KR102275165B1 - 복수개의 단위pc모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량구간의 시작단과 끝단에 복수개의 단위PC모듈이 설치되어 교량구간의 수축시 분산인장봉을 통해 면접촉되어 평면 배열된 단위PC모듈 사이가 벌어져 교량구간으로 분산 미소 변위이동하고, 교량구간의 신장시 단위PC모듈 사이에서 압축 저항하면서 변위를 수용하고, 더욱이 단위PC모듈 간의 분산 미소 변위이동을 수용하고자 복수개의 단위PC모듈을 통과하는 복수개의 분산인장봉에 대해 부착구간과 비부착구간을 일정간격으로 형성시켜 교량구간의 신축량을 분산 조절하도록 한 프리캐스트 모듈 조인트 및 그 시공방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 프리캐스트 모듈 조인트는, 교량상부구조물의 시점부나 종점부로부터 이격된 일정구간에 토공부의 상면으로 교축방향에 직각되게 위치시켜 상호 면접촉되어 연속적으로 동일 평면상에 나란하게 배열된 복수개의 단위PC모듈과; 복수개의 단위PC모듈에 삽입되어져 현장타설콘크리트에 의해 일체로 부착되어진 부착구간과 미소변위 이동을 발생시키는 비부착구간을 갖고, 양단이 인접한 단위PC모듈로부터 일정량 노출되어 복수개의 단위PC모듈을 연속되게 결합시키는 복수개의 분산인장봉과; 철근콘크리트 구조체로서 복수개의 분산인장봉의 일단을 일체로 매립시켜 교량구간의 시점부나 종점부에 설치되는 교량정착부와; 분산인장봉의 타단을 일체로 매립시켜 단위PC모듈을 도로포장구간과 연속되게 하고, 교량상부구조물의 신장시 평면 배열된 복수개의 단위PC모듈간의 면접촉되어 발생되는 압축력을 도로포장구간에 전이되도록 하는 도로정착블럭;을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트 및 그 시공 방법{Precast module joint for expansion length regulation using multiple unit PC module and construction method of the same}

본 발명은 무조인트 형식인 라멘교량을 포함한 일체식교량, 반일체식교량에 사용되는 도로포장구간의 교량조인트에 관한 것으로, 특히 교량구간의 시작단과 끝단에 복수개의 단위PC모듈이 설치되어 교량구간의 수축시 분산인장봉을 통해 면접촉되어 평면 배열된 단위PC모듈 사이가 벌어져 교량구간으로 분산 미소 변위이동하고 교량구간의 신장시 단위PC모듈 사이에서 압축 저항하면서 변위를 수용하고, 더욱이 단위PC모듈 간의 분산 미소 변위이동을 수용하고자 복수개의 단위PC모듈을 통과하는 복수개의 분산인장봉에 대해 부착구간과 비부착구간을 일정간격으로 형성시켜 교량구간의 신축량을 분산 조절하도록 한 프리캐스트 모듈 조인트 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일정한 길이를 갖는 교량은 외기 환경의 변화에 따른 온도변화로 인해 교량상부구조의 온도 신축량이 발생하게 되는데 교량상부구조의 신축변위를 교대구조체에 전달하지 않도록 강제적으로 분할 목적으로 조인트(joint)를 둔다. 일반적으로 기계적 신축이음장치(핑거조인트, 레일조인트, 모노셀조인트 등)를 교량상부구조(거더와 바닥판)와 교대구조체(최상단 부분인 흉벽) 사이에 설치하여 분할하고 있다. 이러한 교량을 조인트교량이라고 통칭하고, 여기에 사용한 조인트를 신축이음장치라 명하고 있으며, 차량의 주행과 과적 등에 의해 파손이나 손상으로 인하여 주행 문제, 진동문제, 소음문제, 누수문제가 발생하게 되어 조인트 신축이음장치나 교량받침(교좌장치)의 보수나 교체와 같은 유지관리 비용이 투입되는 실정이다.

최근 상기 조인트교량의 유지관리 비용이 발생하게 하는 주된 요인이 되는 곳은 신축이음장치(조인트)를 배제한 국내외 새로운 교량으로 교량상부구조와 교대를 결합한 일체식교량이나 반일체식교량이 적용되고 있는 실정이다. 그러나 이들 일체식 또는 반일체식 교량도 교량상부구조(거더와 바닥판)가 외기 온도변화나 계절변화에 따른 신축 거동량이 발생하게 되기 때문에 교대구조체 부분에서 이들 신축량(displacement)을 수용하기 위한 수단이 필수적으로 요구된다.

