KR102341897B1 - 케이블 보도 교량 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블 보도 교량 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 교축 방향으로 연속하도록 배열되는 제1거더 세그먼트와 제2거더 세그먼트를 포함하는 다수의 거더 세그먼트와; 상기 제1거더 세그먼트와 상기 제2거더 세그먼트에 연결되어 지지하는 케이블을; 포함하여 구성되고, 상기 거더 세그먼트는, 강재로 형성된 프레임과; 상기 프레임에 지지되어 보행로를 형성하는 발판과; 상기 프레임의 일측 단부에 하방으로 연장된 일측 강판과; 상기 프레임의 타측 단부에 하방으로 연장된 타측 강판과; 상기 일측 강판과 상기 타측 강판을 연결하고 내부에 중공 공간이 마련된 원형 형태의 강관을 포함하고; 상기 일측 강판과 상기 타측 강판은 서로 밀착한 상태로 연결 볼트에 의해 결합되어, 거더 세그먼트를 경량 상태로 제작하여 운반하여, 도서 및 산지 등의 산악 지역에서의 설치를 원활히 할 수 있을 뿐만 아니라, 원형 강관과 그라우트의 합성 단면으로 강재 사용량에 비하여 높은 내하 능력을 구현하는 케이블 보도 교량 및 그 시공 방법을 제공한다.

Description

케이블 보도 교량 및 그 시공 방법 {CABLE PEDESTRIAN SUSPENSION BRIDGE AND CONTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 케이블 보도 교량 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 도서 및 산지 등의 산악 지역에 설치됨에 따라 중량이나 시공 단위 면적 및 부피의 제한이 있는 환경 하에서도, 운반 및 시공성이 우수하고 높은 강성으로 우수한 저항 능력을 갖는 케이블 보도 교량 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

최근 자연 탐방로를 찾는 관광객이 증가함에 따라, 산, 계곡 및 섬의 오지에 설치되는 보도 교량의 수요가 증가하고 있다.

산악 지역에 설치되는 보도 교량은 비교적 가볍고 높은 저항 능력을 갖는 강관이 주로 사용되고 있다. 이는, 크레인과 같은 장비가 진입할 수 없는 산악 지역에서는 인양 중량이 5ton 미만으로 제작되어야만 운반이 가능하기 때문이다.

따라서, 산악 지역에 설치되는 보도 교량은 세그먼트 형태로 미리 가볍게 제작되어 시공 현장으로 운반되고, 현장에서 세그먼트를 종방향으로 연결하여 설치하는 방식을 채택하고 있다.

그러나, 5ton 미만의 중량으로 제작하여 산악 지역의 설치 장소로 운반하기 위해서는 효율적인 단면 설계가 반드시 필요하다. 더욱이, 내하 능력을 높이기 위하여 콘크리트나 고강도 몰탈 등의 그라우트를 강재에 합성하기 위해서는, 그라우트가 수용되는 강재의 단면이 작기 때문에, 작은 단면의 강재를 이용하여 고강성을 구현하는 방안이 모색되고 있다.

또한, 보도 교량의 각 세그먼트를 연결하는 체결 볼트가 보행자의 무게에 따른 활하중에 의해 느슨해지는 경우에도 내하 능력이 저하되지 않도록 하는 방안이 안전 측면에서 매우 중요해지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 운반 대상인 거더 세그먼트의 무게를 경량화하여 도서 및 산지 등의 산악 지역에 원활히 운반하여 시공할 수 있는 케이블 보도 교량 및 그 시공 방법를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 거더 세그먼트의 운반 무게를 줄여 산악 지대로 운반을 할 수 있게 하면서, 강재 사용량에 비하여 높은 내하 능력을 구현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 교량 프레임에 결합된 원형 강관에 콘크리트 등의 그라우트를 충진한 합성 단면으로 보다 높은 내하 능력을 구현하는 것을 목적으로 한다.

이와 동시에, 본 발명은, 작업자가 들어갈 수 없는 작은 단면의 원형 강관으로 거더 세그먼트를 경량으로 형성하여 운반의 편의를 보장하면서도, 시공 현장에서 거더 세그먼트 간의 연결 신뢰성을 높이는 것을 목적으로 한다.

무엇보다도, 본 발명은, 거더 세그먼트의 원형 강관에 충진된 콘크리트 등의 그라우트가 시간의 경과에 따라 건조수축이 발생되더라도, 거더 세그먼트 간의 연결 상태를 보장하는 것을 목적으로 한다.

