KR102022083B1 - 복합 지지 구조의 케이블 현수 보도교 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블 현수 보도교 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 교량의 일단부와 타단부에서 각각 형성된 주탑과; 교량의 일단부와 타단부에서 상기 주탑에 비하여 낮은 높이로 형성된 하측 지지대와; 제1새그길이를 형성하는 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 주탑을 연결하는 주케이블과; 상기 제1새그길이보다 더 짧은 제2새그길이를 형성하는 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 하측 지지대를 연결하고, 중앙 영역에서는 상기 주케이블에 비하여 중력 방향으로 상측에 배치되는 지지 케이블과; 상기 지지 케이블에 의해 지지되고 교축 방향을 따라 다수 배치되어, 통행로를 형성하는 발판이 설치되는 프레임과; 상기 주 케이블이 상기 지지케이블에 비하여 중력방향으로 상측에 위치한 현수 영역에서, 상기 주케이블과 상기 프레임을 연결하는 행어 부재와; 상기 주 케이블이 상기 지지케이블에 비하여 중력방향으로 하측에 위치한 상기 중앙 영역에서, 상기 프레임과 상기 주케이블을 연결하는 연결재를; 포함하여 구성되어, 서로 다른 새그 길이를 갖도록 배치된 주케이블과 지지 케이블에 의해 통행로를 지지하는 복합 지지 구조에 의하여, 통행로의 경사 변화를 최소화하여 보행이 어려운 보행자도 쉽게 통행할 수 있고 경관을 해치지 않을 정도의 낮은 높이로 주탑을 형성하는 케이블 현수 보도교 및 그 시공 방법을 제공한다.

Description

복합 지지 구조의 케이블 현수 보도교 {COMPLEX DOUBLE SUPPORTED CABLE SUSPENSION BRIDGE}

본 발명은 보도 현수교에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 경관을 해치는 주탑의 높이를 낮추면서 통행하는 보도의 기울기를 수평에 가깝게 형성하는 복합 케이블 현수 보도교에 관한 것이다.

산이나 계곡에 설치되는 보도 현수교는 구름다리라는 명칭으로 널리 불리고 있다.

일반적으로 산이나 계곡(88)의 양측을 통행하기 위하여 시공되는 보도 현수교(7, 8)는, 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 통행하고자 하는 양측에 콘크리트 블록(10)으로 교대를 설치한 후, 콘크리트 블록(10)에 현수교에 작용하는 하중을 지지하기 위한 주탑(20)을 교대나 계곡(88)에 세우고, 콘크리트 블록(10)이나 지반에 단부가 고정되도록 주케이블(30)을 주탑(20)에 걸쳐지게 설치한 후, 주케이블(20)로부터 행어 케이블(50)을 하방으로 연장하여 콘크리트 블록(10)에 지지대(30a)를 형성하여 사용자가 통행하는 발판(40)을 주케이블(20)에 의해 지지되게 설치된다.

그리고 나서, 발판(40)에 난간 기둥(45)을 설치하고 난간 기둥(60)의 사이로 추락하는 것을 방지하는 안전 펜스(48)를 설치하여, 보도 현수교가 시공된다.

그러나, 도1a에 도시된 바와 같이, 계곡(88)에 주탑을 설치하는 것은 미관을 해칠 뿐만 아니라 높은 비용이 소요되는 문제가 있다. 또한, 도1b에 도시된 바와 같이, 교대에 주탑(20)을 설치하는 것은 교량에 작용하는 수평력을 지지하기 위하여 주탑(20)의 높이(Hx)를 높게 형성해야 하므로 미관을 해치는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 도2에 도시된 케이블 현수 보도교(9)가 제안되었다. 도2에 도시된 종래의 케이블 현수 보도교(9)는, 계곡(88)의 양단부의 교대에 콘크리트 블록(10)을 설치하고, 콘크리트 블록(10)의 지지대(30a)로부터 발판의 양측에 하측 케이블(91)을 설치하고, 난간(45)을 상부를 관통하는 상측 케이블(92)을 설치하여, 상,하측 케이블(91, 92)에 의해 케이블 현수 보도교(9)의 고정하중과 활하중을 지지하도록 구성된다.

일반적으로 케이블에 의해 지지되는 교량은 상하 방향의 하중에 따른 수평력을 양단부에서 지지하는 것이 매우 중요하다. 교량 양단부에 작용하는 수평력은 교량 길이의 제곱과 교량 하중에 비례하고 새그길이(fo)에 반비례하므로, 새그길이(fo)가 '0'에 근접할수록 무한대로 커지는 경향이 있다. 따라서, 도1a 및 도1b에 도시된 보도 현수교(7, 8)은 주탑(20)을 세워 새그길이(fx)를 크게 형성하여 통행로를 거의 수평으로 형성하더라도 교량에 작용하는 수평력을 지지하는 구조로 되어 있다. 그러나, 도1a 및 도1b에 도시된 현수 보도교(7, 8)는 주탑(20)의 높이(Hx)를 과도하게 높게 형성해야 함에 따라 미관을 해치는 문제가 있었다.

이에 반하여, 도2에 도시된 종래의 케이블 현수보도교(9)는 주탑을 형성하지 않음에 따라, 도3에 도시된 바와 같이, 새그 길이(fo)를 충분히 확보해야만 교량 양단부에서의 수평력(Ho)을 지지할 수 있게 된다. 높은 수평력(Ho)을 지지하기 위해서는 교량 양단부의 콘크리트 블록(10)이 과도하게 커지는 문제가 발생될다. 이 뿐만 아니라, 새그 길이(fo)를 충분히 확보하면, 케이블 현수 보도교(9)의 중앙부(A1)는 대체로 완만한 경사를 이루지만, 케이블 현수 보도교(9)의 양단부(A2)는 급격한 경사를 이룰 수 밖에 없는 문제가 생긴다. 더욱이, 교량의 길이가 길어질수록 양단부(A2)에서의 경사는 커지므로 계단을 설치하는 경우도 발생된다. 이 때문에, 종래의 케이블 현수 보도교(9)는 주탑을 형성하지 않는 장점은 있지만, 양단부(A2)에서의 급격한 경사를 피할 수 없으므로, 보행자가 양단부(A2)에서 편안하게 통행하지 못하고 휠체어를 이용하는 사람의 이용이 불가능해지는 단점을 안고 있었다.

따라서, 산이나 계곡(88)에 설치되는 현수 보도교에 있어서, 주변 경관의 시야를 가리는 주탑의 높이를 최소화하면서도 휠체어를 이용하는 사람들에게도 편안하게 통행할 수 있도록 하는 케이블 현수 보도교의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 자연경관에 이질적인 느낌을 주는 주탑의 높이를 최소화하면서 휠체어를 이용하는 사람도 편안하게 통행할 수 있는 케이블 보도 현수교를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 산이나 계곡에 설치되는 케이블 현수 보도교의 통행로의 경사도 변화를 최소화하여, 보행이 원활하지 않은 사람들도 편안하게 통행하면서 주변 경관을 즐길 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 풍하중으로 인해 발생되는 양력으로 인해 케이블 보도 현수교의 요동을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 교량을 통행하는 보행자가 교량 하부를 투시하여 개방감과 생동감을 더 느낄 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 교량의 일단부와 타단부에서 각각 형성된 주탑과; 교량의 일단부와 타단부에서 상기 주탑에 비하여 낮은 높이로 형성된 지지대와; 제1새그길이를 형성하는 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 주탑을 연결하는 주케이블과; 상기 제1새그길이보다 더 짧은 제2새그길이를 형성하는 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 지지대를 연결하고, 중앙 영역에서는 상기 주케이블에 비하여 중력 방향으로 상측에 배치되는 지지 케이블과; 상기 지지 케이블에 의해 지지되고 교축 방향을 따라 다수 배치되어, 통행로를 형성하는 발판이 설치되는 프레임과; 상기 주 케이블이 상기 지지케이블에 비하여 중력방향으로 상측에 위치한 현수 영역에서, 상기 주케이블과 상기 프레임을 연결하는 행어 부재와; 상기 주 케이블이 상기 지지케이블에 비하여 중력방향으로 하측에 위치한 상기 중앙 영역에서, 상기 프레임과 상기 주케이블을 연결하는 연결재를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교를 제공한다.