통상적으로 200m 전후 길이를 갖는 일체식교량이나 반일체식교량에서 교량구간의 단부인 교대구조체에 연결된 접속슬래브와 도로포장구간 사이에 도로신축조절조인트(roadway joint; 팽창줄눈방식(콘크리트 포장)과 단순채움방식(plug joint, 아스팔트 포장), 방수형 탄성봉함재 방식)를 두어 흡수하게 한다.

최근 라멘교량, 일체식교량, 반일체식교량으로 총 연장이 300m 이상으로 길어질수록 교량구간의 총 신축량(100mm이상)이 크게 발생하기 때문에 기존의 단순한 도로신축조절조인트의 만으로는 신축량 극복하기에는 한계가 있어 보다 합리적인 신축량 수용 방식이 요구된다. 즉, 일체식교량이나 반일체식교량에서 교량구간의 온도 신축량을 수용하고자 새로운 도로조인트(Roadway Joint)의 안출이 요구된다. 따라서 본 발명은 교량구간(통상적으로 교대구조체 사이)에 결합된 정착구조체(접속슬래브 역할)에 의해 온도신축 힘 또는 변위를 전달 받아 도로포장구조 사이에서 흡수 수용하도록 한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 교량구간의 조인트 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0696398호로서, '교량용 신축 조인트 및 그 조립식 공법'이 제안되어 있다. 이는 신축 조인트의 구성 부품들을 용이하게 해체 및 조립할 수 있게 함으로써 방수용 탄성부재의 노후나 신축 조인트의 파손시 교체 작업을 신속하게 하여 공사기간 및 교통 통제시간을 단축할 수 있도록 한 것이다. 본 발명의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2018-0105283호로서, '기존 교량 무조인트화 시공방법'이 제안되어 있다. 이는 기존 교량에 설치된 노후된 신축이음장치를 제거하고 신축이음장치가 위치했던 교대와 상부구조를 일체화 또는 반일체화하여 신축이음장치의 유지보수를 배제함과 아울러 누수 및 열화를 방지하도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술들은 교량구간의 신축량이 크게 발생하는 경우 그 커진 신축량을 흡수 수용하는데 어려운 문제가 있다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0696398호 한국 공개특허 공개번호 제10-2018-0105283호