이 뿐만 아니라, 본 발명은, 거더 세그먼트를 연결하는 연결 볼트가 풀리더라도, 거더 세그먼트 간의 견고한 연결 상태를 유지시켜 보행자의 안전을 보장하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 교축 방향으로 연속하도록 배열되는 제1거더 세그먼트와 제2거더 세그먼트를 포함하는 다수의 거더 세그먼트와; 상기 제1거더 세그먼트와 상기 제2거더 세그먼트에 연결되어 지지하는 케이블을; 포함하여 구성되고, 상기 거더 세그먼트는, 강재로 형성된 프레임과; 상기 프레임에 지지되어 보행로를 형성하는 발판과; 상기 프레임의 일측 단부에 하방으로 연장된 일측 강판과; 상기 프레임의 타측 단부에 하방으로 연장된 타측 강판과; 상기 일측 강판과 상기 타측 강판을 연결하고 내부에 중공 공간이 마련된 원형 형태의 강관을 포함하고; 상기 일측 강판과 상기 타측 강판은 서로 밀착한 상태로 연결 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량을 제공한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 본 발명은, 케이블 보도 교량의 시공방법으로서, 프레임과, 상기 프레임에 지지되어 보행로를 형성하는 발판과, 상기 프레임에 지지되게 설치된 난간과, 상기 프레임의 일측 단부에 하방으로 연장된 일측 강판과, 상기 프레임의 타측 단부에 하방으로 연장된 타측 강판이 구비된 제1거더 세그먼트와 제2거더 세그먼트를 포함하는 다수의 거더 세그먼트를 제작하는 세그먼트 제작단계와; 상기 거더 세그먼트를 시공 현장으로 운반하는 세그먼트 운반단계와; 상기 세그먼트 운반단계 이후에, 교축 방향으로 인접한 거더 세그먼트의 일측 강판과 타측 강판을 서로 밀착하도록 연결 볼트로 연결한 세그먼트 연결체를 형성하는 세그먼트 연결단계와; 상기 세그먼트 연결체가 케이블에 지지되도록 인상하여 설치하는 세그먼트 설치단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량의 시공 방법을 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '종방향' 및 '교축 방향'은 보행로의 이동 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '일측' 및 이와 유사한 용어는 교축 방향으로의 일방향을 지칭하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '타측' 및 이와 유사한 용어는 교축 방향으로의 일방향과 반대 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '외측' 및 이와 유사한 용어는 하나의 거더 세그먼트를 기준으로 교축 방향으로의 바깥을 향하는 방향을 지칭하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '내측' 및 이와 유사한 용어는 하나의 거더 세그먼트를 기준으로 교축 방향으로의 내부를 향하는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '상측' 및 이와 유사한 용어는 중력 반대 방향을 지칭하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '하측' 및 이와 유사한 용어는 중력 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 프레임과, 일측 강판과, 타측 강판과, 원형 강관으로 이루어진 거더 세그먼트의 일부인 세그먼트 운반체를 경량으로 제작하여 운반하여, 도서 및 산지 등의 산악 지역에 원활히 운반하여 시공할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다시 말하면, 본 발명은, 거더 세그먼트의 운반 무게를 줄여 산악 지대로 원활히 운반할 수 있으면서, 교량 프레임의 하부에 원형 강관이 결합되어 강재 사용량에 비하여 내하 능력을 높여, 운반 및 설치가 어려운 지형에서도 높은 강성을 갖는 강관 거더를 안정적으로 설치하여 현장 여건에 적합한 보도 교량을 제공하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 거더 세그먼트의 강관의 양단부가 강판에 연결되고, 종방향으로 인접한 거더 세그먼트 간에 일측 강판과 타측 강판이 서로 맞닿은 상태에서 연결 볼트에 의해 1차 연결됨으로써, 종래의 연결 플레이트를 이용 방법에서는 연결할 수 없는 작은 단면의 강관을 연결할 수 있게 되는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 거더 세그먼트의 제작 당시에 콘크리트 등의 그라우트를 충진하지 아니하고, 시공 현장에서 거더 세그먼트의 연결 이후에 그라우트를 충진하여, 경량의 세그먼트 운반체를 운반하므로 운반 편의성을 보장하면서, 높은 휨 강성을 갖는 원형 단면의 강관에 그라우트를 합성하여 높은 내하능력을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이와 동시에, 본 발명은, 원형 강관의 양단부가 일측 강판과 타측 강판에 연결됨에 따라, 종방향으로 연속하는 거더 세그먼트 간에 강판의 볼트 결합으로 원형 강관의 내부 공간이 세그먼트 별로 구획된 독립적인 공간으로 형성된 상태에서, 세그먼트 별로 그라우트 충진에 의해 거더 세그먼트 간에 2차 연결을 할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이에 따라, 본 발명은, 모든 거더 세그먼트의 강관 내부의 중공 공간을 그라우트로 충진할 수도 있지만, 거더 세그먼트 별로 강관 내부의 중공 공간이 서로 독립적으로 구획되므로, 하중이나 모멘트 부담이 큰 교량 단부와 경간 중앙부에만 선별적으로 그라우트로 충진하여, 재료 사용량과 현장 시공 시간을 최소화하여 경제성을 높이면서 높은 내하 능력을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 운반의 편의를 위하여 원형 강관의 단면이 작게 형성되어 작업자가 강관 내부로 들어가지 못하더라도, 거더 세그먼트의 일측 강판에 개구를 형성하고, 타측 강판에 연결 강봉을 외측으로 돌출되게 형성하고 타측 강봉을 내측으로 돌출되게 형성하여 강관 내부에 타설되어 강봉과 일체화되는 그라우트에 의해 종방향으로 거더 세그먼트를 견고하게 2차 연결하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명은, 작업자가 들어갈 수 없는 단면 크기의 강관이 설치된 경우에도, 강관의 양단이 일측 강판과 타측 강판에 연결되어 강판 연결에 의해 거더 세그먼트를 교축 방향으로 1차 연결하고, 일측 강판의 개구를 관통하여 타측 강판으로부터 돌출된 연결 강봉이 삽입 설치된 상태에서 그라우트 합성에 의한 2차 연결됨에 따라, 시공 이후에 연결 볼트가 느슨해지는 문제가 발생되더라도 그라우트와 연결 강봉의 연결에 의해 하중을 지지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다시 말하면, 본 발명은, 강관의 중공 공간에 교축 방향으로 돌출되는 강봉과 그라우트가 일체화되면서, 강봉에 의해 중력 방향으로의 고정 하중에 대한 내하 능력이 보강되고, 동시에 강봉의 단부에 확장 단면부가 형성되어 교축 방향으로의 인발력에 대한 저항력이 높아짐에 따라 보다 안정된 구조계를 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명은, 산악지대에 주로 설치되는 케이블 현수 보도교의 시공을 위하여 운반하는 세그먼트 운반체를 경량화하고, 경량화에 따라 각 거더 세그먼트의 작은 단면의 원형 강관의 내부에 작업자가 진입할 수 없더라도, 시공 현장에서 견고하게 거더 세그먼트를 맞대기 방식의 볼트 연결로 1차 연결하고, 거더 세그먼트의 연결 상태에서 그라우트를 연결 강봉 및 합성 강봉에 합성하여 2차 연결하면서 합성 단면에 의해 보다 높은 저항 능력을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 보도 교량의 구성을 도시한 사시도,
도2는 도1의 정면도,
도3은 도1의 평면 부분에 대응하는 도면,
도4는 도1의 케이블 보도 교량을 구성하는 다수의 거더 세그먼트 중 하나의 구성을 도시한 사시도,
도5는 도4의 다른 방향에서 바라본 사시도,
도6은 도2의 절단선 X-X에 따른 횡단면도,
도7은 도2의 'A'부분의 확대도,
도8은 도2의 'B'부분의 확대도,
도9는 도7의 'C'부분의 확대도,
도10은 도8의 'D'부분의 확대도,
도11은 도4의 거더 세그먼트의 운반체의 구성을 도시한 평면도,
도12는 도1의 케이블 보도 현수고의 시공 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 보도 교량(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 케이블 보도 교량(1)은, 산간 지역의 지반(99)을 연속 형태로 종방향으로 연결된 제1거더 세그먼트(101)와 제2거더 세그먼트(102)와 제3거더 세그먼트(103)를 포함하는 다수의 거더 세그먼트(100)와, 거더 세그먼트(100)와 연결되어 고정 하중 및 활하중을 지지하는 케이블(200)과, 거더 세그먼트(100)의 양단과 연결되어 지반(99)에 고정하는 지반 고정부(300)를 포함하여 구성된다.