이는, 교량의 통행로를 형성하기 위한 지지 케이블에 대해서는 제2새그길이(f2)를 작게 형성하고, 교량에 작용하는 하중을 주로 지지하는 주케이블에 대해서는 제1새그길이(f1)를 크게 형성함에 따라, 교량의 통행로를 보다 수평에 가까운 곡률 반경을 갖게 형성하여, 보행이 불편한 사람도 편안하게 통행할 수 있게 하기 위함이다.

또한, 교량에 작용하는 하중을 교대에 설치된 주탑으로부터 하방으로 볼록하게 배치된 주케이블에 의해 지지하면서, 교량의 중앙부에서는 통행로가 주케이블의 상측에 배치됨에 따라, 주탑의 높이를 낮추더라도 주케이블의 제1새그길이(f1)를 충분히 크게 형성하여 높은 하중 지지 능력을 구현할 수 있다.

이에 따라, 교량의 중앙 영역에서는 주케이블이 지지 케이블에 비하여 하측에 위치하고, 교량의 양측에 위치하는 현수 영역에서는 주케이블이 지지 케이블에 비하여 상측에 위치하게 된다. 그리고, 현수 영역에서는 주케이블과 지지 케이블이 행어 부재에 의해 프레임을 매개로 연결되어 지지 케이블의 하중을 주케이블이 분담하며, 중앙 영역에서는 지지 케이블에 의해 지지되는 프레임이 주케이블에 지지되어 지지 케이블의 하중을 주케이블이 분담하게 된다.

이와 같이, 서로 다른 새그 길이를 갖도록 배치된 주케이블과 지지 케이블에 의해 통행로를 지지하는 복합 지지 구조에 의하여, 공용 중에 지지 케이블과 주케이블에 인장 응력이 작용하는 상태가 유지되며, 통행로의 경사 변화를 최소화하고 경관을 해치지 않을 정도의 낮은 높이로 주탑을 형성하는 이점을 얻을 수 있다.

여기서, 상기 연결재는 압축력에 저항할 수 있는 압축 부재로 형성되어, 프레임 및 보행자의 하중 등을 주케이블에 전달하는 효율을 높이는 것이 바람직하다. 상기 연결재는 상기 프레임의 일부로 형성될 수도 있고, 프레임과 별개로 형성되어 프레임에 고정될 수도 있다.

한편, 상측으로 볼록하게 배치되어 중앙 영역의 일부 이상의 상기 프레임에 연결되어 상기 프레임의 상방으로의 변위를 제한하는 윈드 케이블을 더 포함하여, 현수 보도교에 풍하중이 작용하여 상방으로 들리는 양력이 작용하더라도 윈드 케이블에 의해 변위가 제한되게 구성된다.

이 뿐만 아니라, 발판의 일부 이상은 상하 방향으로 관통하는 그레이팅 발판이 구비되어, 양력을 작용하는 공기 유동이 그레이팅 발판을 관통하게 유도함으로써, 현수 보도교에 작용하는 양력의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 프레임의 교축직각방향의 끝단은 뾰족하게 형성되어, 양력을 유도하는 보행로 주변의 발판에 발생되는 와류의 발생을 보다 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 이를 통해, 산악 지형에서 부는 센 바람에도 보행로의 상하 좌우 방향으로의 요동을 억제하여, 풍하중에 대한 저항 능력이 향상되고 안전한 보행을 보장하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기와 같이 주케이블과 지지 케이블의 복합 지지 구조에서 보다 큰 하중을 부담하는 주케이블의 제1새그길이(f1)는 교량의 길이(L)를 기준으로 L/20~L/10로 정해지는 것이 바람직하다. 제1새그길이(f1)가 L/20보다 작으면 지지 케이블에 작용하는 하중을 분담하는 효율이 낮아져 바람직하지 않으며, 제1새그길이(f1)가 L/10보다 크면 주탑의 높이가 과도하게 높아지거나 연결재의 길이가 길어져 시공이 곤란해지기 때문이다.

이 때, 상기 주탑의 높이는 상기 제1새그길이(f1)를 기준으로 f1/4~f1/1.25으로 정해지며, 상기 제2새그길이는 교량의 길이(L)를 기준으로 L/25~L/48로 정해지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 케이블 현수 보도교의 시공 방법으로서, 교량의 일단부와 타단부에서 주탑을 설치하는 주탑설치단계와; 교량의 일단부와 타단부에서 상기 주탑에 비하여 낮은 높이로 지지대를 설치하는 지지대 설치단계와; 제1새그길이를 형성하도록 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 주탑을 연결하여 주케이블을 설치하는 주케이블 설치단계와; 중앙 영역에서는 상기 주케이블에 비하여 중력 방향으로 상측에 배치되고, 상기 중앙 영역으로부터 교량의 단부 사이의 현수 영역에서는 상기 주케이블에 비하여 중력 방향으로 하측에 배치되며, 상기 제1새그길이보다 더 짧은 제2새그길이를 형성하도록 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 지지대를 연결하여 지지 케이블을 설치하는 지지케이블 설치단계와; 상하 방향 성분을 갖고 연장된 연결재를 구비한 다수의 프레임을 교축 방향을 따라 상기 지지 케이블에 지지되게 설치하는 프레임 설치단계와; 상기 현수 영역에서 상기 주케이블과 상기 프레임을 행어 부재로 연결하는 행어부재 설치단계와; 상기 중앙 영역에서 상기 프레임에 상기 주케이블을 연결 고정하는 주케이블 연결단계와; 상기 프레임에 지지되도록 통행로를 형성하는 발판을 설치하는 발판설치단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 현서 보도교의 시공 방법을 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '주케이블'과 '지지 케이블'이라는 용어는 교량의 하중을 인장력으로 지지하는 구조 부재를 지칭하는 것으로 정의하기로 한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 '교축 방향'은 통행로의 방향을 지칭하며, '교축직각방향'은 통행로에 수평 방향으로 수직한 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 그리고, '외측'은 통행로의 중심부를 기준으로 교축직각방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '새그 길이' 및 이와 유사한 용어는 하방으로 볼록한 배치 형태에서 양단부 끝단을 연장하는 가상선으로부터 최대 곡률을 이루는 위치까지의 수직 길이를 지칭하는 것으로 정의한다. 즉, 새그(sag) 길이가 클수록 하방으로 볼록한 곡률이 작은 것이고, 새그 길이가 작을수록 하방으로 볼록한 곡률이 커진다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 상기 지지대는 교대로서 설치된 형태 뿐만 아니라 교대 상에 별도로 설치된 것을 포함한다. 또한, 상기 지지대는 콘크리트를 주재료로 하여 이루어진 철근 콘크리트 블록으로 형성되는 것이 바람직하지만, 강재를 주재료로 하여 프레임 형태로 이루어질 수도 있다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 교량의 중앙 영역에서는 주케이블이 지지 케이블에 비하여 하측에 위치하여 지지 케이블이 지지되는 프레임이 주케이블에 지지되고, 교량의 양측에 위치하는 현수 영역에서는 주케이블이 지지 케이블에 비하여 상측에 위치하여 행어 부재에 의해 프레임을 매개로 지지 케이블의 하중을 주케이블이 분담하는 복합 지지 구조에 의하여, 통행로의 새그 길이를 최소화하여 보행이 불편한 사람도 편안하게 통행할 수 있도록 함과 동시에, 보다 높은 하중 지지 능력을 구현하여 종래에 비해 낮은 처짐량을 허용하는 견고하고 안정적인 구조계를 구현하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 주탑의 높이를 최소화하여 경관의 개방감을 해치지 않아 통행하는 보행자들이 개방감있는 주변 풍경을 즐길 수 있게 하는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 산악지대에서 불어오는 풍하중에 의해 불가피하게 발생되는 양력의 발생량을 줄이고, 양력이 발생되더라도 상하 방향으로의 요동을 줄이는 것에 의해 보행자의 안전하고 편안한 보행을 보장하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 교량을 통행하는 보행자가 교량 하부를 투시하여 개방감과 생동감을 더 느낄 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

