KR102311885B1 - 바닥판 헌치를 구비한 교량용 거더의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 교량용 거더를 이용한 교량 상부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량용 거더의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 교량용 거더를 이용한 교량 상부 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 상면 횡구배를 갖는 헌치를 구비하고, 상면에 전단 연결재가 돌출 형성되고, 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더와; 저면이 편평하게 형성되어 상기 교량용 거더에 거치되는 프리캐스트 바닥판과; 상기 교량용 거더와 상기 프리캐스트 바닥판을 합성하는 합성 콘크리트를; 포함하여 구성되어, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려한 바닥판의 구배를 반영한 헌치를 거더 상면에 형성함으로써, 교량의 바닥판을 종래에 비하여 간단한 공정으로 짧은 시간 내에 경제성있게 시공할 수 있으며, 헌치를 포함하여 전체적으로 균일한 조직의 콘크리트부를 형성하여 설계 당시에 의도한 내하 능력을 그대로 반영한 교량을 신뢰성있게 시공할 수 있는 교량 상부 구조를 제공한다.

Description

바닥판 헌치를 구비한 교량용 거더의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 교량용 거더를 이용한 교량 상부 구조 {METHOD OF CONSTRUCTING BRIDG GIRDER WITH SLAB HUNCH AND BRIDGE UPPER STRUCTURE USING THE BRIDGE GIRDER}

본 발명은 교량용 거더의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 교량용 거더를 이용한 교량 상부 구조에 관한 것으로, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려하여 바닥판에 구배가 형성되는 경우에도 복잡한 거푸집의 설치 없이 교량의 시공을 신속하고 간편하게 할 수 있도록 하는 교량용 거더의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 교량용 거더를 이용한 교량 상부 구조에 관한 것이다.

교량은 하천이나 계곡 등을 가로질러 도로 등을 시공하는 데 널리 적용되고 있으며, 교대나 교각 등의 하부 구조(77) 상에 교좌 장치(77a)를 설치하고, 교좌 장치(77a)에 거더(10)를 거치시킨 후에, 거더(10)의 상측에 바닥판을 합성하고, 바닥판에 포장면(40)을 가설하고 난간을 설치하여 차량 등이 통행하도록 시공된다.

교량의 바닥판은 현장타설 콘크리트에 의해 시공되기도 하지만, 동바리에 지지되도록 거푸집을 설치하는 공정이 매우 복잡하고 오랜 시간이 소요되어, 최근에는 공장에서 미리 제작된 프리캐스트 바닥판(20)을 거더(10)에 거치시키고 합성 콘크리트(30)를 프리캐스트 바닥판(20)과 거더(10)를 합성시켜 바닥판을 시공하여, 교량의 시공 시간을 단축시키는 공법이 널리 사용되고 있다.

그리고, 교면으로부터 빗물을 도로 가장자리로 유도하여 배수하도록 도1a에 도시된 바와 같이 도로 중앙부로부터 가장자리를 향하여 -x%의 하향 구배를 갖도록 시공되기도 하고, 도로가 곡선 형태인 경우에는 차량의 안정적인 운행을 위하여 도1b에 도시된 바와 같이 도로가 전체적으로 -y%의 편구배를 갖도록 시공된다. 예를 들어, 교면 배수를 고려한 구배 -x%는 약 -2%로 적용될 수 있고, 도로 곡률을 고려한 편구배 -y%는 약 -5%로 적용되기도 한다.

통상적인 콘크리트 거더(10)는 철근과 강연선, 강재 등을 거푸집에 미리 설치한 상태에서 콘크리트를 타설하여 양생시켜 제작되는 데, 콘크리트가 굳기전에 진동 다짐기를 사용하여 갖혀있는 공기를 제거하고 밀실하게 하는 작업을 행함에 따라, 거더 상면은 수평 상태로 제작된다. 이와 같이 제작된 거더(10)를 교대나 교각 등의 하부 구조(77)에 거치할 때에, 교량의 교면 배수 또는 도로의 곡률에 따른 편구배를 고려하여 거더 간에 단차를 두고 거치되기도 한다.

그러나, 콘크리트 거더(10)의 상면이 수평면으로 형성됨에 따라, 경사진 구배(-x%, -y%)를 교면에 갖도록 프리캐스트 바닥판(20)을 설치하게 되면, 거더(10)와 경사진 바닥판(20) 사이에 빈 공간이 생기게 된다. 따라서, 수평인 거더 상면과 경사진 바닥판의 사이에는 도2에 도시된 바와 같이 바닥판의 구배(-x%, -y%)를 수용하기 위한 헌치(55)가 마련되어야 한다.

이를 위하여, 기존의 프리캐스트 바닥판을 제작할 때에는, 도3에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 바닥판(20)의 상면은 중력에 대한 수평면을 이루고, 프리캐스트 바닥판(20)의 저면은 거더의 수평 상면과 틈새를 메우기 위한 헌치(55)를 형성해야만 했다.

일반적으로 프리캐스트 콘크리트 제품의 제작에서 강재 거푸집이 가장 큰 비용을 차지한다. 이에 따라 프리캐스트 제품의 제작 비용을 낮추기 위해서는 여러번 반복하여 프리캐스트 콘크리트를 성형할 수 있도록 내구성이 있는 강재로 프리캐스트 제품의 거푸집을 제작한다. 이를 위해서는, 동일한 형상의 콘크리트 제품이 매우 많이 제작되어야 한다.

그러나, 교량의 바닥판은 교량의 폭과 선형, 거더 상면의 폭과, 교면의 구배와, 거더의 간격, 전단 연결재의 간격 등 다양한 요소에 의해 매 교량마다 다른 치수와 형상으로 설계된다. 이에 따라, 거푸집을 매번 다시 만들거나 수정해야 하는데, 이 비용이 너무 비싸게 소요되어 프리캐스트 바닥판의 제작을 위해 이미 만들어진 거푸집을 그대로 재활용함으로써, 정밀하지 않은 바닥판을 제작하는 관행이 널리 퍼질 수 밖에 없게 된다. 이는, 프리캐스트 바닥판의 제작을 위한 거푸집의 치수가 정밀해지면, 프리캐스트 바닥판을 필수적인 정밀도를 갖도록 정교하게 제작할 수 있지만, 제작 가능한 프리캐스트 바닥판의 개수가 제한되어 제작 비용이 높아질 수 밖에 없기 때문이다.