상기 거더 세그먼트(100)는, 대략 사각 형태로 강재로 형성된 프레임(110)과, 프레임(110)의 일측 단부에서 하방으로 연장된 일측 강판(120)과, 프레임(110)의 타측 단부에서 하방으로 연장된 타측 강판(130)과, 일측 강판(120)과 타측 강판(130)을 연결하고 내부에 중공 공간(140v)이 마련된 원형 형태의 강관(140)과, 케이블(200)이 연결되는 케이블 연결부(150)와, 프레임(110)에 지지되도록 설치되어 보행로를 형성하는 발판(160)과, 보행로의 양측에 적정 높이로 설치되는 난간(170)을 포함하여 구성된다.

여기서, 프레임(110)은, 도11에 도시된 바와 같이, 교축 방향으로 이격 배치된 횡부재(112)와, 횡부재(112)를 연결하는 종부재(114)로 구성된다. 즉, 프레임(110)은 전체적으로 대략 사각형 형상을 이루고, 횡부재(112)와 종부재(114)에 의해 발판(160)이 거치되는 지지면이 형성된다.

횡부재(112)는 L자 단면의 형강으로 형성될 수 있으며, 종부재(114)는 사각 단면이나 L자 단면의 형강으로 형성될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 다양한 단면 형태의 강재로 형성될 수 있다. 종부재는 도6의 좌측 부분에 도시된 바와 같이 사각 단면(114)으로 형성될 수도 있고, 도6의 우측 부분에 도시된 바와 같이 L자 단면(114')으로 형성될 수도 있다.

프레임(110)에 거치되는 발판(160)은 다양한 형태로 적용될 수 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 교량 아래의 하부를 투시할 수 없는 목재 발판(161)과 하부를 투시할 수 있는 투명 플레이트(162)를 함께 병행할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도3에 도시된 바와 같이, 일부 구간에서는 투명 플레이트만으로 발판을 형성하고, 그 밖의 구간에서는 격자 모양의 그레이팅으로 발판을 형성할 수 있다. 본 발명은 투명 플레이트, 불투명 발판, 그레이팅 등 다양한 발판을 구간마다 또는 하나의 프레임(110) 위의 영역마다 다르게 구성하는 구성을 모두 포함한다.

케이블 보도 교량(1)의 보행로가 직선 형태로 형성되는 경우에는 프레임(110)은 직사각형 형태로 형성되며, 케이블 보도 교량(1)의 보행로가 곡선 형태(도1, 도3)로 형성되는 경우에는 횡부재(112)의 양단에서의 간격(Ls1, Ls2)이 서로 다르게 형성(도11)되어, 프레임(110)의 횡부재(112)는 소정의 각도(ang)만큼 각도를 이루도록 평행하지 않은 자세가 되도록 형성된다. 즉, 프레임(110)의 횡부재(112)의 바깥 끝단에 형성되는 일측 강판(120)과 타측 강판(130)은 서로 평행하지 않고 소정의 예각(ang)을 갖도록 그 자세가 형성되어, 곡선 보행로를 형성하는 케이블 보도 교량의 제작에 사용될 수 있다.