도1a는 산이나 계곡에 설치되는 종래의 주탑 지지 형식의 보도 현수교의 구성을 도시한 개략도,
도1b는 또 다른 형태의 종래의 주탑 지지 형식의 보도 현수교의 구성을 도시한 개략도,
도2는 주탑이 없는 종래의 케이블 보도 현수교의 구성을 도시한 개략도,
도3은 도2의 케이블 보도 현수교에 작용하는 수평력을 설명하기 위한 모식도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 지지 구조의 케이블 현수 보도교의 구성을 도시한 정면도,
도5는 도4의 'A'부분의 평면도,
도6은 도4의 케이블 보도 현수교에 작용하는 수평력을 설명하기 위한 모식도,
도7은 도4의 'B'부분의 확대도,
도8은 도4의 'C'부분의 확대도,
도9는 도4의 'D'부분의 확대도,
도10은 도5의 'E'부분의 확대도,
도11은 도4의 절단선 X-X에 따른 횡단면도,
도12a는 도4의 절단선 Y-Y에 따른 횡단면도,
도12b는 도4의 절단선 Y-Y에 대응하는 또 다른 실시 형태의 케이블 보도 현수교의 횡단면도,
도13a 내지 도13e는 도4의 복합 지지 구조의 케이블 현수 보도교의 시공 순서에 따른 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 지지 구조의 케이블 보도 현수교(1)에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 지지 구조의 케이블 보도 현수교(1)는 계곡 등을 가로질러 연결하고자 하는 서로 이격된 2개의 위치의 일단부(E1)와 타단부(E2)에 각각 형성된 주탑(112)과, 주탑(112)을 제1새그길이(f1)를 갖도록 연결하는 주케이블(110)과, 주탑(112)에 비해 낮은 위치에 형성된 중간 지지대(132) 및 하측 지지대(122)와, 하측 지지대(122)의 연결부(124)를 제2새그길이(f2)를 갖도록 연결하는 지지 케이블(120)과, 중간 지지대(132)의 연결부(134)를 동일한 제2새그길이를 갖도록 연결하는 난간 케이블(130)과, 하측 지지대(122)에 비하여 더 낮은 높이의 윈드케이블 지지대(142)로부터 상방으로 볼록한 배치형태로 연결하는 윈드 케이블(140)과, 지지 케이블(120)에 지지되도록 교축 방향을 따라 다수 설치되는 프레임(150)과, 프레임(150)에 지지되게 교축 방향으로 배열되어 통행로를 형성하는 발판(160)을 포함하여 구성된다.

상기 주탑(112)은 상부에 주케이블(110)을 연결하기 위한 연결부(114)가 구비되어 주케이블(110)을 연결 지지한다. 주탑(112)의 높이는 연결부(114)의 높이에 의해 정해지며, 연결부(114)의 높이는 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)에 따라 정해지는데, 도1a 및 도1b에 도시된 종래의 주탑 형식의 현수 보도교(7, 8)에 비해서는 현저히 낮은 높이로 정해진다.

주케이블(110)이 교량의 통행로의 양측에 배치되므로, 도5에 도시된 바와 같이, 교량의 일단부(E1)와 타단부(E2)에 각각 2개씩 주탑(112)이 세워진다. 그리고, 도9에 도시된 바와 같이, 주케이블(110)은 주탑(112)의 연결부(114)에 끝단이 고정되며, 주케이블(110)에 작용하는 수평력을 견디기 위하여 주탑(112)과 지면의 어스 앵커(110z)를 잇는 반력지지 케이블(110a)이 구비된다.

상기 주케이블(110)은 통행로의 양측에 각각 배열되고, 교량의 단부로부터 중앙부로 갈수록 점점 통행로에서의 이격 거리가 짧아지게 배치된다. 즉, 교량 중앙부에서 통행로 중심부로부터 교축직각방향으로의 이격 거리(si)는 교량 단부에서 통행로 중심부로부터 교축직각방향으로의 이격 거리(se)에 비하여 더 작게 형성된다. 이에 따라, 교량 중앙부에서의 교축 직각 방향으로의 강성이 교량 단부에서의 강성에 비하여 더 커져 교량의 좌우 방향의 요동을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 주케이블(110)이 통행로의 양측에 1열로만 배치될 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 도11 및 도12a에 도시된 바와 같이, 주케이블(110)은 통행로의 양측에 수평으로 2열씩 배치된다. 이를 통해, 교축방향을 중심으로 회전하는 요동을 억제할 수 있으며, 교량에 작용하중의 지지 능력을 보다 높일 수 있다. 주케이블(110)은 주탑(112)의 연결부(114)로부터 하방으로 볼록한 형태가 되어 제1새그길이(f1)를 갖게 배치된다.

상기 하측 지지대(122)와 중간 지지대(132)는, 도9에 도시된 바와 같이, 하나의 몸체로 형성되어 지면에 지지되는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 하측 지지대(122)와 중간 지지대(132)가 별개로 지지되게 형성될 수도 있다.

도5에 도시된 바와 같이, 하측 지지대(122)와 중간 지지대(132)는 일정한 폭의 통행로의 양측에 배치되므로, 주탑(112)의 사이에 배치된다. 이에 따라, 지지 케이블(120)과 난간 케이블(130)은 통행로의 양측에 각각 배열되며, 통행로의 양측에 배열된 주케이블(110)에 비하여 통행로로부터 교축직각방향으로의 이격 거리가 더 작게 배치된다.

