거더 전방면에 밀착된 상태로 배치된다.
도 14 및 도 15에는 각각 프리캐스트 코어(1)를 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 프리캐스트 코어(1)는, 설계된 신규 세그먼트(S2)의 종방향 길이에 대응되도록 종방향으로 연장된 빔 형태의 부재로서, 그 단면은 신규 세그먼트(S2)의 거더보다 더 작은 단면을 가지고 있다. 즉, 프리캐스트 코어(1)의 종방향 단면은, 그 횡방향 폭 또는 연직 방향의 높이(두께)가 세그먼트의 거더 단면보다 작은 것이다. 후술하는 것처럼, 프리캐스트 코어(1)는 현장 타설 콘크리트와 결합하여 신규 세그먼트의 거더 일부분을 이루게 된다.
프리캐스트 코어(1)에는 사재 케이블 관통공(10)이 연직 두께 방향으로 사재 케이블의 배치 각도에 맞추어서 경사지게 관통 형성되어 있으며, 후술하는 것처럼 사재 케이블 관통공(10)에 사재 케이블이 관통하게 된다. 사재 케이블은 프리캐스트 코어(1)를 관통한 후 긴장 정착됨으로써 긴장력을 프리캐스트 코어(1)에 가하게 되므로, 프리캐스트 코어(1)에서 사재 케이블이 관통하여 지나가는 부분에서 종방향으로 소정 길이에 해당하는 전방 영역은 충분한 두께와 폭을 유지할 필요가 있다. 그렇지만 사재 케이블이 지나가지 않은 종방향으로의 나머지 영역 즉, 후방 영역에서는 프리캐스트 코어(1)의 두께와 폭이 전방 영역의 크기보다 작아도 무방하다. 프리캐스트 코어(1)는 프리캐스트 방식에 의해 사전 제작된 후 인양되어 F/T(3) 상면에 놓이게 되는데, 취급 및 인양의 용이성을 위해서는 프리캐스트 코어(1)의 크기를 작게 만드는 것이 바람직하다. 따라서 도면에 예시된 것처럼 프리캐스트 코어(1)는, 사재 케이블이 관통하여 지나가는 종방향의 전방 영역보다, 사재 케이블이 지나가지 않는 후방 영역이 더 작은 단면을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 프리캐스트 코어(1)의 형상에 의하면, 프리캐스트 코어(1)의 크기와 중량을 최소화시킬 수 있게 되어, 취급 및 인양작업 등에 있어서 매우 유리하게 된다. 그렇지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 종방향으로 전체 길이에 걸쳐서 프리캐스트 코어(1)의 단면 크기 및 형상이 일정하여도 무방하다.
한편, 후술하는 것처럼 신규 세그먼트(S2)의 구축을 위하여 현장 타설 콘크리트를 타설하였을 때, 현장 타설 콘크리트와 결합하여 견고하게 일체화를 이룰 수 있도록, 프리캐스트 코어(1)의 표면에는 매립부재(15a)가 돌출 구비되는 것이 바람직하다. 매립부재(15a)는 별도의 부재가 프리캐스트 코어(1)에 매립되어 구비될 수도 있지만, 프리캐스트 코어(1)의 내부에 배치된 보강철근의 단부가 표면에 노출되어 매립부재(15a)로서 기능할 수도 있다. 편의상 도 7 내지 도 12에서는 프리캐스트 코어(1)에 매립부재(15a)의 도시를 생략하였고 도 13, 도 14 및 도 15에서 프리캐스트 코어(1)의 매립부재(15a)를 도면에 표현하였다.
한편, 선행 세그먼트(S1)의 전방면에도 매립부재(15b)가 돌출되어 구비되는 것이 바람직하다. 선행 세그먼트(S1)의 매립부재(15b)에 대해서도, 편의상 도 7 내지 도 12에서는 그 도시를 생략하였고, 도 13에서 선행 세그먼트(S1)의 매립부재(15b)를 도면에 표현하였다.