더욱이, 프리캐스트 바닥판의 거푸집은 측면 마감판의 면적은 상대적으로 작고, 저면의 면적이 대부분을 차지하므로, 바닥판의 저면의 헌치부를 형성하기 위한 재료비와 가공비가 큰 부분을 차지하게 된다. 이에 따라, 프리캐스트 바닥판의 저면에 헌치부를 형성하지 않으면서, 교량의 교면 구배를 형성할 수 있는 경제성있는 방안의 필요성이 크게 대두되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려한 구배를 갖는 바닥판을 구비한 교량 상부 구조를 보다 저렴하고 단순한 공정으로 시공할 수 있는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려한 구배를 바닥판에 형성하는 경우에, 복잡한 거푸집 설치를 생략하면서 구배를 갖는 교량 프리캐스트 바닥판을 시공할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이와 동시에, 본 발명은, 전단 연결재를 매개로 교량용 거더와 바닥판의 결합이 균일하게 이루어져 바닥판과 교량용 거더가 보다 확실하게 일체 거동할 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 교량의 시공이 종래에 비하여 단순해지고 비용이 적게 소요되면서 시공 기간을 단축하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 교량의 바닥판을 지지하는 거더의 상면에 바닥판 구배에 대응하는 경사면을 갖는 헌치를 형성하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은, 편평한 지면을 프리캐스트 바닥판 거푸집의 하면으로 활용할 수 있도록 하여, 프리캐스트 바닥판의 제작 비용을 크게 줄이고 복잡한 저면 요철에 대한 가공비를 제거하여 경제성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

이와 동시에, 본 발명은, 콘크리트 거더의 상면에 콘크리트 헌치를 거더의 콘크리트부를 성형하는 과정에서 동시에 형성하여, 콘크리트 조직이 모두 균일한 상태로 성형되어 높은 강도를 구현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상면 횡구배를 갖는 헌치를 구비하고, 상면에 전단 연결재가 돌출 형성되고, 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더와; 저면이 편평하게 형성되어 상기 교량용 거더에 거치되는 프리캐스트 바닥판과; 상기 교량용 거더와 상기 프리캐스트 바닥판을 합성하는 합성 콘크리트를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량 상부 구조를 제공한다.

또한, 본 발명은, 거더 상면의 일부 이상이 콘크리트로 형성되고, 상면 횡구배를 갖는 헌치를 구비한 교량용 거더의 제작 방법으로서, 전단 연결재를 포함하여 철근을 배근하는 철근 배근 단계와; 강연선을 수용하기 위한 쉬스관을 설치하는 쉬스관 설치 단계와; 상기 헌치의 높이와 상기 거더의 높이를 더한 것 이상의 높이로 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와; 상기 거푸집에 레디믹스 콘크리트를 타설하는 콘크리트 타설단계와; 상기 콘크리트의 초결이 발생한 직후(直後)에, 상기 상면 횡구배를 갖는 헌치 이외의 나머지 콘크리트를 걷어내는 헌치 형성단계와; 상기 콘크리트를 양생시키는 콘크리트 양생단계와; 상기 쉬스관에 설치된 강연선에 인장력을 도입한 상태로 정착하여 상기 콘크리트에 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스 도입단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량용 거더의 제작 방법을 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '종방향', "길이 방향" 및 이와 유사한 용어는 거더의 길이 방향인 교축 방향으로 정의하며, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '횡방향', "폭방향" 및 이와 유사한 용어는 교축 방향에 수직한 교축 직각 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '최외측'은 교축 직각 방향으로 가장 바깥쪽을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '라인(line)'은 일직선 형태를 포함할 뿐만 아니라 곡선 형태를 모두 포함한다. 이는, 교량 바닥판이 곡률을 갖도록 형성되는 경우에는 횡방향 빈공간이 이루는 종방향 라인이 곡선 형태가 되는 것을 포함하는 것이다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '주철근'은 교량의 바닥판에서 교축 직각 방향으로 배열된 철근을 지칭하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '배력 철근'은 교량의 바닥판에서 교축 방향으로 배열된 철근을 지칭하는 것으로 정의한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려한 바닥판의 구배를 반영한 헌치를 거더 상면에 형성함으로써, 교량의 바닥판을 종래에 비하여 간단한 공정으로 짧은 시간 내에 경제성있게 시공할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 교량의 바닥판 구배에 따른 거더와 바닥판 사이에 틈새를 메우는 헌치 형성을 위한 복잡한 바닥판 거푸집이나 고가의 프리캐스트 바닥판 거푸집의 제작을 배제하여 제작 비용을 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명은, 교량용 거더의 콘크리트부를 헌치 높이를 더한 높이로 레디믹스 콘크리트를 타설하고, 초결이 발생한 직후(直後)에 상면 횡구배를 남기고 걷어내어 헌치를 형성함으로써, 헌치를 포함하여 전체적으로 균일한 조직의 콘크리트부를 형성하면서도 의도한 형상 대로 정확히 거더를 제작하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 편평한 지면을 프리캐스트 바닥판 거푸집의 하면으로 활용하여 프리캐스트 바닥판의 저면을 편평하게 형성함으로써, 프리캐스트 바닥판의 제작 비용을 크게 줄여 경제성을 향상시키면서도, 거더의 헌치에 의해 프리캐스트 바닥판으로 교량 상부 구조의 시공성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 상면과 저면이 평행하게 형성된 프리캐스트 바닥판을 거더 상면에 올바른 자세로 거치하여, 누설없이 합성 콘크리트를 타설하여 거더와 프리캐스트 바닥판을 견고하게 합성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 교량용 거더의 상면이 경사진 상면 구배면으로 형성되더라도, 전단 연결재의 돌출 길이를 상면 구배면과 평행하게 형성함에 따라, 전단 연결재를 매개로 교량용 거더와 바닥판의 결합이 균일하게 이루어져 바닥판과 교량용 거더가 보다 확실하게 일체 거동할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 교량 상부 구조에서 설계 당시에 의도한 내하 능력을 그대로 반영한 교량을 신뢰성있게 구현할 수 있고, 교량의 시공 비용을 낮추어 경제성을 얻는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1a는 프리캐스트 바닥판을 이용한 교량 상부 구조를 도시한 횡단면도,
도1b는 도로 곡률을 고려한 거더의 배치를 도시한 도면,
도2는 도1a의 'A'부분의 확대도,
도3은 상면 횡구배가 형성된 바닥판의 형상을 도시한 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 상부 구조를 도시한 횡단면도,
도5는 도4에 적용되는 교량의 콘크리트 거더를 도시한 사시도,
도6은 도4의 'B'부분의 확대도,
도7a 내지 도7c는 도5의 콘크리트 거더의 제작 순서에 따른 구성을 도5의 절단선 X-X에 따른 횡단면을 기준으로 도시한 도면,
도8은 콘크리트의 경화 단계를 도시한 블록도,
도9는 도4에 적용되는 프리캐스트 바닥판을 도시한 사시도,
도10은 도9의 'C'부분의 확대도,
도11a 내지 도11e은 도4의 교량 상부 구조의 시공 순서에 따른 구성을 도시한 도면,
도12는 종방향으로 인접한 프리캐스트 바닥판 간의 결합 구성을 도시한 도면,
도13은 도11d의 'D'부분의 평면도,
도14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량 상부 구조를 시공하기 위하여, 강합성 거더를 하부 구조에 거치한 상태를 도시한 도면,
도15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량 상부 구조에 적용 가능한 교량용 거더를 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 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 교량 상부 구조(1)는, 상면 횡구배를 갖는 헌치(110)를 상면에 구비하고 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더와, 저면이 편평하게 형성되어 교량용 거더에 거치되는 프리캐스트 바닥판(200)과, 교량용 거더와 프리캐스트 바닥판(200)을 합성하는 합성 콘크리트(300)와, 프리캐스트 바닥판(200)의 상면에 설치된 포장면(400)을 포함하여 구성된다.