그리고, 프레임(110)은 평균 길이(Ls, Ls1과 Ls2의 중간값)가 0.5m 내지 2m의 길이로 정해지며, 2m를 초과하지 않는 길이로 정해지는 것이 바람직하다. 이를 통해, 교량의 시공 위치인 산악이나 섬 등의 지형에서 대형 장비없이 운반하는 것이 원활해진다.

상기 일측 강판(120)은 프레임(110)의 일측에 위치한 횡부재(112)의 바깥면에 일체로 결합되어 하방으로 연장 형성되고, 상기 타측 강판(130)은 프레임(110)의 타측에 위치한 횡부재(112)의 바깥면에 일체로 결합되어 하방으로 연장 형성된다.

도면에 도시된 바와 같이, 일측 강판(120)과 타측 강판(130)은 동일한 외형 형상을 갖도록 형성되는 것이 바람직하지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일측 강판(120)과 타측 강판(130)은 서로 다른 외형 형상으로 형성될 수도 있다.

상기 강관(140)은 일단이 일측 강판(120)에 결합되고 타단이 타측 강판(130)에 결합된다. 예를 들어, 강관(140)의 양단은 강판(120, 130)에 용접으로 접합될 수 있다. 강관(140)과 강판(120, 130)에는 다수의 리브(142)가 함께 접합되게 형성되어, 강관(140)과 강판(120, 130)이 보다 견고하게 접합되게 하면서, 중력 방향의 하중을 일부 분담하여 저항 능력을 높인다.

강관(140)은 충분히 큰 단면으로 형성되는 것이 교량의 내하 능력을 높이는 데 유리하지만, 강관(140)의 직경이 크게 형성되면, 그에 맞춰 강관(140)의 두께도 두꺼워져야 하므로, 강관(140)이 결합된 도10의 세그먼트 운반체(199)의 무게가 높아져 산악이나 섬의 오지 지역의 설치 장소까지 대형 설비없이 운반하는 것이 불가능해지는 문제가 생긴다. 이에 따라, 본 발명에서는, 프레임(110)의 하부에 결합되는 강관(140)의 중공 공간(140v)은 작업자가 들어갈 수 없는 크기의 단면으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 강관(140)은 200mm 내지 600mm의 직경으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 강관(140)의 두께도 상대적으로 작은 두께(예를 들어, 3mm 내지 5mm)로 형성하여 경량인 상태로 운반이 원활해지는 잇점을 얻을 수 있다.

일측 강판(120)과 타측 강판(130)에는 서로 정렬하는 위치에 다수의 관통공(128,..)이 형성되어, 거더 세그먼트(101, 102, 103; 100)가 연속하여 배치된 상태에서 연결 볼트(88)를 관통공(128,...)에 관통시킨 상태로 너트를 죄어, 거더 세그먼트(101, 102, 103; 100)를 종방향으로 연속하게 1차 연결된다.

이는, 종래에 연결 플레이트를 이용하여 2개의 강관을 연결하기 위해서는 작업자가 강관의 내부로 진입하는 것을 필요로 하였지만, 본 발명은, 산악 지대로 세그먼트 운반체(199)를 운반하기 위하여 경량화하기 위하여 강관(140)의 내부 직경(D4)이 200mm 내지 600mm로 작업자가 진입할 수 없는 단면 크기로 형성되더라도, 종방향으로 인접한 거더 세그먼트들을 신속하게 현장에서 연결할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

강관(140)의 일단이 결합되는 일측 강판(120)에는 개구(125)가 형성되어, 강관(140)의 중공 공간(140v)을 외부와 연통시킨다. 여기서, 개구(125)는 강관(140)의 내주면과 동일하거나 이보다 약간 작게 형성될 수 있다.

강관(140)의 타단이 결합되는 타측 강판(130)에는 개구가 형성되지 않으며, 강관(140)의 중공 공간(140v)을 막는 부분에는 다수의 연결 강봉(135)이 교축 외측 방향으로 돌출 형성되고, 동시에 내측으로 다수의 합성 강봉(134)이 교축 내측 방향으로 돌출 형성된다. 여기서, 연결 강봉(135)과 합성 강봉(135)은 타측 강판(130)을 관통하는 하나의 강봉으로 형성될 수도 있다. 여기서, 합성 강봉(134)과 연결 강봉(135)의 단부에는 강봉 단면에 비하여 보다 큰 단면으로 형성되는 단면 확장부(134a, 135a)가 형성된다.

이와 같이, 강관(140)의 양단이 각각 일측 강판(120)과 타측 강판(130)과 결합되어 있고, 일측 강판(130)에는 강관(140)의 중공 공간(140v)과 외부를 연통시키는 개구(125)가 형성되고, 타측 강판(140)에는 중공 공간(140v)과 외부를 연통시키는 개구가 형성되지 않으므로, 거더 세그먼트(101, 102, 103; 100)를 연결 볼트(88)로 연결시킨 상태에서는, 각 거더 세그먼트(100)의 중공 공간(140v)의 개구는 종방향으로 인접한 다른 거더 세그먼트의 타측 강판(130)에 의해 가려진 상태가 된다.