본 발명은 교량구간의 시작단과 끝단에 복수개의 단위PC모듈이 설치되어 교량구간의 수축시 분산인장봉을 통해 면접촉되어 평면 배열된 단위PC모듈 사이가 벌어져 교량구간으로 분산 미소 변위이동하고, 교량구간의 신장시 단위PC모듈 사이에서 압축 저항하면서 변위를 수용하고, 더욱이 단위PC모듈 간의 분산 미소 변위이동을 수용하고자 복수개의 단위PC모듈을 통과하는 복수개의 분산인장봉에 대해 부착구간과 비부착구간을 일정간격으로 형성시켜 교량구간의 신축량을 분산 조절하도록 한 프리캐스트 모듈 조인트 및 그 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 프리캐스트 모듈 조인트는, 교량상부구조물의 시점부나 종점부로부터 이격된 일정구간에 토공부의 상면으로 교축방향에 직각되게 위치시켜 상호 면접촉되어 연속적으로 동일 평면상에 나란하게 배열된 복수개의 단위PC모듈과; 복수개의 단위PC모듈에 삽입되어져 현장타설콘크리트에 의해 일체로 부착되어진 부착구간과 미소변위 이동을 발생시키는 비부착구간을 갖고, 양단이 인접한 단위PC모듈로부터 일정량 노출되어 복수개의 단위PC모듈을 연속되게 결합시키는 복수개의 분산인장봉과; 철근콘크리트 구조체로서 복수개의 분산인장봉의 일단을 일체로 매립시켜 교량구간의 시점부나 종점부에 설치되는 교량정착부와; 분산인장봉의 타단을 일체로 매립시켜 단위PC모듈을 도로포장구간과 연속되게 하고, 교량상부구조물의 신장시 평면 배열된 복수개의 단위PC모듈간의 면접촉되어 발생되는 압축력을 도로포장구간에 전이되도록 하는 도로정착블럭;을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 단위PC모듈은 침하나 이동방지를 위해 토공부에 설치되어 있는 슬라이딩 베이스판의 상면에 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 슬라이딩 베이스판은 하면에 교축방향에 직각되도록 사각단면의 긴 돌기, 팽이모양 지지점인 원추형 돌기, 다수개의 짧은 말뚝 중 어느 하나의 형태를 갖는 슬라이딩 방지턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 단위PC모듈은 사각단면을 갖는 프리캐스트 콘크리트로 제작되어져 길이방향에 'ㅁ'형 중공구조로 관통된 콘크리트 타설홈과, 분산인장봉을 삽통시키기 위해 콘크리트 타설홈의 양쪽 측벽에 일정 간격마다 관통된 분산인장봉 관통홀 및, 콘크리트 타설홈의 양쪽에는 각기 상방으로 개방되어 있는 콘크리트 주입구를 갖고, 단위PC모듈은 교량 조인트 시공후 콘크리트 타설홈에 현장타설콘크리트가 충전되어져 분산인장봉을 정착시키는 앵커체가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 단위PC모듈은 사각단면을 갖는 프리캐스트 콘크리트로 제작되어져 길이방향에 'U'형 중공구조로 형성된 콘크리트 타설홈과, 분산인장봉을 삽통시키기 위해 콘크리트 타설홈의 양쪽 측벽에 일정 간격마다 관통된 분산인장봉 관통홀을 갖고, 단위PC모듈은 교량 조인트 시공후 콘크리트 타설홈에 현장타설콘크리트가 충전되어져 분산인장봉을 정착시키는 앵커체가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 콘크리트 타설홈에는 분산인장봉과 교차되고, 콘크리트 타설홈에 충전된 타설콘크리트와 교차저항과 같은 합성앵커점이 형성되어져 앵커체를 보강하는 가로근이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 인접한 단위PC모듈은 양쪽 측벽에 형성된 상호 요철과 요홈을 통해 결합되어져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 이웃한 단위PC모듈의 사이에는 고무 또는 발포체로 제작되어 분산인장봉에 삽입되어 있는 신축패드가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 단위PC모듈은 평행 배열 또는 엇갈림 배열을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 단위PC모듈이 설치된 전영역의 상면으로 섬유 그리드에 아스팔트를 도포한 후 여기에 두께 10mm~30mm 마스틱아스팔트레이어를 갖는 섬유보강아스팔트층이 더 시공되어 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트의 시공 방법은, (a) 교량상부구조물의 시점부 또는 종점부와 도로포장구간 시점부간의 이격된 일정 구간에 토공부의 상면으로 복수개의 단위PC모듈을 교축방향에 직각되게 위치시켜 상호 면접촉되도록 연속적으로 동일 평면상에 나란하게 배치시켜 놓는 단계와; (b) 복수개의 단위PC모듈에 삽입되어져 현장타설콘크리트에 의해 일체로 부착되어진 부착구간과 미소변위 이동을 발생시키는 비부착구간을 갖기 위해 분산인장봉을 분산인장봉 관통공을 통해 삽입시켜 단위PC모듈에 직각방향으로 설치시켜 놓는 단계와; (c) 단위PC모듈에 형성되어 있는 콘크리트 타설홈에 콘크리트를 타설하여 분산인장봉에 일체로 부착되어 부착구간을 갖게 되는 앵커체를 형성시키는 단계와; (d) 교량상부구조물의 시점부 또는 종점부에서 단위PC모듈과 접하도록 설치되어 분산인장봉의 노출된 일단부를 합성시키는 교량정착부를 형성시키는 단계와; (e) 교량상부구조물의 신장시 평면 배열된 복수개의 단위PC모듈간의 면접촉되어 발생되는 압축력을 도로포장구간에 전이되도록 하기 위해 도로포장구간 시점부 또는 종점부에서 단위PC모듈과 접하도록 설치되어 분산인장봉의 타단부를 합성시키는 도로정착블럭을 형성시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, (a) 단계에서, 단위PC모듈은 하면에 토공부와의 마찰력을 극대화시키기 위해 슬라이딩 방지턱을 갖고 토공부에 설치되어 있는 슬라이딩 베이스판의 상면에 배열시키는 과정이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, (a) 단계에서, 단위PC모듈의 설치시 평행 배열 또는 엇갈림 배열을 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, (b) 단계에서, 콘크리트 타설홈에는 분산인장봉과 교차되는 가로근이 더 설치되는 과정이 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, (e) 단계 후에, 단위PC모듈이 설치된 전영역의 상면으로 섬유 그리드에 아스팔트를 도포한 후 여기에 두께 10mm~30mm 마스틱아스팔트레이어를 갖는 섬유보강아스팔트층을 추가적으로 시공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도로포장구간에 형성되는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트 및 그 시공 방법에 따르면, 교량구간의 교량상부구조에서 발생하는 온도 신축량을 기계적 신축장치라는 조인트를 사용하지 않고, 교량구간이 아니라 도로포장구간에 신축조절용 모듈 조인트를 설치하여 교량구간으로 진출입하는 차량의 쾌적 통행을 확보할 수 있다.