하측 지지대(122)의 연결부(124)에 지지 케이블(120)의 끝단이 연결되어 고정되고, 중간 지지대(132)의 연결부(134)에 난간 케이블(130)의 끝단이 연결되어 고정된다. 이에 따라, 하측 지지대(122)의 연결부(124)와 중간 지지대(132)의 연결부(134)의 높이 차이는, 대체로 프레임의 횡부재(151)의 두께와 난간 기둥(155)의 높이 차이만큼으로 정해지는 지지 케이블(120)과 난간 케이블(130)의 사이 간격으로 정해지는 것이 바람직하다.

하측 지지대(122)와 중간 지지대(132)는 견고하게 수평력을 지지하기 위하여 콘크리트 블록이 형성되며, 이를 관통하는 어스 앵커(120z)가 지면 깊숙히 고정된다.

상기 지지 케이블(120)은 교량 일단부(E1)의 하측 지지대(122)와 교량 타단부(E2)의 하측 지지대를 하방으로 볼록하여 제2새그길이(f2)를 갖도록 배치되고, 난간 케이블(130)은 교량 일단부(E1)의 중간 지지대(132)와 교량 타단부(E2)의 중간 지지대를 하방으로 볼록하여 제2새그길이(f2)를 갖도록 배치된다.

도11 및 도12a에 도시된 바와 같이, 지지 케이블(120)은 발판(160)이 거치된 상태로 고정되는 프레임(150)의 지지 부재(156)의 발판 지지부(150c)의 저면에 고정되고, 난간 케이블(130)은 프레임(150)에 고정된 난간 기둥(155)의 상단부에 고정된다. 따라서, 프레임(150)의 두께나 난간 기둥(155)의 높이가 일정하게 유지되면, 지지 케이블(120)과 난간 케이블(130)은 대략 평행하게 교량 일단부(E1)와 교량 타단부(E2)를 연결한 상태가 된다.

지지 케이블(120)의 제2새그길이(f2)가 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)에 비하여 작게 형성되고, 주탑(112)의 연결부(114) 높이를 낮게 형성함에 따라, 교량의 중앙 영역(Ac)에서는 주케이블(110)이 지지 케이블(120)에 대하여 중력 방향 하측에 배치되고, 교량의 단부(E1, E2)와 중앙 영역(Ac)의 사이인 현수 영역(Ae)에서는 주케이블(110)이 지지 케이블(120)에 중력 방향 상측에 배치된다.

이와 유사하게, 난간 케이블(130)도 역시 현수 영역(Ae)에서는 주케이블(110)의 중력 방향 하측에 배치되고, 대략 중앙 영역(Ac)에서는 주케이블(110)의 중력 방향 상측에 배치된다.

이에 따라, 교량의 현수 영역(Ae)에서는 주케이블(110)로부터 프레임(150)까지 행어 부재(115)가 경사지게 연결되어, 프레임(150)의 자중 및 프레임(150)에 작용하는 활하중을 주케이블(110)이 분담한다.

여기서, 행어 부재(115)는 인장력이 작용하므로 케이블 형태로 설치될 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 행어 부재(115)는 강봉으로 형성되어 압축력에 대해서도 저항 능력을 발휘한다. 이를 통해, 현수 영역(Ae)에서 풍하중에 의한 좌우 요동이 강봉으로 형성된 행어 부재(115)에 의해 구속되며, 좌우 요동의 변위는 주케이블의 인장 변위로 국한된다. 또한, 교축직각방향을 기준으로 외측에 위치한 주케이블(110)과 내측에 위치한 프레임(150)을 행어 부재(115)가 V자 형태로 경사지게 연결함에 따라, 풍하중 등에 의한 좌우 요동에 따른 수평 변위를 40% 이상 감소시킬 수 있음이 확인되었다. 즉, 교축직각방향으로의 수평력에 대한 변위 제어 효과가 우수해진다.

여기서, 행어 부재(115)가 강봉으로 형성됨에 따라, 주케이블(110)의 연결체(110x)와 행어 부재(115)의 일단이 회전 가능한 힌지부(115h)로 연결되며, 프레임(150)과 행어 부재(115)의 타단이 회전 가능한 힌지부(115h)로 연결되어, 강봉 형태의 행어 부재(115)의 양단부에서 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 행어 부재(115)가 인장력에만 저항하는 케이블로 형성될 수도 있으며, 이 때에는 힌지부 없이 주케이블(110)과 프레임(150)을 연결하도록 구성될 수 있다.

교량의 자중 및 활하중을 지지하는 주케이블(110)과 지지 케이블(120)과 난간 케이블(130)은 모두 동일한 단면으로 형성될 수도 있지만, 하중을 지지하는 효율이 우수한 주케이블(110)이 보다 큰 단면으로 형성되어 보다 높은 하중을 부담하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 지지 케이블(120)과 난간 케이블(130)의 단면에 비하여 주케이블(110)의 단면은 100% ~ 300%만큼 더 큰 단면으로 형성될 수 있다.

상기 윈드 케이블(140)은 교대에 비하여 하측에 배치된 윈드케이블 지지대(142)를 상방으로 볼록하게 배치되게 연결하며, 교량의 중앙 영역(Ac)의 일부 또는 전부의 프레임(150)에 연결 고정된다. 이에 따라, 풍하중에 의하여 교량이 상측으로 들리는 양력이 작용하더라도, 윈드 케이블(140)의 인장 저항에 의하여 교량이 상측으로 이동하는 변위가 물리적으로 제한된다.

상기 프레임(150)은 통행로가 형성되는 발판(160)을 지지하며, 교축 방향을 따라 다수 배치된다. 도10에 도시된 바와 같이, 프레임(150)은 평면도를 기준으로 사각 틀을 이루며, 교축직각방향으로 연장 형성된 횡부재(151)가 교축 방향으로 이격되게 2개 배치되고, 교축 방향으로 이격된 횡부재(151)를 다수의 종부재(153)로 연결한 형태로 형성된다. 도면에 도시된 실시예에서는 교축직각방향으로 연장된 지지 부재(156)가 교축 방향으로 이격된 횡부재(151)의 사이에 구비된다.

여기서, 난간 기둥(155)은 횡부재(151)와 지지 부재(156)에 모두 고정 설치된다. 그리고, 종부재(153)는 발판(160)을 고정하거나 지지하는 데에 사용될 수 있다. 지지 부재(156)는 주케이블(110) 및 지지 케이블(120)과 연결되는 데 사용된다.

도면에 도시된 실시예에서는 주케이블(110)과 지지 케이블(120)이 연결되는 지지 부재(156)가 서로 이격된 횡부재(151)의 사이에 배치된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 지지 부재(156)의 전부 또는 일부를 지지 부재(156)로 치환하여 주케이블(110)과 지지 케이블(120)이 연결되게 구성될 수도 있다. 또한, 도면에 도시된 실시예에서는 지지 부재(156)에 주케이블(110)과 지지 케이블(120)이 모두 설치된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 지지 부재(156)가 2개 이상 구비되고 이들에 주케이블(110)과 지지 케이블(120) 중 어느 하나씩만 연결되게 구성될 수도 있다.

여기서, 프레임(150)은 주케이블(110) 및 지지 케이블(120)에 연결되어 지지되기 이전에, 횡부재(151)와 종부재(153)와 난간 기둥(155)과 지지 부재(156)와 안전 펜스(133)가 미리 조립될 수 있다. 여기서, 난간 기둥(155)들 사이에 고정된 안전펜스(133)는 통행하는 보행자의 추락을 방지한다. 이에 더하여, 프레임(150)에 발판(160)이 설치된 설치 유닛(99)으로서 미리 미리 지상에서 조립된 후에, 윈치 등으로 지지 케이블(120)을 따라 설치 유닛(99)을 이동시켜 정해진 위치로 위치시켜 설치할 수도 있다.