프리캐스트 코어(1)는 후술하는 것처럼 현장 타설 콘크리트에 매립되어 신규 세그먼트(S2)를 이루게 되고, 이렇게 만들어진 신규 세그먼트(S2)는 또다른 후속 신규 세그먼트에 대해 "선행 세그먼트"가 되므로, 후속하는 신규 세그먼트의 현장 타설 콘크리트 부분과의 일체화를 위하여, 프리캐스트 코어(1)의 전방면에도 매립부재(15b)를 돌출시켜 구비하는 것도 바람직하다. 편의상 프리캐스트 코어(1)의 전방면에 구비된 매립부재(15b)는 도 13 및 도 15에만 표현하였으며, 다른 도면에서 도시를 생략하였다.
후술하는 것처럼 신규 세그먼트(S2)의 구축을 위하여 현장 타설 콘크리트를 타설하였을 때, 선행 세그먼트(S1)의 매립부재(15b)는 현장 타설 콘크리트에 매립되며, 이를 통해서 선행 세그먼트(S1)와 현장 타설 콘크리트가 더욱 견고하게 일체화를 이루게 된다. 선행 세그먼트(S1)의 전방면에 구비되는 매립부재(15b) 역시 별도의 부재가 선행 세그먼트(S1)에 매립되어 구비될 수도 있지만, 선행 세그먼트(S1)의 내부에 배치된 보강철근의 단부가 표면에 노출되어 매립부재(15b)로서 기능할 수도 있다.
위와 같이 프리캐스트 콘크리트 거더의 형태로 제작된 프리캐스트 코어(1)는 인양장치(도시를 생략함)에 의해 인양되어, 그 후방단부가 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1) 전방면에 밀착되도록 F/T(3)에 놓이게 된다(도 7 ~ 도 9 참조). 본 발명에서는 이와 같이 신규 세그먼트(S2)를 구성하는 프리캐스트 코어(1)가 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1) 전방에 배치됨에 있어서, 프리캐스트 코어(1)가 연직방향으로 이동하지는 않지만 연직방향으로는 소정 각도 범위에서 회전이 가능하도록 프리캐스트 코어(1)의 후방단부와 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1) 전방면은 힌지구조의 형태로 밀착된다. 이를 위하여 도면에 도시된 실시예의 경우, 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1)에서 전방면에는 오목부(8)가 형성되어 있으며, 프리캐스트 코어(1)의 후방단부면에는 오목부(8)에 대응되는 볼록면(11)이 형성되어 있다(도 13 참조). 따라서 프리캐스트 코어(1)의 후방단부가 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1) 전방면에 밀착될 때, 오목부(8)와 볼록면(11)의 결합에 의해 선행 세그먼트(S1)는 연직방향으로는 이동하지는 않지만, 연직방향으로 소정 각도 범위에서 회전이 가능한 것이다. 물론 도면에는 도시되지는 않았지만, 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1)에서 전방면에는 볼록부를 형성하고 프리캐스트 코어(1)의 후방단부면에는 오목부를 형성하여, 프리캐스트 코어(1)의 후방단부와 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1) 전방면이 힌지구조의 형태로 밀착되도록 할 수도 있다.
프리캐스트 코어(1)의 후방단부와 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1) 전방면이 힌지구조의 형태로 서로 밀착되도록 프리캐스트 코어(1)가 F/T(3) 위에 놓인 상태에서, F/T(3)와 프리캐스트 코어(1)를 임시로 일체 결합한다. 도면에서 부재번호 7은 F/T(3)의 상면에 놓이는 간격재 즉, 스페이서(7)이다.
도면에 예시된 것처럼, 프리캐스트 코어(1)에 연직 방향으로 두께를 관통하도록 체결공(12)을 형성하여, 강봉(31)을 체결공(12)에 관통시켜서 강봉(31)의 하단부에 너트(34)를 결합 고정함으로써 F/T(3)와 프리캐스트 코어(1)를 임시로 일체 결합할 수 있다(도 12 참조). 이러한 구성에서는 너트(34)의 체결을 해제함으로써, 프리캐스트 코어(1)와 F/T(3)를 쉽게 분리할 수 있다. 그러나 F/T(3)와 프리캐스트 코어(1)를 추후 분리 가능하도록 임시로 일체 결합하는 방법은 이에 한정되지 아니하며 기타 다양한 방법을 이용할 수도 있다. 편의상 체결공(12) 및 강봉(31)을 이용한 F/T(3)와 프리캐스트 코어(1)의 임시 결합구성은 도 12에만 도시하였고, 나머지 도 7 내지 도 11, 도 13 내지 도 15에서는 도시를 생략하였다.