상기 교량용 거더는 도11a에 도시된 콘크리트 거더(100)로 형성될 수도 있고, 도14 및 도15에 도시된 강합성 거더(100', 100")로 형성될 수도 있으며, 도면에 도시되지 않았지만 강재 거더로 형성될 수도 있다. 이하, 편의상 콘크리트 거더(100)를 기준으로 설명하기로 한다.

교량용 콘크리트 거더(100)는, 레디믹스 콘크리트로 성형된 콘크리트부(101)와, 콘크리트부(101)의 내부에 배근되어 콘크리트부(101)를 보강하는 보강 철근(130)과, 보강 철근(130)과 연결되어 콘크리트부(101)의 상면 바깥으로 돌출 형성된 전단 연결재(140)와, 콘크리트부(101)에 프리스트레스를 도입하기 위한 강연선(120)을 포함하여 구성된다.

콘크리트 거더(100)의 상면에는 경사진 상면 횡구배면(110z)을 갖도록 헌치(110)가 콘크리트부(101)와 일체로 형성된다. 여기서, 헌치(110)의 상면 횡구배면(110z)의 경사(ang)는 시공 교량의 바닥판의 교면 구배(-x%, -y%)와 동일하게 정해진다. 이와 같이, 거더(100)에 미리 헌치(110)를 형성함으로써, 프리캐스트 바닥판 제작에서 복잡하고 오랜 시간이 소요되는 헌치 형성용 저면 거푸집의 설치 공정을 배제할 수 있게 되어, 교량 바닥판의 제작 공정이 단순해지고 짧은 시간에 행해질 수 있게 된다. 무엇보다도, 일률적으로 공장에서 평탄한 저면을 갖도록 형성되는 프리캐스트 바닥판(200)으로 교량 바닥판의 시공을 신뢰성있게 할 수 있게 되는 이점을 얻을 수 있다.

한편, 교량용 거더의 콘크리트부(101)에 상면 횡구배면(110z)을 갖는 헌치(110)를 형성하는 데에는 다음과 같은 곤란한 점들이 있다.

먼저, 교량용 거더의 형상은, 도7c에 도시된 바와 같이, 상부 플랜지와 하부 플랜지는 폭이 넓은데 반하여, 복부의 폭이 얇은 I자 단면 형태인데, 가로보 보강 헌치 등이 구성되어 있어서, 거더 제작용 거푸집의 내부는 타설 콘크리트가 밀실하게 채워지기 어려운 단면 형태이다. 따라서, 타설 콘크리트는 유동성이 매우 우수해야 하고, 타설후에 반드시 진동 다짐이 필요하다. 이 과정에서 콘크리트부(101)의 상면은 중력에 의해 자동적으로 수평면이 되므로 원하는 상면 횡구배면(110z)을 형성하는 것은 용이하지 않다.

그리고, 기제작된 거더의 수평 상면에 헌치 형성을 위해 추가적으로 콘크리트 타설을 행하는 것을 모색할 수 있지만, 시공 이음면이 되는 수평 상면에서 구조적 결함이 발생되므로 바람직하지 않다. 이 뿐만 아니라, 거더 상면에 원하는 구배가 형성된 거푸집 뚜껑을 사용하는 방안을 모색할 수 있지만, 다짐봉을 넣기가 곤란하고, 이로 인해 에어 포켓에 의해 면이 고르지 않을 뿐 아니라, 거더 상면에 노출된 전단 연결재(140)가 간섭되어 거푸집 뚜껑의 설치 및 해체가 불가능해진다.

상기와 같은 한계를 해소하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 교량용 거더는, 콘크리트부(101)에 헌치(110)를 형성하는 공정이 콘크리트부(101)의 형성과 동시(同時)에 이루어지되, 콘크리트의 초결이 발생한 직후에 헌치(110)의 상면 횡구배를 남기고 걷어내는 방식으로 이루어진다.

도8을 참조하면, 시간 경과에 따라 굳지않은 콘크리트의 경화가 이루어지는 는 과정은 휴지기, 응결, 경화를 순차적으로 거치게 된다. 즉, 시멘트에 물이 첨가되면, 유동성이 있으며 워커블한 패이스트 상태를 유지하는 휴지기를 갖게 된다. 콘크리트의 성분과 물의 함량에 따라 충분한 시각(Tx)이 경과하여 초결(initial setting)이 발생되면 응결이 시작된다.

여기서, '응결'이란 시멘트에 적당량의 물을 가하여 반죽하였을 때에, 발열과 함께 유동성을 잃으면서 굳게 되는 과정으로, 시멘트 입자를 구성하는 클링커 광물(C3A, C3S 등)이 물과 반응하여 새로운 조직을 형성하게 된다. 이 단계에서는 시멘트의 가소성이 없어지며 형태를 유지하지만, 굳은 시멘트가 강도를 나타내지 못하는 상태를 말한다. '응결'은 휴지기를 거쳐 시멘트 패이스트가 아직 부드러운 상태이지만 유동성이 없어지는 단계인 '초결'이후에 시작된다. 응결 속도는 석고(SO₃)의 함량 및 종류, 분말도, C3A의 함량, 온도, 습도, 혼화재의 양 등에 따라 달라진다.

초결 이후에 콘크리트는 응고되어 워커블하지 않은 패이스트 상태를 유지하며, 응결이 종료되는 '종결(final setting)'은 시간이 경과하여 응고를 계속하여 마치 고체와 같은 상태를 나타내는 단계이다.

종결 이후의 콘크리트는 시간이 갈수록 강도를 더해 견고한 고체가 되는 경화 과정이 나타난다. 경화란, 응결에 연이어 나타나는 현상으로, 시멘트와 물의 반죽으로 응결이 이루어진 후, 계속적인 반응을 진행하면서 강도를 나타내게 되는 현상이다. 즉, 시멘트와 물과의 반죽에서 물이 차지하고 있던 부분을 수화반응에 의해 생성된 수화물의 결정이 채워가면서 강도가 발현된다. 경화에는 클링커의 품질, 분말도, 물과 시멘트의 비율, 온도, 양생조건 등에 따라 달라진다.

본 발명은 유동성이 양호한 레디믹스 콘크리트(ready-mixed concrete)를 교량용 거더(100)를 성형하는 거푸집(75) 내부에 타설하되, 거더의 높이(H)에 필요한 헌치(110)의 높이(y)를 더한 높이로 콘크리트를 타설한 이후에, 콘크리트의 초결이 발생한 직후(直後)에 헌치(110)의 상면 횡구배가 남도록 걷어내어, 콘크리트부(101)와 헌치(110)를 일체로 성형한다. 여기서, 헌치(110)의 상면 횡구배는 헌치가 없었더라면 수평하게 형성되는 콘크리트부(101)의 상면과 바닥판의 교면 경사와 평행한 상면 횡구배면(110z)이 이루는 경사각(ang)을 지칭한다.