한편, 프레임(150)의 지지 부재(156)는 교량의 위치 별로 그 형상과 치수가 변동된다. 도11 및 도12a에 도시된 바와 같이, 프레임(150)의 지지 부재(156)는 현수 영역(Ae)에서는 직선 형태로 수평 연장되어 발판을 지지하는 발판 지지부만으로 형성된다. 이에 반하여, 중앙 영역(Ac)에서는 수평 연장되고 발판(160)을 지지하는 발판 지지부(150c)와, 발판 지지부(150c)의 단부로부터 교축직각방향으로 경사지게 하향 연장되는 경사부(150u)와, 경사부(150u)의 단부로부터 교축직각방향으로 수평 연장된 연장 끝단부(150e)로 형성된다.

그리고, 프레임(150)의 횡부재(151) 및 지지 부재(156)의 교축 직각 방향의 끝단부는 뾰족한 첨단부(150v)로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 횡방향에서 불어오는 바람이 첨단부(150v)에 부딪히지 않고 그 상하 방향으로 매끄럽게 유동하도록 유도함으로써, 풍하중에 의해 양력을 발생시키는 와류의 풍량을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 위치별 프레임(150)의 형상이 변동함에 따라, 프레임(150)에 연결되는 케이블의 위치 및 종류는 교량의 위치 별로 차이가 있다.

먼저, 현수 영역(Ae)에서는 주케이블(110)이 지지 케이블(120)의 상측에 배치되어 행어 부재(115)로 연결된다. 즉, 도11에 도시된 바와 같이, 프레임(110)의 난간 기둥(155) 상단부에 위치한 수용부(130x)에는 난간 케이블(130)이 관통하여, 교량의 하중의 일부를 난간 케이블(130)이 부담한다. 그리고, 난간 케이블(130)이 관통하는 위치로부터 교축직각 외측 방향으로 이격된 위치의 프레임(150)의 지지 부재(156)의 저면에는 수평 방향으로 이격된 2열씩의 지지 케이블(120)이 수용부(120x)를 관통하여, 교량 하중의 일부를 지지 케이블(120)이 부담한다. 그리고, 지지 케이블(120)이 관통하는 위치로부터 교축직각 외측방향으로 이격된 위치의 프레임(150)의 지지 부재(156)의 상면에는 행어 부재(115)가 연결되어, 교량 하중의 일부를 행어 부재(115)를 매개로 주케이블(110)이 부담한다.

한편, 중앙 영역(Ac)에서는 주케이블(110)이 지지 케이블(120)의 하측에 배치되어 연결재(158)에 의해 프레임(150)에 연결된다. 여기서, 도12b에 도시된 바와 같이, 연결재(158)는 프레임과 마찬가지로 강재로 형성되며, 적어도 압축력에 저항할 수 있는 구조 부재로 형성되는 것이 바람직하다. 연결재(158)는 프레임(150)과 동일한 I, H, 박스 등 다양한 단면의 형강 형태로 형성될 수도 있으며, 일부 이상이 강봉이나 중공관 형태 등 압축력에 저항할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수도 있다.

도면에 도시되지 않았지만, 연결재(158)는 길이 조절 가능하게 형성될 수도 있다. 예를 들어, 연결재를 이루는 제1연결재와 제2연결재가 턴버클 형태로 나사의 조임 길이를 조절하는 것에 연결재의 전체 길이가 조절될 수도 있고, 제1연결재와 제2연결재에 다수의 관통공이 형성된 상태에서 이들 관통공들 중 선택된 관통공에 볼트 체결하는 것에 의해 연결재의 전체 길이가 조절될 수도 있다.

이를 통해, 발판(160)을 통해 전달되는 하중과 프레임(150)의 자중이 연결재(158)를 통해 주케이블(110)로 전달되어, 주케이블(110)에 의해 하중을 분담시킬 수 있게 된다. 도12b에 도시된 실시예에서는 연결재(158)가 직선 형태로 평행 연장된 프레임에 결합된 형태로 형성되지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 도12a에 도시된 바와 같이 경사부(150u)와 연장 끝단부(150e)로 이루어지는 연결재가 프레임(150)의 일부로서 일체 형성될 수도 있다.

즉, 본 발명에 따른 프레임(150)은, 발판을 지지하는 발판 지지부 등이 형성된 지지 부재(156)에 부가하여, 프레임(150)에 작용하는 하중에 대하여 압축력에 저항하는 재질로 주케이블(110)에 전달할 수 있는 연결재(158)와 결합될 수도 있고, 연결재(158)를 프레임의 일부로서 포함하는 다양한 형상과 결합을 모두 포함한다. 즉, 연결재(158)는 프레임(150)과 별도의 부재일 수도 있으며, 프레임(150)의 일부를 형성할 수도 있다.

한편, 도4에 도시된 바와 같이, 중앙 영역(Ac)에서도 주케이블(110)과 지지 케이블(120)의 사이 간격이 변동하므로, 이에 따라 프레임(150)의 지지 부재(도12a의 156) 또는 연결재(도12b의 158)의 형상이 변동한다. 예를 들어, 교량의 일단부(E1)와 타단부(E2)의 높이가 동일한 경우에는 교량의 정중앙부임)에서 연결재(도12b의 158)의 상하 길이 또는 경사부(도12a의 150u)의 상하 길이가 가장 길게 정해지며, 이로부터 멀어질수록 이들의 상하 길이는 점점 짧아진다.

도12a 및 도12b에 도시된 바와 같이, 중앙 영역(Ac)에서의 케이블 지지 구조는, 프레임(110)의 난간 기둥(155) 상단부에 위치한 수용부(130x)에 난간 케이블(130)이 관통하여, 교량의 하중의 일부를 난간 케이블(130)이 부담한다. 그리고, 난간 케이블(130)이 관통하는 위치로부터 교축직각 외측 방향으로 이격된 위치의 프레임(150)의 지지 부재(156)의 저면에는 2열씩의 지지 케이블(120)이 수용부(120x)를 관통하여, 교량 하중의 일부를 지지 케이블(120)이 부담한다. 즉, 지지 케이블(120)과 난간 케이블(130)이 프레임(150) 및 난간 기둥(155)에 연결되는 구조는 중앙 영역(Ac)과 현수 영역(Ae)이 동일하거나 매우 유사하다.

다만, 주케이블(110)이 지지 케이블(120)의 하측에 배치되므로, 프레임(150)의 지지 부재(156)의 연장 끝단부(도12a의 150e) 또는 연결재(158)의 끝단부가 교축직각 외측방향 및 하측 방향으로 이격된 위치까지 연장 형성되어, 주케이블(110)이 연장 끝단부(150e)의 저면에 위치한 수용부(110x)를 관통한다. 이를 통해, 중앙 영역(Ac)에서도 프레임(150)은 주케이블(110)에 지지된다.