즉, 다수의 거더 세그먼트(100)가 연결 볼트(88)에 의해 교축 방향으로 연속하여 연결된 상태가 되면, 각각의 거더 세그먼트(100)의 중공 공간(140v)은 개구(125)에도 불구하고 각각이 서로 독립적으로 구획된 공간을 형성하게 되므로, 거더 세그먼트(100) 별로 강관(140)의 중공 공간(140v)에 그라우트(149)를 충진하는 것이 가능해진다. 그라우트의 1회 주입량이 강관 하나의 중공 공간(140v)을 채우게 되므로 에어 포켓의 발생 가능성을 낮출 수 있다. 더욱이, 이를 위하여, 도11에 도시된 바와 같이, 강관(140)의 일측 상부에는 그라우트가 주입되는 주입구(144i)가 형성되고, 강관(140)의 타측 상부에는 그라우트가 주입되는 동안에 강관 내부의 공기를 배출하기 위한 통기공(144o)이 형성되어, 그라우트(149)가 강관(140)의 중공 공간(140v)에 에어포켓이 발생되지 않고 밀실하게 채워지도록 그라우트를 충진시키는 이점을 얻을 수 있다.

여기서, 교축 방향으로 연속하여 연결된 거더 세그먼트(100)의 강관(140)의 중공 공간(140v)은 콘크리트, 고강도 몰탈 등의 그라우트(149)로 채워져, 강관(140)과 그라우트(149)가 합성 단면을 형성한다. 이 때, 모든 거더 세그먼트(100)의 강관 내부의 중공 공간을 그라우트로 충진할 수도 있지만, 거더 세그먼트 별로 강관 내부의 중공 공간이 서로 독립적으로 구획되므로, 하중이나 모멘트 부담이 큰 부분에만 선별적으로 강관(140)의 내부 중공 공간(140v)을 그라우트(149)로 충진하여, 재료 사용량과 현장 시공 시간을 최소화하여 경제성을 높이면서 높은 내하 능력을 구현할 수 있다. 예를 들어, 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 교량 단부(EE)와 경간 중앙부(CC)에 배치된 거더 세그먼트(100)의 강관(140)에만 그라우트(149)를 충진하도록 구성될 수 있다.

한편, 거더 세그먼트(100)의 타측 강판(130)에는 종방향으로 인접한 다른 거더 세그먼트의 강관(140)의 중공 공간(140v)으로 삽입되는 연결 강봉(135)이 외향 돌출되게 형성되고, 동시에 자신의 강관(140)의 중공 공간(140v)을 향하여 합성 강봉(134)이 내향 돌출되게 형성된다.

도7 및 도9를 참조하면, 종방향으로 연속하게 배열된 제1거더 세그먼트(101)와 제2거더 세그먼트(102)와 제3거더 세그먼트(103)가 도시되어 있다. 제2거더 세그먼트(102)의 타측 강판(1302)은 제1거더 세그먼트(101)의 일측 강판(1201)과 연결 볼트(88)에 의해 밀착되게 결합되고, 제3거더 세그먼트(103)의 타측 강판(1303)은 제2거더 세그먼트(102)의 일측 강판(1202)과 연결 볼트(88)에 의해 밀착되게 결합된다.

이에 따라, 제2거더 세그먼트(102)의 타측 강판(1302)으로부터 외향 돌출된 연결 강봉(1352)은, 제1거더 세그먼트(101)의 일측 강판(1201)의 개구(1251)를 관통하여 제1거더 세그먼트(101)의 강관 중공 공간으로 삽입된 상태가 된다. 마찬가지로, 제3거더 세그먼트(103)의 타측 강판(1303)으로부터 외향 돌출된 연결 강봉(1353)은, 제2거더 세그먼트(102)의 일측 강판(1202)의 개구(1252)를 관통하여 제2거더 세그먼트(102)의 강관 중공 공간으로 삽입된 상태가 된다.

교량에 작용하는 하중에 적은 위치에 배열된 거더 세그먼트에 대해서는 그라우트(149)를 강관(140)의 내부에 충진하지 않더라도 무방하다. 다만, 교량의 경간 중앙부(CC)나 교량 단부(EE)와 같이 단면 증설이 필요한 구간에서는 모멘트나 전단력이 크게 작용하므로, 보다 높은 내하 능력을 얻기 위하여 이 부분(CC, EE)에 배치된 거더 세그먼트(100)의 강관(140)에는 그라우트(149)를 밀실하게 충진하는 것이 바람직하다.

각각의 거더 세그먼트(100)의 강관(140)에는 일측 상부에 그라우트 주입구(144i)가 마련되어 있으므로, 거더 세그먼트(100)를 연결한 상태(이 연결 상태는 발판이나 난간이 결합되지 않은 상태이더라도 무방하다)에서, 예정된 거더 세그먼트(100)의 강관(140)에 그라우트를 밀실하게 충진되면서, 연결 강봉(135)을 매개로 거더 세그먼트(100)들은 교축 방향으로 2차로 결합된다.