특히, 조인트형식 교량구간에서 신축장치의 고장으로 인해 교량상부구조나 교대구조체의 균열이나 누수로 교좌장치의 부식 등이 발생하지 않으므로 유지관리를 최소화시킬 수 있는 장점을 갖는다. 최근 라멘교량, 일체식교량, 반일체식교량과 같이 교량구간이 300m 이상으로 장대 교량에서 발생되는 신축량(100mm 이상)이 크게 발생하는 경우에도 교량구간에서 무조인트를 실현하고자 도로포장구간에 모듈조인트인 복수의 단위PC모듈에 설치된 분산인장봉의 비부착구간이 그 신축량을 흡수 수용할 수 있는 장점을 갖는다.

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 실시 예에 따른 프리캐스트 모듈 조인트의 설치예시를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 일측면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 단위PC모듈의 다양한 형태를 나타낸 예시도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 적용되는 단위PC모듈과 분산인장봉의 다양한 결합상태도.
도 5는 본 발명에 따라 분산인장봉의 신장 및 수축 변화가 없을 때, 신장시, 수축시에서 발생하는 비부착구간에서의 미소변형 상태를 예시한 도면.
도 6은 본 발명에 적용되는 단위PC모듈에 가로근이 설치되기 전 상태도.
도 7은 본 발명에 적용되는 단위PC모듈간의 결합상태도.
도 8은 본 발명에 적용되는 인접한 단위PC모듈의 사이에 신축패드가 설치된 상태도.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 적용되는 인접한 단위PC모듈의 다양한 배열상태도.
도 10은 본 발명에 적용되는 프리캐스트 모듈 조인트에 아스콘층이 시공된 상태도.
도 11은 본 발명에 따른 프리캐스트 모듈 조인트의 시공순서도.

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.

본 실시 예에 따른 프리캐스트 모듈 조인트(100)는 도 1 및 도 2와 같이 복수개의 단위PC모듈(20), 복수개의 단위PC모듈(20)을 결합시키는 복수개의 분산인장봉(30), 분산인장봉(30)의 일단에 연결된 교량정착부(40) 및 분산인장봉(30)의 타단에 연결된 도로정착블럭(50)을 포함한다.

단위PC모듈(20)은 공장에서 프리캐스트 콘크리트로 제작된다. 단위PC모듈(20)은 교량상부구조물(10)의 시점부나 종점부로부터 이격된 일정구간에 토공부(12)의 상면에 위치된다. 단위PC모듈(20)은 그 위치에서 연속적으로 동일 평면상에 상호 면접촉되어 나란하게 배열되며 교량상부구조물(10)의 교축방향에 직각되게 설치된다. '단위PC모듈(20)'에서 'PC'는 프리캐스트 콘크리트(precast concrete)의 약칭이다.

단위PC모듈(20)은 토공부(12)에 설치되어 있는 슬라이딩 베이스판(60)의 상면에 배열될 수 있다. 슬라이딩 베이스판(60)은 현장 시공작업시 단위PC모듈(20)의 균일한 평면 배치를 유도하고, 교량구간의 신축시 단위PC모듈(20)의 슬라이딩 이동을 지지한다. 슬라이딩 베이스판(60)은 현장에서 콘크리트로 타설되어 구성되거나 공장에서 교량상부구조물(10)과 동일한 교축방향으로 길게 단일이나 분할되게 프리캐스트 콘크리트로 제작되어 설치될 수 있다. 슬라이딩 베이스판(60)은 하면에 침하나 이동방지를 위해 슬라이딩 방지턱(601)이 형성됨이 바람직하다. 슬라이딩 방지턱(601)은 토공부(12)와의 마찰력을 극대화시키기 위한 것으로 교량상부구조물(10)의 신축되는 교축방향에 직각되도록 사각단면의 긴 돌기형태나 팽이모양 지지점인 원추형 돌기 형태가 될 수 있다. 도시되지 않았지만 슬라이딩 베이스판(60)의 하면에 공지기술인 다수개의 짧은 말뚝으로 구성할 수 있다.

도 3 및 도 4와 같이 단위PC모듈(20)은 길이방향으로 사각단면을 갖고 그 사각단면에 길이방향으로 관통된 중공형의 콘크리트 타설홈(201)과, 분산인장봉(30)을 삽통시키기 위해 콘크리트 타설홈(201)의 양쪽 측벽(205)에 일정 간격마다 관통된 분산인장봉 관통홀(202)을 갖는다. 또한 단위PC모듈(20)은 프리캐스트 모듈 조인트(100) 시공시 콘크리트 타설홈(201)에 현장타설콘크리트가 충전되어져 분산인장봉(30)을 정착시키는 앵커체(203)가 형성된다. 따라서 도 5와 같이 단위PC모듈(20)의 양쪽 측벽(205) 사이 콘크리트 타설홈(201)은 프리캐스트 모듈 조인트(100) 시공시 타설콘크리트가 충전되어 콘크리트 타설홈(201)의 내부에 앵커체(203)가 형성되어져 분산인장봉(30)과 타설콘크리트가 일체화되는 부착구간(L1)을 갖게 된다.