보다 구체적으로는, 도7a에 도시된 바와 같이, 교량용 콘크리트 거더(100)의 콘크리트부(101)에 내설되는 철근(130)을 배근하고, 바닥판 콘크리트와의 합성을 보조하도록 거더 상면으로부터 돌출된 전단 연결재(140)를 설치하고, 콘크리트부(101)에 프리스트레스를 도입하기 위한 강연선을 수용하는 쉬스관(120a)을 설치하고 나서, 교량용 콘크리트 거더(100)를 제작하기 위한 거푸집(75)를 설치한다.

여기서, 거푸집(75)은 당초 설계된 콘크리트 거더(100)의 수평 상면(110x)까지의 높이(H)와 헌치(110)의 높이(y)를 더한 높이 보다 더 높게 형성된다. 바람직하게는, 상면 횡구배를 남기고 콘크리트를 걷어내기 용이하도록, 거더의 수평 상면(110x)까지의 높이(H)에 헌치(110)의 상면 횡구배에 따른 높이(y)만큼만 더한 높이로 거더 거푸집(75)을 제작할 수 있다.

그 다음, 거푸집(75)의 내부에 타설기(80)로 유동성이 양호한 레디믹스 콘크리트(88)를 타설한다. 타설 이후에 초결 시각(Tx)이 된 직후에는, 타설한 레디믹스 콘크리트가 아직 부드러운 상태를 유지하면서 유동성이 없어진 상태가 된다. 이 때, 도7b에 도시된 바와 같이, 흙손과 같은 걷어내기용 도구(50)를 사용하여 도면부호 50d로 표시된 방향으로 이동시켜 걷어내는 방식으로, 도7c에 도시된 바와 같이, 상면 횡구배를 남긴 나머지 콘크리트(110e)를 제거하면, 콘크리트부(101)의 수평 상면(100x)에 대하여 경사진 상면 횡구배면(110z)을 갖는 헌치(110)를 콘크리트부(101)와 일체로 성형하게 된다.

여기서, 레디믹스 콘크리트의 초결 시점은, 콘크리트의 성분비에 따라 다소 차이가 있지만, 대체로 타설 이후 1시간 정도 시간이 경과하는 시각으로서, 타설 이후 30분 내지 90분의 시간 중으로 정해진다. 또한, 레디믹스 콘크리트의 초결 시점은 작업자의 육안으로 판별될 수도 있다.

상기와 같이, 레디믹스 콘크리트(88)의 초결이 발생된 상태에서 걷어내기용 도구(50)를 이용하여 상면 횡구배면(110z)을 기준으로 바깥에 위치한 나머지 콘크리트(110e)를 걷어내는 것에 의해, 불필요한 부분만을 제거하므로, 남아 있는 헌치(110) 및 콘크리트부(101)의 콘크리트 응결 조직은 손상되지 않는다. 그리고, 콘크리트부(101)는 일체 형성된 콘크리트 헌치(110)와 함께 정해진 시각(Te)까지 양생되도록 한다.

한편, 초결이 일어난 상태에서 헌치(110)의 구배대로 올려가며 미장을 하는 방법도 모색될 수 있지만, 초결이 일어난 상태에서 콘크리트 조직을 교란하므로, 콘크리트 품질 저하 측면에서 바람직하지 않다.

상기와 같은 교량용 콘크리트 거더(100)의 제작 방법은 단면 전체가 콘크리트부(101)로 형성된 구성에 국한되지 않으며, 거더의 상면 일부 이상이 콘크리트로 형성되는 거더에 모두 적용될 수 있다. 다시 말하면, 강재 빔의 상부에 케이싱 콘크리트가 결합된 강합성 거더에 대해서도, 케이싱 콘크리트와 상면 횡구배면(110z)이 일체로 형성될 수 있다.

상기와 같은 교량용 거더(100)의 제작 원리를 확인하기 위하여 흙손 등의 걷어내기용 도구(50)로 상면 횡구배면(110z)을 형성하는 실험을 행하였다.

일반적으로 거더 제작에 사용하는 콘크리트는 45MPa의 고강도 콘크리트가 사용되며, 고강도 콘크리트는 유동성과 시공성을 높이기 위하여 감수제를 사용한다. 감수제를 사용하면, [표 1]의 좌측 사진에 나타난 바와 같이, 유동성이 우수한 워커블한 패이스트 상태가 되지만, 감수제를 사용하지 않으면 [표 1]의 우측 사진에 나타난 바와 같이 유동성이 저하되어, 거푸집에 타설하는 타설 콘크리트로 사용되기 어렵다. 본 실험에 사용된 콘크리트는 [표 1]의 좌측 사진에 나타난 45MPa의 고강도 레디믹스 콘크리트이다.

실험에 사용된 굳지않은 고강도 레디믹스 콘크리트	감수제가 사용되지 않은 굳지않은 고강도 콘크리트(비교용)

[표 1]의 좌측 사진에 나타난 고강도 레디믹스 콘크리트를 [표 2]의 가장 왼쪽에서 첫번째 사진에 나타난 바와 같이, 모형 거푸집에 가득 타설하였다. 타설된 콘크리트 표면에 수분의 함량을 육안으로 식별할 수도 있다. 그리고 나서, 약 45분이 경과하여 초결이 발생되면, 초결 직후 곧바로 흙손으로 상면 횡구배면을 남기고 걷어낸다([표 2]의 두번째 사진). 이에 따라, [표 2]의 세번째 사진에 나타난 바와 같이, 거푸집에 타설된 타설 콘크리트에 상면 경사면(110z)을 매끈하게 형성할 수 있다는 것이 확인되었다.

타설 직후의 상태	초결 직후에 나머지 콘크리트(110e)를 걷어내는 작업	나머지 콘크리트를 걷어내고 상면 횡구배면이 드러난 상태

한편, 거더 상면에는 전단 연결재(140)가 횡방향으로 2개 이상으로 배치된다. 여기서, 전단 연결재(140)는 헌치(110)의 상면 횡구배면(110z)과 평행한 높이가 되도록 수평 상면(100x)을 기준으로 서로 다른 높이로 돌출 형성된다.

다시 말하면, 횡방향으로 3개의 전단 연결재(140)가 배치된 구성을 예시하고 있는 도7c를 참조하면, 가장 좌측에 위치한 전단 연결재(140a)는 중심에 위치한 중앙 전단 연결재(140b)에 비하여 수평 상면(100x)을 기준으로 보다 높게 돌출되고, 중심에 위치한 중앙 전단 연결재(140b)는 가장 우측에 위치한 전단 연결재(140c)에 비하여 수평 상면(100x)을 기준으로 보다 높게 돌출된다.