충진된 그라우트(149)는 시간 경과에 따라 양생되어, 강관(140)의 중공 공간(140v)으로 침투한 합성 강봉(134)과 연결 강봉(135)을 매개로 강관(140)과 그라우트(149)가 합성 단면을 형성하여, 보다 높은 저항 능력을 갖게 된다. 더욱이, 그라우트(149)가 합성 강봉(134)과 연결 강봉(135)과 일체로 합성되면서, 강봉(134, 135)이 전단 연결재 역할을 하면서 중력 방향으로 보다 높은 저항 능력(R)으로 지지할 수 있게 된다. 또한, 합성 강봉(134)과 연결 강봉(135)의 단부에는 너트를 체결해두거나 볼트 머리 등으로 강봉 몸체에 비하여 보다 큰 단면으로 확장 단면부(134a, 135a)를 형성하므로, 강봉(134, 135)과 일체화된 그라우트(149)는 강봉(134, 135)과 분리되는 인발력(P)에 대한 저항 능력을 향상시킬 수 있다. 이는, 미리 그라우트를 강관 내부에 합성한 상태로 시공 현장으로 이동시키는 경우에는 운송 무게가 커져서 한계가 있을 뿐 아니라, 인발 저항을 높이는 효과는 기대할 수 없는 것과 차이가 있다.

무엇보다도, 콘크리트 등의 그라우트(149)는 시공이 완료된 이후에 서서히 건조 수축이 발생되어, 그라우트(149)의 외주면과 강관(140)의 내벽이 분리되더라도, 그라우트(149)는 연결 강봉(135)과 합성 강봉(134)과 일체인 상태를 유지하고 있으므로, 중력 방향의 하중에 대하여 저항하는 저항 능력(R)이 여전히 유지되는 효과를 얻을 수 있다. 이 뿐만 아니라, 풍하중에 의해 보도 교량이 반복적으로 요동하면서, 거더 세그먼트(100) 사이를 1차로 연결한 연결 볼트(88)가 체결 너트에 대하여 조금씩 풀리더라도, 교량의 유지보수를 위한 점검 시점이 돌아오기까지, 그라우트(149)와 강봉(134, 135) 상태를 매개로 거더 세그먼트(100)가 종방향으로 연결된 상태를 견고하게 유지할 수 있으므로, 보행자의 안전한 보행을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 산악지대에 주로 설치되는 케이블 현수 보도교(1)의 시공을 위하여 운반하는 세그먼트 운반체(199)를 도11에 도시된 바와 같이 길이를 짧게 형성하고 발판(160)과 난간(170)을 분리하여 경량화하고, 동시에 강관(140)의 단면도 작업자가 진입할 수 없는 단면 크기로 작게 형성하여, 대형 장비가 없더라도 시공 장소로 용이하게 운반을 할 수 있다. 그리고, 세그먼트 운반체(199)의 경량화에 따라 각 거더 세그먼트의 작은 단면의 원형 강관의 내부에 작업자가 진입할 수 없더라도, 시공 현장에서 견고하게 거더 세그먼트(110)의 일측 강판(120)과 타측 강판(130)을 맞대기 방식의 연결 볼트(88)에 의해 1차 연결하고, 거더 세그먼트가 연결된 상태에서 그라우트(149)를 독립적으로 구획된 강관(140)의 중공 공간(140v)에 에어 포켓이 생기지 않게 밀실하게 채워 연결 강봉(135) 및 합성 강봉(134)에 합성하여 2차 연결함으로써, 그라우트(149)와 강관(140)의 합성 단면에 의해 보다 높은 저항 능력을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상기 케이블(200)은 다양한 형태로 거더 세그먼트(100)에 연결하여 거더 세그먼트(100)를 지지한다. 도면에 도시된 바와 같이, 케이블(200)을 고정시키는 케이블 정착부재(210)를 보다 높은 지반(98)에 고정시키고, 케이블 정착부재(210)로부터 케이블(200)을 각각의 거더 세그먼트(100)의 케이블 연결부(150)에 연결하는 방식으로 케이블(200)이 설치될 수 있다.

이를 통해, 자연 경관의 전망을 가려 미관을 해치는 주탑을 설치하지 않아도 되고, 곡선 보행로를 갖는 보도 교량에 작용하는 하중을 골고루 분산시켜 응력 집중을 해소하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 거더 세그먼트의 양단부에 일정한 각도를 적용하여 연결하면, 곡선 거더 아치교와 같이 다양한 거더 형상을 구축할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

한편, 본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 케이블 정착부재(210)로부터 다수의 케이블이 각각 정착되어 거더 세그먼트(100)에 연결되는 구성에 국한되지 않으며, 도면에 도시되지 않았지만, 주탑에 지지되거나 교량의 교대로부터 연장된 주케이블과 연결된 형태의 행어 케이블로 적용될 수도 있다.

상기 지반 고정부(300)는, 도10에 도시된 바와 같이, 산악 지대의 지반(99)에 고정되고 콘크리트를 주재료로 형성된 고정 블록(310)과, 고정 블록(310)을 지반(99)에 고정하는 앵커 볼트(320)와, 최외측 거더 세그먼트의 강관(140)과 연결하는 연결 강관(340)과, 연결 강관(340)을 고정 블록(310)에 고정시키는 고정 볼트(330)를 포함하여 구성된다.

즉, 최외측 거더 세그먼트의 외측 강판(130)으로부터 외향 돌출된 연결 볼트(135)는 연결 강관(340)의 내부 공간에 수용된다. 이를 위하여, 최외측 거더 세그먼트의 외측 강판(130)에 밀착되는 연결 강관(340)에는 개구가 형성된다.