여기서, 도 3a와 같이 콘크리트 타설홈(201)은 "ㅁ"중공형 구조를 가져 양쪽 단부에 일정 구간 상방으로 개방되어 있는 콘크리트 주입구(201a)가 형성될 수 있다. 또한 도 3b와 같이 콘크리트 타설홈(201)은 단위PC모듈(20)의 전길이에 걸쳐서 상방으로 개방되어 있는 "U"중공형 구조를 가질 수 있다.

이때 도 6과 같이 콘크리트 타설홈(201)에는 분산인장봉(30)과 교차되는 가로근(22)이 더 설치될 수 있다. 가로근(22)은 철근 또는 강봉으로 제작된다. 가로근(22)은 콘크리트 타설홈(201)에 충전된 타설콘크리트와 교차저항과 같은 합성앵커점이 형성되어져 앵커체(203)를 보강한다.

한편, 도 7과 같이 인접한 단위PC모듈(20과 20)은 양쪽 측벽(205)에 형성된 상호 요철(205a)과 요홈(205b)을 통해 면접촉되어 맞물리게 결합되어져 설치될 수 있다. 이 경우 교량상부구조물(10)의 신축되는 교축방향에 직각인 폭방향으로 설치되어 단위PC모듈(20)의 폭 방향 면내저항 강성 및 수평력저항 강도가 높아진다. 특히 교량구간이 경사를 갖고 있을 경우나, 즉, 사교의 경우 일정한 교축방향으로 거동을 확보할 수 있고, 회전 억제 기능을 수행할 수 있는 장점을 갖는다.

분산인장봉(30)은 단위PC모듈(20)의 양쪽 측벽(205)의 분산인장봉 관통홀(202)을 통해 삽입되어져 현장타설콘크리트에 의해 부착되어져 충전 일체화되어진 콘크리트 타설홈(201)의 내부에 앵커체(203)가 형성되는 부착구간(L1)과 단위PC모듈(20과 20)의 양쪽 측벽(205) 간의 분산 미소 변위이동을 분산 발생시키는 비부착구간(L2)을 갖는다. 여기서 비부착구간(L2)은 단위PC모듈(20)이 배치된 전구간에서 분산인장봉(30)이 현장타설콘크리트에 일체로 부착되지 않은 관통되는 구간을 의미한다.

이때 분산인장봉(30)은 양단이 인접한 단위PC모듈(20)로부터 일정량 노출되도록 설치된다. 분산인장봉(30)은 강봉, FRP봉, 스테인레스 봉 등으로 제작된 것이 될 수 있다.

교량정착부(40)는 교량구간의 시점부나 종점부에 형성되는 철근콘크리트구조체이다. 교량정착부(40)는 복수개의 분산인장봉(30)의 일단을 교량상부구조물(10)에 고정시킨다. 교량정착부(40)는 교량구간의 말단에 위치되어 분산인장봉(30)의 일단측과 합성되어 설치된다. 교량정착부(40)는 라멘교량이나 일반조인트교량인 경우 교대흉벽이나 접속슬래브가 되고, 반일체식교량인 경우 벽체교대나 접속슬래브가 되고, 일체식교량인 경우 벽체교대나 접속슬래브가 된다.

도로정착블럭(50)은 프리캐스트모듈 조인트(100)를 연속되게 결합하는 분산인장봉(30)을 정착하기 위하여 형성된다. 도로정착블럭(50)에 바로 인접하여 도로포장구간이 형성된다. 도로정착블럭(50)은 현장에서 콘크리트를 타설하여 제작될 수 있다. 도로정착블럭(50)은 분산인장봉(30)의 타단측과 일체로 매립되어 설치된다.

이와 같이 구성된 프리캐스트 모듈 조인트(100)는 교량상부구조물(10)에서 외부 온도에 의해 교량구간의 수축되어 변위가 발생될시 복수개의 분산인장봉(30)에 인장력에 의한 신장변형이 발생하고, 이때 신장시 복수개의 평면 배열된 단위PC모듈(20과 20)의 일정간격의 비부착구간(L2)에서 교량구간에 전체 신축량을 미소 변위로 분산조절하여 수용한다.