바람직하게는, 상면 경사면(110z)과 평행한 가상선(148)의 기울기로 횡방향으로 배열되는 전단 연결재(140a, 140b, 140c; 140)의 높이가 정해진다. 이에 따라, 횡방향으로 배열된 전단 연결재(140)는 합성 콘크리트(300)와 서로 동일한 길이만큼 결합되어, 거더의 횡방향으로 바닥판과 균일한 결합력으로 합성될 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도7b에 도시된 바와 같이, 전단 연결재(140)는 2개 이상의 상단부를 서로 연결하는 부분(140x)을 포함하여 구성될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 전단 연결재(140)는 상면 경사면(110z)을 따라 경사진 형태로 돌출 형성되는 모든 형태의 구성을 포함한다.

도5에 도시된 바와 같이, 교량용 콘크리트 거더(100)가 프리스트레스트 콘크리트 거더인 경우에는, 콘크리트부(101)가 헌치(110)와 일체로 충분한 강도로 양생된 이후에, 쉬스관(120a)에 강연선(120)을 삽입 설치하고, 강연선(120)의 단부에서 인장잭으로 인장력을 작용시킨 상태로 정착하여, 콘크리트부(101)에 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다.

한편, 본 발명에 적용되는 교량용 거더는 콘크리트 거더(100)에 국한되지 않으며, 도14에 도시된 바와 같이, 강재 빔(103)에 케이싱 콘크리트(105)가 합성된 강합성 거더(100')도 포함한다. 도면에는 케이싱 콘크리트(105)가 강재 빔(103)의 하부 플랜지를 감싸는 형태로 합성된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 강재 빔(103)의 다른 부분을 감싸거나 접촉하는 형태로 다양하게 케이싱 콘크리트가 합성될 수 있다.

교량용 거더가 강합성 거더(100')인 경우에는, 거더의 헌치는 수평 상면(100x')에 대한 바닥판 교면의 경사도(ang)에 평행한 상면 횡구배면(110z')을 가상으로 형성한다. 이를 위하여, 가상의 상면 횡구배면(110z')을 형성하는 높이의 헌치 강재(110')를 강합성 거더(100')의 상부 플랜지에 용접 접합하여 돌출되게 형성한다. 도면에는 헌치 강재(110')가 상부 플랜지의 중심으로부터 횡방향으로 이격된 위치에 하나만 돌출 형성되는 구성이 나타나 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 헌치 강재(110')는 2개 이상으로 형성되거나, 상면이 경사진 형태로 콘크리트 거더의 헌치(110)와 유사한 형상으로 상부 플랜지에 돌출 형성되는 구성을 모두 포함한다. 프리캐스트 바닥판(200)을 헌치 강재(110')의 상단에 거치시키는 것에 의해 콘크리트 거더(100)의 상면 횡구배면(110z)과 유사한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도15에 도시된 바와 같이, 거더 중앙부(SA)에는 강재 빔(103)과 케이싱 콘크리트(105)가 합성된 강합성 거더부로 형성되고, 거더 단부(CA)에는 콘크리트 거더부(109)로 이루어진 복합 형식의 합성 거더(100")로 형성될 수 있다.

이 합성 거더(100")는 콘크리트 거더부(CA)와 강합성 거더부(SA)의 경계에는 보강판(108)이 개재되어 있고, 보강판(108)으로부터 콘크리트 거더부(CA)와 강합성 거더부(SA)를 향하여 다수의 수평 플레이트(108x)가 각각 연장되게 형성되어, 콘크리트 거더부(CA)와 강합성 거더부(SA)의 경계에서 단면 변화에 따라 작용하는 전단력 등에 저항한다. 도면에 도시되지 않았지만, 강합성 거더부(SA)의 강재빔(103)은 일부가 콘크리트 거더부(CA)에 삽입되어 상호 간의 결합을 보다 견고하게 한다.

이와 같이 구성된 합성 거더(100")는 콘크리트 거더부(CA)에서는 콘크리트부의 수평 상면(100x)에 대하여 상면 횡구배면(100ze)이 형성된 헌치(110")가 일체로 형성되고, 강합성 거더부(SA)에서는 강재 빔(103)의 상부 플랜지에 헌치 강재(100zc)가 일체로 고정된다. 이에 따라, 저면이 편평한 표면으로 형성된 프리캐스트 콘크리트 바닥판(200)은 콘크리트 거더부(CA)에서는 헌치(110")의 상면 횡구배면(110ze)에 지지되고, 강합성 거더부(SA)에서는 헌치 강재(110"')의 상면에 지지되게 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성된 교량용 거더(100, 100', 100")가 제작되면, 먼저 도11a 및 도14에 도시된 바와 같이, 기중기로 교량용 거더를 인상하여, 교각이나 교대 등의 하부 구조(77) 상의 교좌 장치(77a)에 거치시킨다.

상기 프리캐스트 바닥판(200)은, 도9에 도시된 프리캐스트 단위 블록(201)이 교축 방향으로 연속하여 밀착 거치되어 프리캐스트 바닥판(200)을 형성한다.

프리캐스트 단위블록(201)은 교량 바닥판의 두께와 동일한 두께(ts)를 갖는 철근 콘크리트 구조물로 형성되며, 교축 직각 방향으로 다수의 열로 배치된 교량용 거더(100)에 양단부가 지지되는 프리캐스트 중앙블록(210)과, 교량용 거더 중에 교축 직각 방향으로 최외측에 위치한 최외측 거더에 어느 일측 단부가 지지되는 프리캐스트 단부블록(220)과, 프리캐스트 중앙블록(210)과 프리캐스트 단부블록(220)을 교축 직각 방향으로 연결하는 연결 철근(230)과, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록과 결합하도록 종방향 끝단면으로부터 돌출된 종연결 강재(240)와, 프리캐스트 단위블록(201)이 교량용 거더(100)에 연속하게 밀착 배열된 상태에서 종연결 강재(240)의 하측을 밀봉해주는 받침 돌출 부재(250)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 프리캐스트 단위블록(201)의 철근 콘크리트 구조물인 프리캐스트 중앙블록(210)과 프리캐스트 단부블록(220)은 그 저면을 편평한 면으로 형성할 수 있어서, 프리캐스트 단위블록을 제작하기 위한 강재 거푸집의 비용을 낮추어 경제성을 확보할 수 있다.

프리캐스트 중앙블록(210)은 횡방향으로 인접한 교량용 거더(100)에 양단부가 거치되므로, 교량용 거더(100)의 횡방향으로의 열의 개수에 따라 그 개수가 달라진다. 도면에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 중앙블록(210)이 다수로 형성되면, 횡방향으로 인접한 프리캐스트 중앙블록(210)의 사이에 연결 철근(230)으로 연결된다.

프리캐스트 단부블록(220)은 횡방향으로 최외측에 배치된 교량용 거더(100)에 일단부가 지지되고, 연결 철근(230)에 의해 프리캐스트 중앙블록(210)에 연결되어 설치된다. 즉, 프리캐스트 단부블록(220)은 내민보와 유사한 형태로 교량용 거더(100)에 지지된다.