그리고, 도4에 도시된 바와 같이, 윈드케이블 지지대(142)를 연결하는 윈드 케이블(140)이 중앙 영역(Ac)의 프레임(150)의 일부의 경사부(도12a의 150u) 또는 연결재(도12b의 158)의 수직연장부의 저면에서 수용부(140x)를 관통한다. 이에 따라, 도12a에 도시된 바와 같이, 현수 보도교에 풍하중(W)이 작용하여 교량을 상측으로 들어올리는 양력(FL)이 작용하더라도, 윈드 케이블(140)에 의해 상측으로의 변위가 구속(R)되므로, 보도 현수교(1)의 통행로가 상하 방향으로 요동하는 것을 최소화한다. 이를 통해, 보행자의 안전하고 안정적인 통행을 가능하게 한다.

상기 발판(160)은 프레임(150)의 종부재(153)에 의해 지지되며, 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 발판(160)은 목재, 금속재, 플라스틱재, 수지재, 강화유리 등 다양한 재질의 포장면을 형성할 수 있으며, 발판의 일부는 격자 형태로 상하 관통부가 구비된 그레이팅 발판을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도11 내지 도12c에 예시된 바와 같이, 발판(160)은 교축직각방향으로 3개로 분할 형성될 수 있으며, 발판 중앙부(160c)는 상하 관통하는 그레이팅 발판으로 형성되고, 그 양측의 발판 가장자리부(160e)는 투시할 수 없는 목재 발판으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 그레이팅 발판을 포함하여 발판이 형성되면, 도12b에 도시된 바와 같이, 풍하중에 의한 양력(FL)이 발생되더라도, 그레이팅 발판에 의해 상하 관통하는 유동(Uw)이 허용되므로, 양력(FL)의 크기를 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 그레이팅 발판은 교량을 통행하는 보행자가 발판 아래를 투시할 수 있으므로 개방감과 스릴감을 느끼게 하는 효과도 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 현수 보도교(1)는, 주케이블(110)과 지지 케이블(120) 및 난간 케이블(130)이 하방으로 볼록하게 배치되어 모두 인장력이 작용하는 상태로 설치된다.

특히, 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)가 지지 케이블(120)의 제2새그길이(f2)에 비하여 훨씬 크게 형성되므로, 주케이블(110)은 교량에 작용하는 하중의 많은 비중을 분담한다. 다시 말하면, 주케이블(110)은 교량에 작용하는 하중을 지지

즉, 본 발명은, 교량의 통행로를 형성하면서 교량 하중의 일부를 부담하는 지지 케이블(120)에 대해서는 종래 케이블 교량(9)의 새그 길이(fo)에 비하여 더 작은 제2새그길이(f2)를 형성하여 통행로의 곡률반경을 크게 하여 완만한 경사만으로 이루어지도록 하고, 교량의 하중을 분담하여 지지하는 주케이블(110)에 대해서는 제1새그길이(f1)를 크게 형성하여 교량의 하중의 지지 분담율을 크게 높이면서 교량 양단부(E1, E2)에서 작용하는 수평력의 크기(H1+H2)를 현저히 줄이는 복합 지지 구조를 구현한 것이다.

동일한 제원을 갖는 도3에 도시된 종래의 케이블 현수 보도교(9)와 본 발명에 따른 복합 지지 구조의 케이블 현수 보도교(1)의 수평력과 처짐량을 대비하면 표1과 같다.

구 분		기 존	개발공법
구조물 제원		L=300.0m / B=1.5m / 새그길이(Sag) 25:1
케이블	제 원	SC-Strand Φ5.2 (7연선)
	탄성 계수	1.94*107 tf/㎡
활하중	하 중	3.0kN/㎡
	수평력	4300kN	3500kN
	처 짐	3.5m	2.6m
풍하중	기본풍속	40m/s
	수평력	560kN	500kN
	변 위	3.8m	2.1m

여기서, 본 발명은 주케이블(110)과 지지 케이블(120)의 평균 새그길이가 L/25로 정한 것이다. 그 결과, 본 발명에 따른 복합 지지 공법은 종래 공법에 비하여 공용 중 발생하는 교대에서의 수평력을 20%이상 감소시키며, 처짐량을 30%이상 감소시키는 것이 확인되었다. 즉, 본 발명은 수평력을 지지하기 위한 콘크리트 블록의 사용량과 어스 앵커의 사용량을 종래에 비하여 줄여 시공이 편리하며, 처짐량이 30%이상 감소되어 보다 안정적인 구조계를 구현하는 효과가 얻어진다.

이는, 수평력은 새그길이에 비례하고 처짐량은 케이블에 발생되는 장력에 비례하는 데, 수평력이 작아지면 케이블 장력이 작아지고, 이에 따라 처짐량도 작아지기 때문이다. 또한, 수평력이 작아지면, 교량의 일단부(E1)와 타단부(E2)에 설치되는 교대의 어스 앵커(110z, 120z)의 개수가 작아지고, 이에 따라 콘크리트 블록으로 형성되는 교대의 크기도 작아진다. 일반적으로 케이블 현수 보도교가 산악지역 등 시공이 열악한 지역에 시공되는 것을 고려하면, 콘크리트 블록으로 형성되는 교대의 크기가 작아지는 것은 주변 환경을 보호하는 측면과 시공성 측면에서 매우 유리한 것이다.

또한, 케이블 현수 보도교(1)의 처짐량이 작아지는 것은 보행자가 통행하는 사용성이 훨씬 우수하다는 것을 나타낸다. 즉, 케이블 현수 보도교(1)가 심하게 출렁거리면 노약자들의 이용이 어려우며 보행중 넘어져 다칠 가능성을 낮추어 안전한 보행을 보장하는 효과가 있다. 더욱이, 본 발명은 통행로를 형성하는 발판(160)이 작은 제2새그길이(f2)를 갖는 지지 케이블(120)의 궤적에 의해 정해지므로, 종래에 비하여 보다 작은 경사를 이루므로 보행이 불편한 사람들의 통행이 원활해지는 이점도 얻을 수 있다.

또한, 서로 다른 새그 길이(f1, f2)를 갖도록 주케이블(110)과 지지 케이블(120)에 의해 교량을 지지하는 복합 지지 공법을 통해, 공용 중에 지지 케이블(120)과 주케이블(110)에 인장 응력이 작용하는 상태가 유지되며, 통행로의 경사 변화를 최소화하면서도 양단부에서의 수평력(도6에서의 H1과 H2의 합력)을 종래에 비하여 줄임으로써, 보행이 편리하고 시공성이 우수하며 교대의 시공이 보다 간편하고 친환경적인 이점을 얻을 수 있다.

한편, 지지 케이블(120)의 제2새그길이(f2)는 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)에 비하여 작게 정해지고, 수평력은 새그길이에 반비례하므로, 주케이블(110)과 지지 케이블(120)의 각 수평력의 합력(H1+H2)은 보다 큰 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)에 의해 지배적으로 정해진다. 즉, 지지 케이블(120)의 제2새그길이(f2)의 변화에 따른 수평력 변화는 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)의 변화에 따른 수평력 변화에 비하여 영향이 작다.