이와 같이 프리캐스트 코어(1)가 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1) 전방면에 밀착되고 F/T(3)에 임시로 일체 결합된 상태에서, 프리캐스트 코어(1)의 사재 케이블 관통공(10)에 신규 세그먼트(S2)를 지지하기 위한 사재 케이블(C2)을 관통시킨 후 프리캐스트 코어(1)의 저면에서 사재 케이블(C2)의 단부가 고정되도록 1차로 긴장 정착함으로써, 프리캐스트 코어(1)에 1차 긴장력이 가해지게 한다. 사재 케이블(C2)에 의한 1차 긴장력의 수평분력은, 프리캐스트 코어(1)를 통해, 이와 밀착하고 있는 선행 세그먼트(S1)로 전달된다. 그리고 사재 케이블(C2)에 의한 1차 긴장력의 수직분력은 프리캐스트 코어(1)에 연직상향으로 작용하게 된다. 프리캐스트 코어(1)는 F/T(3)와 일체 결합되어 있으므로, 사재 케이블(C2)에 의해 프리캐스트 코어(1)에 연직상향으로 작용하는 1차 긴장력의 수직분력은 F/T(3)에 대해 휨하중으로 작용하여 F/T(3)에 정(+)모멘트를 발생시키게 된다.
프리캐스트 코어(1)가 F/T(3) 위에 놓이게 되면 프리캐스트 코어(1)의 자중으로 인하여 F/T(3)에 부(-)모멘트를 유발하게 되지만, 이와 같이 프리캐스트 코어(1)에 사재 케이블(C2)을 1차로 긴장 정착하게 되면 프리캐스트 코어(1)의 자중으로 인하여 F/T(3)에 유발되는 부(-)모멘트는 사재 케이블(C2)의 1차 긴장력에 의한 정(+)모멘트에 의해 상쇄되어, F/T(3)에는 프리캐스트 코어(1)의 자중으로 인한 부(-)모멘트가 최소화되거나 전혀 작용하지 않은 상태, 또는 오히려 사재 케이블(C2)의 1차 긴장력으로 인하여 정(+)모멘트가 작용하고 있는 상태가 된다. 따라서 F/T(3)의 규모를 종래 기술의 경우보다 크게 줄일 수 있게 된다. 앞서 설명하였듯이, 사재 케이블(C2)에 의한 1차 긴장력의 수평분력은 프리캐스트 코어(1)를 통해 선행 세그먼트(S1)로 직접 전달되므로, F/T(3)에는 사재 케이블(C2)의 1차 긴장력에 의한 압축응력이 거의 작용하지 않거나 최소로 작용하게 된다.
도 16에는 본 발명의 시공방법에서, 현장 타설 콘크리트(4)를 타설하여 프리캐스트 코어(1)와 일체화되는 형태로 거더(G2)와 바닥판(L2)을 형성하여 신규 세그먼트(S2)를 완성한 상태를 보여주는 도 10에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 17에는 도 16의 선 B-B에 따른 개략적인 횡방향 측단면도가 도시되어 있고, 도 18에는 프리캐스트 코어(1)의 후방영역 위치에 해당하는 도 16의 선 D-D에 따른 개략적인 종방향의 단면도가 도시되어 있다.
사재 케이블(C2)의 1차 긴장이 완료된 후에는, F/T(3)를 이용하여 거푸집을 설치한 후, 도 16 내지 도 18에 도시된 것처럼 현장 타설 콘크리트(4)를 타설하여 프리캐스트 코어(1)와 현장 타설 콘크리트가 일체화되도록 거더와 바닥판을 형성하여 신규 세그먼트(S2)를 제작한다. 프리캐스트 코어(1)의 표면에는 현장 타설 콘크리트와의 일체화를 위한 매립부재(15a)가 구비되어 있으며 선행 세그먼트(S1)의 전방면에도 매립부재(15b)가 돌출되어 구비되어 있으므로, 현장 타설 콘크리트를 타설하게 되면 프리캐스트 코어(1) 및 선행 세그먼트(S1)가 현장 타설 콘크리트(4)와 견고하게 일체화된 형태의 신규 세그먼트(S2)가 구축된다. 이 때, 도면에 예시된 것처럼, 프리캐스트 코어(1)의 하면은 신규 세그먼트(S2)의 거더 하면을 이루게 될 수 있다.