이와 같이, 프리캐스트 단위블록(201)은 연결 철근(230)을 매개로 각각의 프리캐스트 중앙블록(210)과 프리캐스트 단부블록(220)이 횡방향 빈공간(TC)만큼 이격되어 있으므로, 도11b 및 도11d에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단위블록(201)이 교량용 거더(100)에 거치된 상태에서는 교량용 거더(100)의 횡방향 중심축 상면이 전단 연결재(140)와 함께 프리캐스트 단위블록(201)의 콘크리트부에 가려지지 않고 개방된 상태가 된다. 여기서, 연결 철근(230)은 교량용 거더(100)의 상면에 돌출된 전단 연결재(140)와 간섭되지 않고 전단 연결재(140)들의 사이를 통과하거나 전단 연결재(140)의 '∩' 단면 사이를 통과하는 형태로 배치된다. 이에 따라, 도11d에 도시된 바와 같이, 교량용 거더(100)에 프리캐스트 단위블록(201)을 교축 방향으로 연속하여 밀착 배치시킨 상태에서는, 프리캐스트 단위블록(201)의 횡방향 빈공간(TC)에 의해 교량용 거더(100)의 중심축 상면이 종방향 라인 형태로 외부에 드러난 상태가 된다.

상기 연결 철근(230)은 프리캐스트 중앙블록(210)과 프리캐스트 단부블록(220)을 횡방향으로 연결할 뿐만 아니라, 도13에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 중앙블록(210)과 프리캐스트 단부블록(220)을 횡방향으로 관통하는 형태로 배열되어, 각각의 프리캐스트 콘크리트 블록의 내부에 배치된 횡방향 주철근(230a)은 콘크리트를 보강하는 역할을 하게 된다. 이에 따라, 콘크리트 재질의 프리캐스트 블록(210, 220)의 내부를 횡방향 주철근(230a)으로 연속하게 배근하면, 프리캐스트 블록(210, 220)의 바깥에 드러난 부분이 연결 철근(230)을 형성하면서 횡방향으로 상호 연결하므로, 프리캐스트 단위블록(201)의 제작이 보다 용이하고 콘크리트부를 연속 철근에 의해 보다 견고하게 보강할 수 있다.

도면에 예시된 실시예에서는, 프리캐스트 중앙블록(210)의 상호간을 연결하고 프리캐스트 단부블록(220) 및 프리캐스트 중앙블록(210)을 연결하는 부재로서 연결 철근(230)이 나타나 있지만, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 철근 이외에 강봉이나 형강 등의 소재로 횡방향으로 인접한 프리캐스트 블록(210, 220)을 연결할 수도 있다.

상기 종연결 강재(240)는, 도9, 도10, 도12a 및 도12b에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 중앙블록(210)과 프리캐스트 단부 블록(220)의 종방향 양끝면(210e, 220e)에 각각 직선 형태의 강재로 돌출 형성된다. 종연결 강재(240)는 프리캐스트 블록(210, 220)의 내부로 일부 매립된 매립 플레이트(240x)와 연속한 부재로 일체 형성되고, 매립 플레이트(240x)와 종연결 강재(240)의 연결부에서 종방향 양끝면(210e, 220e)과 평행하고 종연결 강재(240)에 수직한 자세로 매립된 고정 플레이트(240y)에 결합되어, 프리캐스트 블록(210, 220)에 견고한 결합 상태를 유지하면서 위치 틀어짐 가능성을 최소화한다.

프리캐스트 블록(210, 220)의 교축 방향으로 양 끝단에 노출된 종연결 강재(240)의 사이에는 루프 형태의 배력 철근(240a)이 배근된다. 도13에 도시된 바와 같이, 배력 철근(240a)은 횡방향으로 균일한 간격(xe)으로 이격 배치된다.

종연결 강재(240)의 돌출 길이는, 도12a 및 도12b에 도시된 바와 같이, 교축 방향으로 프리캐스트 단위블록(201)을 밀착 배열한 상태에서, 서로 맞대기 용접(WP)을 할 수 있을 정도로 근접한 길이로 정해진다. 작업자는 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)은 서로를 향하여 돌출된 종연결 강재(240)를 상측에서 바라보면서(83) 맞대기 용접을 행하므로, 작업이 수월해지고 우수한 용접 품질을 확보할 수 있다.

상기 받침 돌출 부재(250)는 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)의 종방향 양끝면(210e, 220e)의 하측으로부터 교축 방향으로 돌출되도록 연장 형성된다. 여기서, 받침 돌출 부재(250)의 돌출 길이(Lp)는, 도12b에 도시된 바와 같이, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)으로부터 교축 방향으로 돌출 형성되어 서로 마주보는 종연결 강재(240)에 맞대기 용접할 수 있는 간격이 되게 하는 치수로 정해진다. 이에 따라, 받침 돌출 부재(250)는 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위 블록(201)이 밀착한 상태에서, 종연결 강재(240)가 서로 맞대기 용접을 할 수 있을 정도로 간격을 조절해주는 역할을 한다. 그리고, 받침 돌출 부재(250)의 선단(250e)은 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)에 밀착되면서 종방향 빈공간(LC)을 형성하여, 합성 콘크리트(300)가 타설될 때에 합성 콘크리트(300)의 거푸집 역할을 한다.

한편, 도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단부블록(220)의 교축 직각 방향의 최외측의 종방향 양끝면(220e) 중 어느 하나의 표면에는 교축 직각 방향을 밀폐시키는 측면 돌출 부재(255)가 구비되어, 합성 콘크리트(300)가 타설될 때에 합성 콘크리트(300)의 거푸집 역할을 한다. 측면 돌출 부재(255)는 프리캐스트 단위블록(201)에서 받침 돌출 부재(250)가 돌출 형성되는 프리캐스트 단부블록의 표면에 받침 돌출 부재(250)와 연속한 'ㄴ'단면 형태로 돌출 형성되며, 받침 돌출 부재(250)와 측면 돌출 부재(255)의 돌출 길이는 동일하게 정해진다.

도11b 및 도11c에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 프리캐스트 단위블록(201)을 상호간에 교축 방향으로 밀착되게 연속 거치시키면, 도11d에 도시된 바와 같이, 횡방향 빈공간(TC)을 이은 종방향 라인과, 종방향 빈공간(LC)을 이은 횡방향 라인이 격자 형태를 이루게 된다.

한편, 프리캐스트 단위블록(201)을 교량용 거더(100)의 상면에 지지되도록 거치시키기 이전에, 교량용 거더(100)의 상면 가장자리에는 프리캐스트 단위블록(201)이 안착되는 탄성 재질의 거치대(73)를 미리 설치해둘 수도 있다. 이를 통해, 프리캐스트 단위블록(201)이 도11b 및 도11c에 도시된 바와 같이 거치되면, 거치대(73)가 탄성 압축 변형되면서 프리캐스트 단위블록(201)과 교량용 거더(100)의 상면 사이의 틈새로 인해 합성 콘크리트(300)를 타설하는 과정에서 미량이라도 누설되는 것을 억제할 수 있다.