여기서, 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)는 교량의 길이(L)의 1/10배~1/20배로 정해지는 것이 바람직하다. 제1새그길이(f1)가 클수록 교량의 하중을 분담하는 비율이 높아지고 수평력이 작아지는 효과가 얻어지지만, L/10보다 더 크게 형성하면 중앙 영역(Ac)에서 지지 케이블(120)과 주케이블(110)의 상하 간격이 과도해져 프레임(150)의 경사부(150u) 또는 연결재(158)의 길이가 너무 길어지므로 시공성과 경제성 측면에서 바람직하지 않다. 그리고, 제1새그길이(f1)가 L/20보다 작으면, 주케이블(110)의 양단부에서 작용하는 수평력이 커지므로, 교대의 콘크리트 블록의 크기를 줄이는 효과가 작아지므로 바람직하지 않다.

이 때, 주케이블(110)이 고정되는 주탑(112)의 연결부(114)의 높이는 제1새그길이(f1)에 따라 정해지며, f1/4~f1/1.25로 정해지는 것이 바람직하다. 주탑 연결부(114)의 높이가 제1새그길이(f1)의 1/4배보다 더 작으면, 주탑(112)의 시공비에 비추어 주탑 연결부(114)의 높이만큼 제1새그길이(f1)를 증대시키는 효과가 미미하고, 주탑 연결부(114)의 높이가 제1새그길이(f1)의 1/1.25배보다 더 크면, 주탑(112)의 높이가 보행자의 시야를 가릴 정도로 높아지므로 바람직하지 않다.

한편, 지지 케이블(120)의 제2새그길이(f2)는 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)에 비하여 덜 민감하게 수평력(H1+H2의 합력)에 영향을 미친다. 제2새그길이(f2)는 교량의 길이(L)의 L/48~L/25정도로 정해진다. 제2새그길이(f2)가 L/48보다 작으면 0에 근접하면서 전체 수평력에 미치는 영향이 커지므로 바람직하지 않고, 제2새그길이(f2)가 L/25보다 커지면 통행로의 양단부의 경사도가 커져 보행이 불편한 노약자의 원활한 보행을 보장하기 어려우므로 바람직하지 않다. 난간 케이블(130)도 지지 케이블(120)의 제2새그길이(f2)에 따라 새그 길이가 정해진다.

예를 들어, 교량의 길이(L)가 60m인 경우에, 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)는 L/15인 4m 정도로 정해질 수 있으며, 이 때 주탑 연결부(114)의 높이는 f1/2인 2m로 낮게 정해지며, 통행로와 평행하게 배열되는 지지 케이블(120)의 제2새그길이(f2)는 L/35인 1.7m로 매우 완만한 곡률로 형성되면서, 교량 양단부에서 작용하는 수평력의 크기를 줄일 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 주탑(112)의 높이가 주변 경관을 해치지 않는 낮은 범위로 유지되면서도, 주탑(112)에 양끝단이 고정되는 주케이블(110)은 주탑의 높이만큼 제1새그길이(f1)를 더 크게 확보하여, 주케이블(110)에 작용하는 수평력(H1)의 크기를 크게 낮출 수 있으며, 이에 따른 처짐량도 줄임으로써, 교대의 시공이 용이하고 친환경적이고, 보행이 불편한 사람도 수월하게 통행할 수 있는 큰 곡률의 통행로를 형성하며, 풍하중 등에 의한 하중에도 요동량이 최소화되어 안정적인 보행을 가능하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 지지 구조의 케이블 보도 현수교(1)의 시공 방법을 순차적으로 상술한다.

단계 1: 먼저, 도13a에 도시된 바와 같이, 강이나 계곡(88)을 사이에 두고 시공하고자 하는 이격된 2군데의 교량 양단부의 위치에 주탑(112)과 중간 지지대(132)와 하측 지지대(122)를 설치한다. 그리고, 이보다 낮은 지표면에 윈드 케이블(140)의 설치를 위한 윈드케이블 지지대(142)도 함께 설치한다.

상기 지지대는 케이블에 작용하는 인장력에 따른 수평 반력(수평력)을 견딜 수 있도록 어스 앵커에 의해 견고하게 지면에 고정된다.

단계 2: 그리고 나서, 도13b에 도시된 바와 같이, 교량 일단부(E1)의 주탑(112)으로부터 교량 타단부(E2)의 주탑(미도시)로 주케이블(110)을 연결하고, 교량 일단부(E1)의 하측 지지대(122)으로부터 교량 타단부(E2)의 하측 지지대(미도시)로 지지 케이블(120)을 연결하고, 교량 일단부(E1)의 중간 지지대(122)으로부터 교량 타단부(E2)의 중간 지지대(미도시)로 난간 케이블(130)을 연결한다.

예를 들어, 교량의 일단부(E1)에 케이블(110, 120, 130)을 감아놓고, 케이블(110, 120, 130)의 끝단을 작업자나 미리 설치해놓은 와이어를 따라 강이나 계곡을 너머로 헬기 등을 이용하여 옮기는 것에 의해 행해질 수 있다.

이 때, 중앙 영역(Ac)에서는 지지 케이블(120)이 주케이블(110)에 비하여 중력 방향으로 상측에 배치되고, 현수 영역(Ae)에서는 지지 케이블(120)이 주케이블(110)에 비하여 중력 방향으로 하측에 배치되도록 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)와 지지 케이블(120)의 제2새그길이(f2)가 정해진다. 바람직하게는, 주케이블(110)의 제1새그길이(f1)는 교량 길이(L)를 기준으로 L/10~L/20의 범위로 정해지고, 지지 케이블(120) 및 난간 케이블(130)의 제2새그길이(f2)는 교량 길이(L)를 기준으로 L/25~L/48로 정해지며, 주탑 연결부(114)의 높이(H)는 f1/4~f1/1.25로 정해지도록 한다.

단계 3: 그리고 나서, 주케이블(110) 및 지지 케이블(120)에 연결되어 지지되기 이전에, 횡부재(151)와 종부재(153)와 난간 기둥(155)과 지지 부재(156)와 안전 펜스(133)가 미리 조립된 프레임(150)에 발판(160)을 설치한 설치 유닛(99)을 미리 지상에서 준비한다.

여기서, 프레임(150)은, 중앙 영역(Ac)에서, 별도의 연결재(158)가 결합된 형태(도12b)일 수도 있고, 하나의 프레임 몸체만으로 이루어진 형태일 수도 있다.

그 다음, 도13c에 도시된 바와 같이, 프레임(150)의 수용부(120x, 130x)에 지지 케블(120)과 난간 케이블(130)이 관통하게 한 상태에서, 윈치 등을 이용하여 설치 유닛(99)을 정해진 설치 장소로 이동(99d)시킨다.

이 과정을 거치면, 교량 전 구간에 걸쳐 프레임(150)이 설치된다.

단계 4: 단계 3과 동시에 또는 단계 3이 행해진 이후에, 도13d에 도시된 바와 같이, 현수 영역(Ae)에서는 프레임(150)과 주케이블(110)을 강봉으로 형성된 행어 부재(115)로 힌지 연결하고, 중앙 영역(Ac)에서는 프레임(150)의 연장 끝단부(150e)의 수용부(110x)에 주케이블(110)이 관통하도록 연결한다.

이를 통해, 프레임(150)은 난간 케이블(130)과, 지지 케이블(120)과, 주케이블(110)에 의해 지지된 상태가 되며, 서로 다른 3개의 높이에서 케이블에 연결 지지됨에 따라 통행로 방향을 중심으로 회전하는 변위가 케이블에 의해 제한되어 안정된 보행이 가능해진다.