즉, 교량상부구조물(10)의 수축시 분산인장봉(30)은 신장된다. 이는 교량정착부(40)를 매개로 분산인장봉(30)에 인장력이 작용하기 때문이다. 이때 분산인장봉(30)에 부착된 앵커체(203)의 위치가 교량측으로 분산 미소 변위이동하여 단위PC모듈(20과 20) 사이의 접촉면에 미소간격(δ)이 발생된다. 따라서 교량구간의 수축시 각 비부착구간의 길이는 L2에서 L2+δ만큼 늘어난다. 따라서 교량상부구조물(10)의 수축시 분산인장봉(30)이 신장되고 단위PC모듈(20)이 배치된 전영역에서 면접촉 간의 미소간격(δ)이 발생된 상태에서 도로포장구간에 형성되는 모듈조인트 기능을 발휘하게 된다.

한편, 교량상부구조물(10)의 신장시 도로정착블럭(50)은 고정되어 있으므로 복수개의 단위PC모듈(20과 20)들은 면접촉에 의한 면내 압축을 받으며 저항한다. 따라서 교량상부구조물(10)의 신장시 평면 배열된 복수개의 단위PC모듈(20)간의 면접촉되어 발생되는 압축력에 대해 단위PC모듈(20)의 콘크리트 지압강도를 만족하도록 단위PC모듈(20)의 높이(또는 두께)를 결정할 수 있으며, 이들 발생 압축력은 도로정착블럭(50)을 통하여 도로포장구간에 전이되도록 한다.

한편, 도 8과 같이 프리캐스트 모듈 조인트(100)는 단위PC모듈(20과 20)간의 면접촉에 고무 또는 발포체로 제작되어 분산인장봉(30)에 삽입되어 있는 신축패드(24)가 더 설치될 수 있다. 이 경우 교량상부구조물(10) 신장시 단위PC모듈(20)과 신축패드(24)가 압축을 받게 되고, 이에 의해 신축패드(24)는 신축성을 가지므로 수축하게 된다.

여기서 단위PC모듈(20)은 도 9a와 같이 평행 배열되어 설치되거나 도 9b와 같이 엇갈림 배열을 가지고 설치될 수 있다. 단위PC모듈(20)이 엇갈림 배열을 이루고 있는 경우 어느 일측에 위치하는 단위PC모듈(20)은 상대적으로 길이가 짧을 수 있다.

또한, 도 10과 같이 프리캐스트 모듈 조인트(100)의 복수개의 단위PC모듈(20)이 설치된 전영역의 상면에 섬유 그리드(261)에 아스팔트를 도포한 후 여기에 두께 10mm～30mm 마스틱(mastic)아스팔트레이어를 갖는 섬유보강아스팔트층(26)이 더 형성될 수 있다. 이 경우 프리캐스트 모듈 조인트(100)는 교량상부구조물(10)의 신축에 따라 온도 신축 변형특성이 콘크리트 보다 유연한 섬유보강아스팔트층(26)으로 포장층이 형성되어 있어서 교량구간의 신축량을 도로포장구간에서 분산 미소 변위이동시켜 포장층 아래에서 수용하여 모듈조인트의 포장노면에 발생가능한 균열을 제어할 수 있기에 유지관리에 효과적이다.

이와 같이 구성된 프리캐스트 모듈 조인트(100)의 시공 방법의 일예를 설명한다.

먼저, 도 11의 (a)와 같이 교량상부구조물(10)의 시점부 또는 종점부와 도로포장구간 시점부간의 이격된 일정 구간에 토공부(12)의 상면으로 복수개의 단위PC모듈(20)을 교축 직각방향으로 서로 면접촉시켜 나란하게 배치시켜 놓는다.

이 단계에서, 단위PC모듈(20)은 하면에 슬라이딩 방지턱(601)을 갖고 토공부(12)에 설치되어 있는 슬라이딩 베이스판(60)의 상면에 배열시킬 수도 있다. 여기서 단위PC모듈(20)은 도 9a의 평행 배열 또는 도 9b의 엇갈림 배열을 실시할 수 있다.

그 다음, 도 11의 (b)와 같이 분산인장봉(30)을 분산인장봉 관통공(202)을 통해 단위PC모듈(20)에 직각방향으로 삽통시켜 놓는다. 이때 단위PC모듈(20)의 콘크리트 타설홈(201)에는 분산인장봉(30)과 교차되는 도 6의 가로근(22)이 더 설치될 수 있다.

그 다음, 도 5(a)와 같이 단위PC모듈(20)에 형성되어 있는 콘크리트 타설홈(201)에 콘크리트를 타설하여 분산인장봉(30)에 일체화 부착구간을 갖게 되는 앵커체(203)를 형성시킨다.

그 다음, 도 11의 (c)와 같이 교량상부구조물(10)의 시점부 또는 종점부에서 단위PC모듈(20)과 접하도록 함과 동시에 분산인장봉(30)의 노출된 일단부를 일체로 매립시켜서 교량정착부(40)를 형성시킨다.