신규 세그먼트(S2)를 위한 현장 타설 콘크리트(4)가 양생되면, 프리캐스트 코어(1)에 정착되어 있던 사재 케이블(C2)을 추가적으로 2차 긴장하여, 신규 세그먼트(S2)의 지지에 필요한 설계 긴장력이 도입되도록 한다. 사재 케이블(C2)의 2차 긴장이 이루어지면, F/T(3)와 프리캐스트 코어(1)의 임시 결합 상태를 해제하고, 또다른 새로운 세그먼트를 제작하도록 F/T(3)를 전방으로 이동시킨다. 이렇게 F/T(3)가 이동되면, 본 발명에 대해 설명하였던 프리캐스트 코어의 설치, F/T와 프리캐스트 코어의 임시 결합, 프리캐스트 코어에 결합된 사재 케이블의 1차 긴장, 현장 타설 콘크리트에 의한 신규 세그먼트의 구축, 사재 케이블의 2차 긴장 및 F/T와 프리캐스트 코어의 임시 결합 해제 등의 일련의 과정을 반복하여 추가적인 새로운 세그먼트를 일체로 연속하여 제작함으로써 상부구조물을 구축하여 사장교를 시공하게 된다.
위에서 살펴본 것처럼 본 발명의 시공방법에서는, F/T(3)와 프리캐스트 코어(1)가 임시 결합된 상태에서 사재 케이블(C2)의 1차 긴장이 이루어지므로 사재 케이블(C2)의 1차 긴장력에 의한 연직 상향의 수직분력이 F/T(3)에 작용하게 되어, F/T(3)에는 프리캐스트 코어(1)의 자중으로 인한 부(-)모멘트가 최소화되거나 전혀 작용하지 않은 상태, 또는 정(+)모멘트가 작용하고 있는 상태가 될 뿐만 아니라, F/T(3)에는 사재 케이블(C2)의 1차 긴장력에 의한 압축응력이 거의 작용하지 않거나 최소로 작용하는 상태가 된다.
이러한 상태에서 현장 타설 콘크리트가 타설되어 신규 세그먼트(S2)가 구축될 때, 아직 현장 타설 콘크리트(4)가 양생되지 않아 사재 케이블(C2)의 2차 긴장에 의한 실질적인 신규 세그먼트(S2)의 지지가 완전히 이루어지 않은 상태일지라도, F/T(3)에 작용하는 응력은 종래 기술에 비하여 현저하게 작으며, 그에 따라 F/T(3)에 요구되는 강성이 줄어들게 되어 F/T(3)의 규모를 종래 기술보다 크게 감소시킬 수 있게 되며 F/T(3)의 규모 축소를 통한 비용 절감 효과를 발휘하게 된다.
또한 본 발명에 의하면 F/T(3)의 규모가 줄어들게 되므로, F/T(3)의 자중에 의해 선행 세그먼트(S1)에 가해지는 하중도 줄어들게 되고, 그에 따라 F/T(3)가 선행 세그먼트(S1)에 접합되는 부분에서의 집중 응력이 발생을 억제하게 되어 국부적인 파괴의 발생 위험을 현저하게 낮출 수 있게 되는 효과를 발휘하게 된다. 특히, 사장교에서는 신규 세그먼트를 제작하는 과정에서 선행 세그먼트에 작용하게 되는 응력이, 세그먼트의 거더 규모를 설계하고 결정하는데 지배적인 요소가 되는데, 본 발명에서는 위와 같이 신규 세그먼트를 제작하는 과정에서 선행 세그먼트에 작용하게 되는 응력이 줄어들게 되므로, 세그먼트의 거더 규모를 축소할 수 있게 되며, 그에 따라 더욱 경제적인 교량의 시공이 가능하게 된다.