그리고, 연결 강관(340)의 단부로부터 고정 블록(310)의 내부로 고정 볼트(330)가 매립되고, 고정 볼트(330)의 단부는 연장 볼트(338)가 타측에 결합된 고정 플레이트(335)에 결합된다. 즉, 고정 블록(310)에 고정 볼트(330)와 고정 플레이트(335) 등이 함께 매립되고, 고정 볼트(330)에 지지되는 지지 플레이트(325)에 연결 강관(340)의 끝단이 고정되므로, 최외측 거더 세그먼트를 지반(99)에 확실히 고정시킬 수 있게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 보도 교량(1)의 시공 방법을 상술한다.

단계 1: 먼저, 도11에 도시된 바와 같이, 프레임(110)과, 프레임(110)의 횡부재(112)의 일측 단부에 하방으로 연장된 일측 강판(120)과, 프레임(110)의 횡부재(112)의 타측 단부에 하방으로 연장된 타측 강판(130)과, 일측 강판(120)과 타측 강판(130)에 끝단이 결합된 강관(140)이 구비된 세그먼트 운반체(199)를 제작한다(S110).

세그먼트 운반체(199)는 정교한 치수로 형성된 프레임(110)과 강판(120, 130) 및 강관(140)을 주로 용접으로 접합하여 제작되므로, 공장에서 제작된다. 대형 설비없이 산악지형의 시공 장소까지 운반할 수 있도록 경량으로 제작되는 것이 매우 중요하다.

단계 2 : 그리고 나서, 도11에 도시된 세그먼트 운반체(199)를 시공 현장으로 운반한다(S120). 이 때, 거더 세그먼트(100)를 구성하는 발판(160)과 난간(170)이 결합된 상태로 운반될 수도 있지만, 간편한 운반을 위하여 발판(160)과 난간(170)이 분리된 상태로 운반되는 것이 보다 효과적이다.

단계 3: 그리고 나서, 교축 방향으로 인접한 세그먼트 운반체(199)의 일측 강판(120)과 타측 강판(130)이 맞닿은 상태에서, 이들(120, 130)을 관통하여 연결 볼트(88)로 연결시키는 것에 의해, 세그먼트 운반체(199)를 종방향으로 연결하여 세그먼트 연결체를 형성한다(130).

여기서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 시공 현장에 도착한 세그먼트 운반체(199)에 발판(160)과 난간(170)을 미리 설치(S150)하여 거더 세그먼트(100)로 조립한 상태로, 거더 세그먼트(100)를 종방향으로 연결할 수도 있다.

단계 4: 그리고 나서, 거더 세그먼트(100) 또는 세그먼트 운반체(199)의 전부 또는 일부의 강관(140)에 현장타설 콘크리트 등의 그라우트를 현장에서 충진한다(S140). 여기서, 일부의 거더 세그먼트(100) 또는 세그먼트 운반체(199)에 그라우트(149)를 충진하는 경우에는, 이들(100, 199)이 경간 중앙부 또는 교량 단부에 배치되는 것에 한하여 행해질 수 있다.

그다음, 단계 3에서 세그먼트 운반체(199)를 연결하여 세그먼트 연결체를 형성한 경우에는, 발판(160)과 난간(170)을 각각의 세그먼트 운반체(199)에 설치하여, 세그먼트 운반체(199)를 거더 세그먼트(100)가 되도록 한다(S150).

단계 6: 그라우트가 충분한 강도로 양생되면, 거더 세그먼트(100)가 연결된 세그먼트 연결체를 인상하여 케이블(200)에 지지되도록 설치한다(S160).

단계 7: 그리고 나서, 거더 세그먼트(100)의 최외측 세그먼트를 지반 고정부(300)와 연결하여 교량의 시공을 완료한다(S170).

상기와 같이 구성된 본 발명은, 프레임(110)과, 일측 강판(120)과, 타측 강판(130)과, 원형 강관(140)으로 이루어진 거더 세그먼트의 일부인 세그먼트 운반체(199)를 경량으로 제작하여 운반하여, 도서 및 산지 등의 산악 지역에 원활히 운반하여 시공할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명에 따르면, 작업자가 들어갈 수 없는 단면 크기의 강관(140)에 대하여, 거더 세그먼트(100)의 강관(140)의 양단부가 강판(120, 130)에 연결되고, 종방향으로 인접한 거더 세그먼트(100) 간에 일측 강판(120)과 타측 강판(130)이 서로 맞닿은 상태에서 연결 볼트(88)에 의해 1차 연결되고, 종방향으로 연속하는 거더 세그먼트(100)별로 독립적으로 구획된 강관(140)의 중공 공간을 세그먼트 별로 그라우트 충진하여 2차 연결함으로써, 종방향으로의 견고하게 연결되고 외력에 대하여 높은 내하 능력을 가지며, 1차 연결에 사용된 연결 볼트가 시공 이후에 느슨해지더라도 그라우트와 연결 강봉의 연결에 의해 하중을 지지하여 보행자의 안전을 보장하는 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: 케이블 보도 교량 100: 거더 세그먼트
101: 제1거더 세그먼트 102: 제2거더 세그먼트
103: 제3거더 세그먼트 110: 프레임
120: 일측 강판 125: 개구
130: 타측 강판 134: 합성 강봉
135: 연결 강봉 140: 강관
140v: 중공 공간 150: 케이블 연결부
160: 발판 170: 난간
200: 케이블 210: 케이블 고정구
300: 지반 고정부

Claims (17)