그 다음, 도로포장구간 시점부에서 단위PC모듈(20)과 접하며 분산인장봉(30)의 타단부를 일체로 매립시켜서 도로정착블럭(50)을 형성시킨다.

이 후에, 도 10과 같이 단위PC모듈(20)이 설치된 전영역의 상면으로 아스팔트를 도포된 섬유 그리드(261)를 포설하고, 섬유 그리드(261)에 10～30mm 두께 마스틱아스팔트레이어을 도포시켜 섬유보강아스팔트층(26)을 더 시공하는 단계를 가질 수 있다.

이같이 구성되고 시공되는 도로포장구간에 형성되는 프리캐스트 모듈 조인트(100)는 교량구간의 교량상부구조에서 발생하는 온도 신축량을 기계적 신축장치라는 조인트를 사용하지 않고, 교량구간이 아니라도로포장구간에 신축조절용 모듈조인트를 설치하여 교량구간으로 진출입하는 차량의 쾌적 통행을 확보할 수 있다. 특히, 조인트형식 교량구간에서 신축장치의 고장으로 인해 교량상부구조나 교대구조체의 균열이나 누수로 교좌장치의 부식 등이 발생하지 않으므로 유지관리를 최소화시킬 수 있는 장점을 갖는다. 최근 라멘교량, 일체식교량, 반일체식교량과 같이 교량구간이 300m 이상으로 장대 교량에서 발생되는 신축량이 100mm 이상으로 크게 발생하는 경우에도 교량구간에서 무조인트를 실현하고자 도로포장구간에 모듈조인트인 복수의 단위PC모듈(20)에 설치된 분산인장봉(30)의 분산된 비정착구간의 미소변형 발생으로 그 수축량을 분산 조절할 수 있는 장점을 갖는다.

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.

10: 교량상부구조물
20: 단위PC모듈
201: 콘크리트 타설홈
201a: 콘크리트 주입구
202: 분산인장봉 관통홀
203: 앵커체
205a: 요철
205b: 요홈
22: 가로근
24: 신축패드
30: 분산인장봉
40: 교량정착부
50: 도로정착블럭
60: 슬라이딩 베이스판

Claims (15)