그리고 나서, 도11e에 도시된 바와 같이, 격자 형태의 빈 공간에 무수축 콘크리트나 몰탈 또는 현장타설 콘크리트(88)를 타설되고, 타설 이후 합성 콘크리트(300)가 양생되면, 교량용 거더(100)와 프리캐스트 바닥판(200)이 일체로 합성된다. 도11d 및 도13에 도시된 바와 같이, 합성 콘크리트(300)는 특정 위치에 편중되지 않고, 교량의 바닥판 전체에 격자 형태로 분산되므로, 교량용 거더(100)와 프리캐스트 바닥판(200)은 균일하게 전체적으로 일체화된다.

또한, 횡방향 빈공간(TC)에 드러난 교량용 거더(100)의 상면에 배열된 전단 연결재(140a, 140b, 140c; 140)는 균등한 간격으로 거더 길이 전체에 걸쳐 합성 콘크리트(300)에 노출되게 분포되어 있으므로, 바닥판(200)에 작용하는 하중에 의한 응력이 거더(100)에 고르게 전달되어 높은 내하 능력을 구현하는데 기여한다.

프리캐스트 단위블록(201)이 바닥판(200)의 전체 단면 두께(ts)로 형성됨에 따라, 전단 연결재(140)의 높이를 충분히 높게 형성할 수 있으므로, 통상적인 현장타설 바닥판의 경우와 동일한 전단연결재와의 결합 특성을 얻을 수 있다.

더욱이, 프리캐스트 단위블록(201)의 각 블록(210, 220)의 횡방향 빈공간(TC)에 의해 거더 상면의 중심부가 종방향 라인 형태로 드러나는 균일한 패턴이 바닥판 전체에 걸쳐 나타나므로, 교축 방향으로 배열되는 배력 철근(240a)을 균등한 횡방향 간격(xe)으로 이격되게 배근하는 것이 가능해진다. 또한, 프리캐스트 단위블록(201)의 각 블록(210, 220) 간의 받침 돌출 부재(250)와 측면 돌출 부재(255)에 의해 형성된 종방향 빈공간(LC)에 의해 횡방향으로 라인 형태로 드러나는 패턴이 바닥판 전체에 걸쳐 나타나므로, 교축 직각 방향으로 배열되는 횡방향 주철근(230a)을 균등한 종방향 간격(ye)으로 이격되게 배근하는 것이 가능해진다. 따라서, 하중에 대한 응력이 바닥판 주철근에 고르게 분산되고, 배근이 단순하여 품질 관리가 양호해진다.

이렇듯, 본 발명은 프리캐스트 단위블록(201)을 설치한 상태에서 횡방향 주철근(230a)과 배력 철근(240a)이 바닥판 전체에 걸쳐 균일하게 배근될 수 있으며, 동시에 합성 콘크리트(300)는 횡방향 빈공간(TC)에 의해 형성되는 종방향 라인과 종방향 빈공간(LC)에 의해 형성되는 횡방향 라인에 의해 균일한 간격의 격자 형태로 배치되므로, 시공이 완료된 프리캐스트 바닥판(200)은 특정 위치에서 강성이 높거나 낮지 아니하고 전체적으로 균일한 강성을 갖게 되어, 외력에 대하여 판 형태로 균질하게 합성 거동함으로써 구조적인 안전성이 증대되는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 이는, 종래의 프리캐스트 바닥판을 거더와 결합할 때에 서로 이격된 포켓에만 합성 콘크리트를 타설하여 합성시키는 것에 비하여 훨씬 더 견고한 합성을 보장할 수 있다.

상기와 같이, 교축 방향으로 밀착 배치된 프리캐스트 단위블록(201)이 합성 콘크리트(300)에 의해 합성되면, 도4에 도시된 바와 같이, 시공하고자 하는 교량 바닥판의 전체 단면 두께로 형성된 프리캐스트 바닥판(200)의 상면에 도로를 포장하고 난간을 설치하여 교량 상부 구조(1)의 시공을 완료한다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 거더(100)의 콘크리트부(101)에 도입되는 압축 프리스트레스는 다단계로 행해질 수 있다.

먼저, 거더에는 2열 이상의 강연선이 설치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 쉬스관(120a)에 내설된 강연선만으로 설치될 수도 있고, 거더의 외측에 외부 강연선 형태(미도시)로 설치될 수도 있다.

그리고, 콘크리트부(101)에 작용하는 인장 응력을 상쇄시키는 압축 프리스트레스는 교량 하부 구조에 인상되기 이전에, 설치된 다수의 강연선 중에 일부에 대하여 인장력이 도입된 상태로 정착되어 콘크리트부(101)에 1차 프리스트레스가 도입된다.

그리고 나서, 1차 프리스트레스가 도입된 거더(100)가 교각이나 교대 등의 교량의 하부 구조에 인상되어 거치된 상태에서, 프리캐스트 바닥판(200)이 거더(100)의 상면에 지지되게 거치되면, 프리캐스트 바닥판(200)에 의한 고정하중 만큼 거더(100)에 도입되어 있던 1차 프리스트레스가 상쇄된다. 이에 따라, 프리캐스트 바닥판(200)이 모두 설치되어 바닥판 하중이 거더(100)에 재하되면, 거더(100)에 설치된 강연선 중에 다른 일부에 인장력을 도입하고 정착하여 2차 프리스트레스를 도입한다. 거더(100)에 외부 강연선이 설치된 경우에는 외부 강연선으로 2차 프리스트레스를 도입하는 것이 효과적이다. 이 때, 2차 프리스트레스의 도입량은 바닥판 하중에 대응하는 크기로 정해진다.