1: 프리캐스트 코어
3: F/T (폼 트래블러)
4: 현장 타설 콘크리트
G, G1 : 거더
L: 바닥판
C1, C2: 사재 케이블

Claims (4)

  1. 선행 세그먼트(S1)의 전방으로 신규 세그먼트(S2)의 제작을 위한 F/T(3)가 돌출되어 설치된 상태에서, 신규 세그먼트(S2)의 거더 보다 더 작은 단면을 가지도록 프리캐스트 방식으로 사전 제작되며 강봉(31)의 관통을 위한 체결공(12)이 연직 방향으로 두께를 관통하도록 형성되어 있고 사재 케이블(C2)의 관통을 위한 관통공(10)이 사재 케이블의 배치 각도에 맞추어서 경사지게 두께를 관통하도록 형성되어 있는 거더 형태의 프리캐스트 코어(1)를 인양하여, 프리캐스트 코어(1)의 후방단부가 선행 세그먼트(S1)의 거더 전방면에 밀착되도록 프리캐스트 코어(1)를 F/T(3) 위에 거치하는 단계;
    강봉(31)을 체결공(12)에 연직하게 관통시켜서 강봉(31)의 하단부에 너트(34)를 결합 고정함으로써, F/T(3)와 프리캐스트 코어(1)를 분리 가능하도록 임시로 일체 결합하는 단계;
    신규 세그먼트(S2)를 지지하기 위한 사재 케이블(C2)을 프리캐스트 코어(1)의 관통공(10)에 관통시키고 1차 긴장 정착하여 프리캐스트 코어(1)에 1차 긴장력을 가하여 사재 케이블(C2)에 의한 1차 긴장력의 수평분력은 프리캐스트 코어(1)를 통해, 이와 밀착하고 있는 선행 세그먼트(S1)로 전달되도록 만들고, 사재 케이블(C2)에 의한 1차 긴장력의 수직분력은 프리캐스트 코어(1)에 연직상향으로 작용하게 되도록 만드는 단계;
    현장 타설 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 코어(1)와 결합되도록 거더(G2)와 바닥판(L2)을 형성하여 신규 세그먼트(S2)를 구축하는 단계;
    신규 세그먼트(S2)의 콘크리트 양생 후, 사재 케이블(C2)을 추가적으로 2차 긴장하여 신규 세그먼트(S2)의 지지를 위한 긴장력이 도입되도록 하는 단계; 및
    F/T(3)와 프리캐스트 코어(1)의 임시 결합 상태를 해제하고, 또다른 새로운 세그먼트를 제작하도록 F/T(3)를 전방으로 이동시키는 단계를 반복 수행함으로써, 상부구조물을 구축하여 사장교를 시공하게 되는데;
    선행 세그먼트(S1)의 거더의 전방면에는 오목부(8)가 형성되어 있으며, 선행 세그먼트(S1)의 전방에 놓이는 프리캐스트 코어(1)의 후방단부면에는 오목부(8)에 대응되는 볼록면(11)이 형성되어 있어서, 오목부(8)와 볼록면(11)의 결합에 의해 프리캐스트 코어(1)가 연직방향으로는 이동하지 못한 채 연직방향으로는 회전이 가능하도록 프리캐스트 코어(1)의 후방단부와 선행 세그먼트(S1)의 거더(G1) 전방면이 힌지구조의 형태로 서로 밀착되는 것을 특징으로 하는 사장교 시공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    프리캐스트 코어(1)는, 사재 케이블이 관통하여 지나가는 종방향의 전방 영역보다, 사재 케이블이 지나가지 않는 후방 영역이 더 작은 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 사장교 시공방법.
  3. 삭제
  4. 횡방향으로 간격을 두고 한 쌍의 거더가 나란하게 위치하고 한 쌍의 거더 사이에 바닥판이 형성되어 있는 단면을 가지며 종방향으로 연장되어 있는 철근 콘크리트 구조부재의 형태로 세그먼트가 연속적으로 시공되어 상부구조물을 이루고 있는 사장교로서,
    청구항 제1항 또는 제2항의 시공방법에 의해 시공되는 것을 특징으로 하는 사장교.
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