1. 교량상부구조물(10)의 시점부나 종점부로부터 이격된 일정구간에 토공부(12)의 상면으로 교축방향에 직각되게 위치시켜 상호 면접촉되어 연속적으로 동일 평면상에 나란하게 배열된 복수개의 단위PC모듈(20)과;
   복수개의 단위PC모듈(20)에 삽입되어져 현장타설콘크리트에 의해 일체로 부착되어진 부착구간과 미소변위 이동을 발생시키는 비부착구간을 갖고, 양단이 인접한 단위PC모듈(20)로부터 일정량 노출되어 복수개의 단위PC모듈(20)을 연속되게 결합시키는 복수개의 분산인장봉(30)과;
   철근콘크리트 구조체로서 복수개의 분산인장봉(30)의 일단을 일체로 매립시켜 교량구간의 시점부나 종점부에 설치되는 교량정착부(40)와;
   분산인장봉(30)의 타단을 일체로 매립시켜 단위PC모듈(20)을 도로포장구간과 연속되게 하고, 교량상부구조물(10)의 신장시 평면 배열된 복수개의 단위PC모듈(20)간의 면접촉되어 발생되는 압축력을 도로포장구간에 전이되도록 하는 도로정착블럭(50);을 포함하고,
   단위PC모듈(20)은 사각단면을 갖는 프리캐스트 콘크리트로 제작되어져 길이방향에 'ㅁ'형 중공구조로 관통된 콘크리트 타설홈(201)과, 분산인장봉(30)을 삽통시키기 위해 콘크리트 타설홈(201)의 양쪽 측벽(205)에 일정 간격마다 관통된 분산인장봉 관통홀(202) 및, 콘크리트 타설홈(201)의 양쪽에는 각기 상방으로 개방되어 있는 콘크리트 주입구(201a)를 갖고,
   단위PC모듈(20)은 교량 조인트 시공후 콘크리트 타설홈(201)에 현장타설콘크리트가 충전되어져 분산인장봉(30)을 정착시키는 앵커체(203)가 형성된 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
2. 제 1항에 있어서,
   단위PC모듈(20)은 침하나 이동방지를 위해 토공부(12)에 설치되어 있는 슬라이딩 베이스판(60)의 상면에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
3. 제 2항에 있어서,
   슬라이딩 베이스판(60)은 하면에 교축방향에 직각되도록 사각단면의 긴 돌기, 팽이모양 지지점인 원추형 돌기, 다수개의 짧은 말뚝 중 어느 하나의 형태를 갖는 슬라이딩 방지턱(601)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   단위PC모듈(20)은 사각단면을 갖는 프리캐스트 콘크리트로 제작되어져 길이방향에 'U'형 중공구조로 형성된 콘크리트 타설홈(201)과, 분산인장봉(30)을 삽통시키기 위해 콘크리트 타설홈(201)의 양쪽 측벽(205)에 일정 간격마다 관통된 분산인장봉 관통홀(202)을 갖고,
   단위PC모듈(20)은 교량 조인트 시공후 콘크리트 타설홈(201)에 현장타설콘크리트가 충전되어져 분산인장봉(30)을 정착시키는 앵커체(203)가 형성된 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
6. 제 5항에 있어서,
   콘크리트 타설홈(201)에는 분산인장봉(30)과 교차되고, 콘크리트 타설홈(201)에 충전된 타설콘크리트와 교차저항과 같은 합성앵커점이 형성되어져 앵커체(203)를 보강하는 가로근(22)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
7. 제 1항에 있어서,
   인접한 단위PC모듈(20과 20)은 양쪽 측벽(205)에 형성된 상호 요철(205a)과 요홈(205b)을 통해 결합되어져 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
8. 제 1항에 있어서,
   이웃한 단위PC모듈(20과 20)의 사이에는 고무 또는 발포체로 제작되어 분산인장봉(30)에 삽입되어 있는 신축패드(24)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
9. 제 1항에 있어서,
   단위PC모듈(20)은 평행 배열 또는 엇갈림 배열을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
10. 제 1항에 있어서,
    단위PC모듈(20)이 설치된 전영역의 상면으로 섬유 그리드(261)에 아스팔트를 도포한 후 여기에 두께 10mm~30mm 마스틱아스팔트레이어를 갖는 섬유보강아스팔트층(26)이 더 시공되어 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트.
11. (a) 교량상부구조물(10)의 시점부 또는 종점부와 도로포장구간 시점부간의 이격된 일정 구간에 토공부(12)의 상면으로 복수개의 단위PC모듈(20)을 교축방향에 직각되게 위치시켜 상호 면접촉되도록 연속적으로 동일 평면상에 나란하게 배치시켜 놓는 단계와;
    (b) 복수개의 단위PC모듈(20)에 삽입되어져 현장타설콘크리트에 의해 일체로 부착되어진 부착구간과 미소변위 이동을 발생시키는 비부착구간을 갖기 위해 분산인장봉(30)을 분산인장봉 관통공(202)을 통해 삽입시켜 단위PC모듈(20)에 직각방향으로 설치시켜 놓는 단계와;
    (c) 단위PC모듈(20)에 형성되어 있는 콘크리트 타설홈(201)에 콘크리트를 타설하여 분산인장봉(30)에 일체로 부착되어 부착구간을 갖게 되는 앵커체(203)를 형성시키는 단계와;
    (d) 교량상부구조물(10)의 시점부 또는 종점부에서 단위PC모듈(20)과 접하도록 설치되어 분산인장봉(30)의 노출된 일단부를 합성시키는 교량정착부(40)를 형성시키는 단계와;
    (e) 교량상부구조물(10)의 신장시 평면 배열된 복수개의 단위PC모듈(20)간의 면접촉되어 발생되는 압축력을 도로포장구간에 전이되도록 하기 위해 도로포장구간 시점부 또는 종점부에서 단위PC모듈(20)과 접하도록 설치되어 분산인장봉(30)의 타단부를 합성시키는 도로정착블럭(50)을 형성시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트의 시공 방법.
12. 제 11항에 있어서,
    (a) 단계에서,
    단위PC모듈(20)은 하면에 토공부(12)와의 마찰력을 극대화시키기 위해 슬라이딩 방지턱(601)을 갖고 토공부(12)에 설치되어 있는 슬라이딩 베이스판(60)의 상면에 배열시키는 과정이 더 포함된 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트의 시공 방법.
13. 제 11항에 있어서,
    (a) 단계에서,
    단위PC모듈(20)의 설치시 평행 배열 또는 엇갈림 배열을 실시하는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트의 시공 방법.
14. 제 11항에 있어서,
    (b) 단계에서,
    콘크리트 타설홈(201)에는 분산인장봉(30)과 교차되는 가로근(22)이 더 설치되는 과정이 포함된 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트의 시공 방법.
15. 제 11항에 있어서,
    (e) 단계 후에, 단위PC모듈(20)이 설치된 전영역의 상면으로 섬유 그리드(261)에 아스팔트를 도포한 후 여기에 두께 10mm~30mm 마스틱아스팔트레이어를 갖는 섬유보강아스팔트층(26)을 추가적으로 시공하는 것을 특징으로 하는 복수개의 단위PC모듈을 이용한 신축량이 분산 조절되는 프리캐스트 모듈 조인트의 시공 방법.

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