1. 교축 방향으로 연속하도록 연결된 다수의 거더 세그먼트와;
   상기 거더 세그먼트에 연결되어 지지하는 케이블을;
   포함하여 구성되고, 상기 거더 세그먼트는,
   강재로 형성된 프레임과;
   상기 프레임에 지지되어 보행로를 형성하는 발판과;
   상기 프레임의 일측 단부에 하방으로 연장된 일측 강판과;
   상기 프레임의 타측 단부에 하방으로 연장된 타측 강판과;
   상기 일측 강판과 상기 타측 강판을 연결하고 내부에 중공 공간이 마련된 원형 형태의 강관을; 포함하고;
   상기 강관의 일단이 결합되는 상기 일측 강판에는 상기 중공 공간과 연통하는 개구가 형성되고, 상기 강관의 타단이 결합되는 상기 타측 강판에는 상기 중공 공간과 연통하지 않도록 개구가 형성되지 않고, 상기 타측 강판에 외측으로 돌출 형성되고 끝단에는 확장 단면부가 형성된 연결 강봉이 교축 방향으로 인접한 거더 세그먼트의 상기 개구를 통해 상기 중공 공간으로 삽입한 상태에서, 상기 일측 강판과 상기 타측 강판이 서로 밀착한 상태에서 연결 볼트로 연결하여 교축 방향으로 인접한 상기 거더 세그먼트가 1차로 결합되고 나서,
   상기 거더 세그먼트의 일부 이상에 대하여 상기 강관의 상기 중공 공간에 그라우트가 현장에서 충진되어 상기 그라우트와 상기 연결 강봉의 일체 결합에 의해 교축 방향으로 인접한 상기 거더 세그먼트가 2차로 결합되는 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 케이블 보도 교량의 경간 중앙부와 양단부 중 어느 하나 이상에 배치되는 상기 거더 세그먼트에만 상기 그라우트가 상기 중공 공간에 채워지는 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 그라우트가 충진되는 상기 강관의 일측 상부에는 그라우트가 주입되는 주입구가 형성되고, 상기 강관의 타측에는 상기 그라우트가 주입되는 동안 에어 배출을 위한 통기공이 형성되어, 상기 거더 세그먼트가 종방향으로 연결된 상태에서 상기 주입구를 통해 상기 그라우트가 채워지는 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 타측 강판에는 합성 강봉이 내측으로 돌출 형성되어 상기 그라우트와 일체로 합성되는 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 케이블은 상기 거더 세그먼트에 비하여 상측에 위치한 지반에 고정된 케이블 정착부재로부터 연장되어 상기 거더 세그먼트의 케이블 연결부에 연결된 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 일측 강판과 상기 타측 강판은 평행하지 않게 형성되어, 상기 보행로는 곡선으로 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 합성 강봉의 끝단에는 확장 단면부가 구비된 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강관의 상기 중공 공간은 작업자가 들어갈 수 없는 크기의 단면으로 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 강관은 200mm 내지 600mm의 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량.
   
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 케이블 보도 교량의 시공방법으로서,
    강재로 형성된 프레임과, 상기 프레임의 일측 단부에 하방으로 연장된 일측 강판과, 상기 프레임의 타측 단부에 하방으로 연장된 타측 강판과, 상기 일측 강판과 상기 타측 강판에 끝단이 결합되고 내부에 중공 공간이 마련된 강관을 포함하되, 상기 강관의 일단이 결합되는 상기 일측 강판에는 상기 중공 공간과 연통하는 개구가 형성되고, 상기 강관의 타단이 결합되는 상기 타측 강판에는 상기 중공 공간과 연통하지 않도록 개구가 형성되지 않은 세그먼트 운반체를 시공 현장으로 운반하는 운반체 운반단계와;
    상기 운반체 운반단계 이후에, 상기 타측 강판에 외측으로 돌출 형성되고 끝단에는 확장 단면부가 형성된 연결 강봉이 교축 방향으로 인접한 거더 세그먼트의 상기 개구를 통해 상기 중공 공간으로 삽입한 상태에서, 상기 일측 강판과 상기 타측 강판이 서로 밀착한 상태에서 연결 볼트로 연결하여 교축 방향으로 인접한 상기 거더 세그먼트를 1차로 결합하여 세그먼트 연결체를 형성하는 세그먼트 연결단계와;
    상기 세그먼트 연결단계 이후에, 상기 연결 강봉이 상기 중공 공간으로 삽입된 상태에서, 상기 중공 공간에 그라우트를 충진시켜, 상기 그라우트와 상기 연결 강봉의 일체 결합에 의해 교축 방향으로 인접한 상기 거더 세그먼트를 2차로 결합하는 그라우트 충진단계와;
    상기 세그먼트 연결체가 케이블에 지지되도록 인상하여 설치하는 세그먼트 설치단계를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량의 시공 방법.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 세그먼트 운반체에 발판과 난간을 설치하여 거더 세그먼트로 조립하는 거더 세그먼트 조립단계를;
    상기 세그먼트 설치단계 이전에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량의 시공 방법.
    
15. 제 13항에 있어서, 상기 그라우트 충진단계는,
    상기 케이블 보도 교량의 경간 중앙부와 교량 단부 중 어느 하나의 영역 이상에 대하여, 상기 세그먼트 연결체를 형성하는 다수의 거더 세그먼트 중에 일부에만 상기 강관의 내부에 그라우트를 충진하는 것을 특징으로 하는 케이블 보도 교량의 시공방법.
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