이를 통해, 거더(100)의 콘크리트부(101)에 도입되어 있던 1차 프리스트레스의 상쇄량이 2차 프리스트레스의 도입에 의해 복원되면서, 콘크리트부(101)의 단면 효율을 극대화할 수 있다. 무엇보다도, 프리캐스트 바닥판(200)으로 시공되는 경우에는, 현장타설 바닥판과 달리, 바닥판 콘크리트의 양생을 기다리지 않고, 프리캐스트 바닥판(200)을 거더(100)에 거치한 이후에 곧바로 시행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 2차 프리스트레스의 도입은 프리캐스트 바닥판(200)이 모두 설치되고, 거더의 전단 연결재(140)와 바닥판의 합성 콘크리트(300)에 의해 합성이 이루어져, 단면의 중립축이 거더의 중립축의 상부로 이동한 상태에서 시행될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 교량 상부 구조(1)는, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려한 바닥판의 구배를 반영한 헌치(110, 110', 110", 110"')를 거더 상면에 거더 제작 시에 형성해 둠으로써, 교량의 바닥판을 종래에 비하여 간단한 공정으로 짧은 시간 내에 경제성있게 시공하면서도, 교량의 바닥판 구배에 따른 거더와 바닥판 사이에 틈새를 메우는 헌치 형성을 위한 복잡한 바닥판 거푸집이나 고가의 프리캐스트 바닥판 거푸집의 제작을 배제할 수 있게 되어 경제성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명은, 교량용 거더의 콘크리트부를 헌치 높이를 더한 높이로 레디믹스 콘크리트를 타설하고, 초결이 발생한 직후(直後)에 상면 횡구배를 남기고 걷어내어 헌치를 형성함으로써, 헌치를 포함하여 전체적으로 균일한 조직의 콘크리트부를 형성할 수 있고, 헌치 형상을 정확히 형성할 수 있게 되어, 프리캐스트 바닥판의 설치가 용이해지고, 프리캐스트 바닥판과 합성된 상태에서 교량 상부 구조에서 설계 당시에 의도한 내하 능력을 신뢰성있게 구현하는 유리한 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: 교량 상부 구조 100, 100', 100": 교량용 거더
110: 콘크리트 헌치 100x: 수평 상면
110z: 상면 횡구배면 110': 헌치 강재
140: 전단 연결재 200: 프리캐스트 바닥판
201: 프리캐스트 단위블록 210: 프리캐스트 중앙블록
220: 프리캐스트 단부블록 230: 연결 철근
230a: 횡방향 주철근 240: 종연결 강재
240a: 배력 철근 250: 받침 돌출 부재
255: 측면 돌출 부재 300: 합성 콘크리트
400: 포장면

Claims (13)

1. 거더 상면의 일부 이상이 콘크리트로 형성되고, 상면 횡구배를 갖는 헌치를 구비하고, 상면에 전단 연결재가 돌출 형성되고, 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더와;
   저면이 편평하게 형성되어 상기 교량용 거더에 거치되는 프리캐스트 바닥판과;
   상기 교량용 거더와 상기 프리캐스트 바닥판을 합성하는 합성 콘크리트를;
   포함하여 구성되되, 상기 교량용 거더의 상면 횡구배를 갖는 헌치는, 상기 헌치의 높이와 상기 거더의 높이를 더한 것 이상의 높이로 설치된 거푸집에 상기 콘크리트로 형성되는 부분을 포함하여 상기 헌치의 높이를 포함하는 거더 높이만큼 레디믹스 콘크리트를 타설하고, 초결이 발생한 직후(直後)에 상기 헌치의 상기 상면 횡구배를 남기고 걷어낸 후 양생되어 형성되는 것을 특징으로 하는 된 것을 특징으로 하는 교량 상부 구조.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 교량용 거더는, 상기 헌치의 높이를 포함하는 거더 높이만큼 레디믹스 콘크리트를 타설하고, 타설후 30분 내지 90분이 경과하는 시간 중에 상기 헌치의 상기 상면 횡구배를 남기고 걷어내어 상기 헌치를 형성하도록 제작된 것을 특징으로 하는 교량 상부 구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 상면 횡구배는 교면의 편구배와 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 교량 상부 구조.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 전단 연결재는 상기 교량용 거더의 폭방향을 따라 다수 배치되고, 상기 전단 연결재의 상단 높이는 상기 상면 횡구배와 평행한 것을 특징으로 하는 교량 상부 구조.
   
6. 삭제
7. 제 1항 또는 제3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리캐스트 바닥판은,
   교축 직각 방향으로 다수의 열로 배치된 상기 교량용 거더에 양단부가 지지되는 하나 이상의 프리캐스트 중앙블록과, 상기 교량용 거더 중에 교축 직각 방향으로 최외측에 위치한 최외측 거더에 어느 일측 단부가 지지되는 프리캐스트 단부블록을 포함하고, 상기 프리캐스트 중앙블록과 상기 프리캐스트 단부블록이 교축 직각 방향으로 연결 철근에 의해 연결된 프리캐스트 단위블록을;
   다수 포함하되, 상기 프리캐스트 중앙블록과 상기 프리캐스트 단부블록의 저면은 편평한 표면으로 형성되고, 상기 프리캐스트 단위블록이 교축 방향으로 연속하여 거치되어 상기 프리캐스트 바닥판을 형성하여, 상기 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 바닥판에 의해 가려지지 않는 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 교량 상부 구조
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 프리캐스트 단위블록은 교량 바닥판의 전체 단면의 두께로 형성되면서 교축 방향의 양단부에 종연결 강재가 돌출 형성되고, 교축 방향으로 연속하는 상기 프리캐스트 단위블록은 상기 종연결 강재가 서로 용접되어 연결되는 것을 특징으로 하는 교량 상부 구조.
   
9. 거더 상면의 일부 이상이 콘크리트로 형성되고, 상면 횡구배를 갖는 헌치를 구비한 교량용 거더의 제작 방법으로서,
   전단 연결재를 포함하여 철근을 배근하는 철근 배근 단계와;
   강연선을 수용하기 위한 쉬스관을 설치하는 쉬스관 설치 단계와;
   상기 헌치의 높이와 상기 거더의 높이를 더한 것 이상의 높이로 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와;
   상기 거푸집에 레디믹스 콘크리트를 타설하는 콘크리트 타설단계와;
   상기 콘크리트의 초결이 발생한 직후(直後)에, 상기 상면 횡구배를 갖는 헌치 이외의 나머지 콘크리트를 걷어내는 헌치 형성단계와;
   상기 콘크리트를 양생시키는 콘크리트 양생단계와;
   상기 쉬스관에 설치된 강연선에 인장력을 도입한 상태로 정착하여 상기 콘크리트에 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스 도입단계를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량용 거더의 제작 방법.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 헌치 형성단계는 상기 콘크리트 타설단계가 행해진 이후 30분 내지 90분이 경과하는 시간 중에 행해지는 것을 특징으로 하는 교량용 거더의 제작 방법.
    
11. 제 9항에 있어서,
    상기 교량용 거더는 일부 이상의 상면이 콘크리트로 형성된 거더인 것을 특징으로 하는 교량용 거더의 제작 방법.
    
12. 제 9항에 있어서,
    상기 교량용 거더는 단부는 콘크리트 거더로 형성되고 중앙부에는 강재 빔의 하부에 케이싱 콘크리트가 합성된 합성 거더인 것을 특징으로 하는 교량용 거더의 제작 방법.
    
13. 제 9항에 있어서,
    상기 거더에는 강연선이 2열 이상 설치되고;
    상기 프리스트레스 도입단계는,
    상기 거더가 교량의 상부구조 시공을 위해 하부 구조에 거치되기 이전에 상기 강연선 중 일부에 대하여 행해지는 1차 프리스트레스 도입단계와;
    상기 거더가 교량의 상부구조의 시공을 위해 상기 하부 구조에 거치되고, 프리캐스트 바닥판이 설치된 이후에 상기 강연선 중에 다른 일부에 대하여 행해지는 2차 프리스트레스 도입단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 거더의 제작 방법.
    
    
    

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