단계 5: 그리고 나서, 도13e에 도시된 바와 같이, 윈드 케이블(140)이 중앙 영역(Ac)의 일부 프레임(150)의 수용부(140x)를 관통하고, 상방으로 볼록한 형태의 궤적으로 윈드케이블 지지대(142)를 잇는 것에 의해 윈드 케이블(140)을 설치한다.

이를 통해, 도12a에 도시된 바와 같이, 풍하중(w)에 의한 양력(FL)이 교량의 바닥면에 작용하더라도, 교량이 상방으로 들리는 변위가 윈드 케이블(140)의 인장 저항에 의해 제한됨에 따라, 교량을 통행하는 동안에 상하 방향의 요동을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

1: 복합 지지 구조의 케이블 보도 현수교
110: 주케이블 112: 주탑
120: 지지 케이블 122: 하측 지지대
130: 난간 케이블 132: 중간 지지대
140: 윈드 케이블 142: 윈드케이블 지지대
150: 프레임 151: 횡부재
153: 종부재 156: 지지 부재
158: 연결재 160: 발판

Claims (21)

1. 교량의 일단부와 타단부에서 각각 형성된 주탑과;
   교량의 일단부와 타단부에서 상기 주탑에 비하여 낮은 높이로 형성된 하측 지지대와;
   제1새그길이를 형성하는 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 주탑을 연결하는 주케이블과;
   상기 제1새그길이보다 더 짧은 제2새그길이를 형성하는 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 하측 지지대를 연결하고, 중앙 영역에서는 상기 주케이블에 비하여 중력 방향으로 상측에 배치되는 지지 케이블과;
   상기 지지 케이블에 의해 지지되고 교축 방향을 따라 다수 배치되어, 통행로를 형성하는 발판이 설치되는 프레임과;
   상기 주 케이블이 상기 지지케이블에 비하여 중력방향으로 상측에 위치한 현수 영역에서, 상기 주케이블과 상기 프레임을 연결하는 행어 부재와;
   상기 주 케이블이 상기 지지케이블에 비하여 중력방향으로 하측에 위치한 상기 중앙 영역에서, 상기 프레임과 상기 주케이블을 연결하는 연결재를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 연결재는 압축력에 저항할 수 있는 압축 부재인 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 연결재는 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 연결재는 상기 프레임의 일부인 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 주케이블은 상기 통행로의 양측에 각각 배열되고, 상기 통행로의 양측에 배열된 상기 주케이블의 교축직각방향으로의 이격 거리는 상기 중앙 영역에서의 이격 거리가 상기 현수 영역에서의 이격 거리에 비하여 더 작은 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 지지 케이블은 상기 통행로의 양측에 각각 배열되되, 상기 통행로의 양측에 배열된 상기 주케이블에 비하여 상기 통행로로부터 교축직각방향으로의 이격 거리가 더 작은 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 주케이블과 상기 지지 케이블 중 어느 하나 이상은 상기 통행로의 양측에 교축 직각 방향으로 2열씩 배치된 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 프레임은 상기 지지 케이블과 상기 주케이블 중 어느 하나 이상을 지지하는 지지 부재를 포함하고,
   상기 지지 부재는, 수평 연장되고 상기 발판을 지지하는 발판 지지부와, 상기 발판 지지부의 단부로부터 교축직각방향으로 경사지게 하향 연장되는 경사부와, 상기 경사부의 단부로부터 교축직각방향으로 수평 연장되고 상기 주케이블이 고정되는 연장끝단부를 포함하도록 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상측으로 볼록한 배치형태로 상기 중앙 영역의 일부 이상의 상기 프레임과 연결되어 상기 프레임의 상방으로의 변위를 제한하는 윈드 케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 주케이블과 상기 지지 케이블은 상기 통행로의 양측에 각각 배치되고, 상기 중앙 영역의 상기 프레임 중 일부 이상에는 상기 통행로로부터 교축직각방향으로 상기 지지 케이블과, 상기 윈드 케이블과, 상기 주케이블이 고정된 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 중앙 영역의 상기 프레임은,
    상기 발판을 지지하고 교축직각방향으로 수평 연장되고 상기 지지 케이블이 고정되는 발판 지지부와, 상기 발판 지지부의 단부로부터 교축직각방향으로 경사지게 하향 연장되고 상기 윈드 케이블이 고정되는 경사부와, 상기 경사부의 단부로부터 교축직각방향으로 수평 연장되고 상기 주케이블이 고정되는 연장끝단부를 포함하는 지지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임의 교축직각방향의 끝단은 뾰족하게 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
    
13. 제 1항에 있어서,
    상기 발판의 일부는 격자 형태로 상하 관통부가 구비된 그레이팅 발판을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
    
14. 제 1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1새그길이(f1)는 교량의 길이(L)를 기준으로 L/20~L/10인 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 주케이블이 고정되는 상기 주탑의 연결부 높이는 상기 제1새그길이(f1)를 기준으로 f1/4~f1/1.25인 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
    
16. 제 14항에 있어서,
    상기 제2새그길이는 교량의 길이(L)를 기준으로 L/25~L/48인 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교.
    
17. 케이블 현수 보도교의 시공 방법으로서,
    교량의 일단부와 타단부에서 주탑을 설치하는 주탑설치단계와;
    교량의 일단부와 타단부에서 상기 주탑에 비하여 낮은 높이로 지지대를 설치하는 지지대 설치단계와;
    제1새그길이를 형성하도록 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 주탑을 연결하여 주케이블을 설치하는 주케이블 설치단계와;
    중앙 영역에서는 상기 주케이블에 비하여 중력 방향으로 상측에 배치되고, 상기 중앙 영역으로부터 교량의 단부 사이의 현수 영역에서는 상기 주케이블에 비하여 중력 방향으로 하측에 배치되며, 상기 제1새그길이보다 더 짧은 제2새그길이를 형성하도록 하방으로 볼록한 배치 형태로 상기 지지대를 연결하여 지지 케이블을 설치하는 지지케이블 설치단계와;
    통행로를 형성하는 발판을 프레임에 설치하는 발판설치단계와;
    발판이 설치된 상기 프레임을 교축 방향을 따라 상기 지지 케이블에 지지되게 설치하는 프레임 설치단계와;
    상기 현수 영역에서 상기 주케이블과 상기 프레임을 행어 부재로 연결하는 행어부재 설치단계와;
    상기 중앙 영역에서 상기 프레임에 상기 주케이블을 연결 고정하는 주케이블 연결단계를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 현서 보도교의 시공 방법.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 중앙 영역의 일부 이상의 상기 프레임에 대하여, 양단이 지면의 하측 지지대에 지지되는 윈드 케이블을 상측으로 볼록한 배치형태로 상기 프레임에 연결시키는 윈드케이블 설치단계를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교의 시공 방법.
    
19. 제 17항 또는 제18항에 있어서,
    제1새그길이(f1)는 교량의 길이(L)를 기준으로 L/20~L/10인 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교의 시공방법.
    
20. 제 19항에 있어서,
    상기 주케이블이 고정되는 상기 주탑의 연결부 높이는 상기 제1새그길이(f1)를 기준으로 f1/4~f1/1.25인 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교의 시공방법.
    
21. 제 19항에 있어서,
    상기 제2새그길이는 교량의 길이(L)를 기준으로 L/25~L/48인 것을 특징으로 하는 케이블 현수 보도교의 시공방법.
    

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