KR102364648B1 - 응력 전달이 균일한 교량 상부 구조 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량 상부 구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더와; 교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더에 지지되는 프리캐스트 분절블록과, 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 직각 방향으로의 사이에 위치한 상기 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 상기 프리캐스트 분절블록을 이격되게 연결하는 연결 부재를 포함하는 프리캐스트 단위블록이 교축 방향으로 연속하여 배치되어 교량 바닥판의 일부 이상을 형성하는 프리캐스트 바닥판과; 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않아 개방된 상기 교량용 거더의 상측에서 설치되어 상기 프리캐스트 단위블록을 지지하되, 상기 프리캐스트 단위블록을 지지하는 상면이 경사면을 포함하여 형성되어, 상기 경사면이 상기 프리캐스트 단위블록과 접촉하는 위치에 따라 상기 프리캐스트 단위블록의 높이를 조절하는 조정 블록과; 상기 프리캐스트 바닥판을 상기 교량용 거더와 일체화시키는 합성 콘크리트를; 포함하여 구성되어, 교량용 거더의 시공 오차나 종구배, 편구배 등이 있더라도 각각의 프리캐스트 단위블록이 서로 정렬되어 연결되어 각각의 프리캐스트 바닥판이 일체로 판거동을 행하여 구조적 안정성을 구현하는 교량 상부 구조 및 그 시공 방법을 제공한다.

Description

응력 전달이 균일한 교량 상부 구조 및 그 시공 방법 {BRIDGE SUPER STRUCTURE WITH UNIFORM STRESS TRANSFER AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 교량 상부 구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 프리캐스트 단위블록을 이용하여 교량 바닥판을 시공함에 있어서, 교량용 거더의 시공 오차나 종구배, 편구배 등이 있더라도 각각의 프리캐스트 단위블록이 서로 정렬되어 연결되어 각각의 프리캐스트 바닥판이 일체로 판거동을 행하여 구조적 안정성을 구현하는 교량 상부 구조 및 그 시공 방법에 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 교량용 거더(10)를 거치시킨 후에, 교량용 거더(10)의 상측에 바닥판을 합성하고, 바닥판에 포장면(50)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, 도1a에 도시된 바와 같이, 공장에서 미리 제작된 프리캐스트 단위블록(20s)을 교량용 거더(10)에 거치시키고 합성 콘크리트(40)를 타설하여 프리캐스트 단위블록(20s)과 교량용 거더(10)를 일체로 합성한 바닥판(20)을 시공하여, 교량의 시공 시간을 단축시키는 공법이 널리 사용되고 있다.

프리캐스트 단위블록(20s)은 도1a에 도시된 바와 같이 다수의 프리캐스트 분절블록(20c)이 연결 부재(20x)로 연결된 형태로 구성되거나, 도면에 도시되지 않았지만, 연결 부재(20x)를 구비하지 아니하고 프리캐스트 단위블록에 포켓이 관통 형성되도록 구성된다. 이에 따라, 프리캐스트 단위블록이 교량용 거더(10)에 거치된 상태에서, 도1b에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단위블록(20s)으로부터 교축 방향으로 돌출된 루프 철근(21a)을 연결하고, 프리캐스트 단위블록(20s)의 프리캐스트 분절블록(20c)의 사잇공간이나 포켓에 합성 콘크리트(40)를 타설하여, 교량용 거더(10)의 전단 연결재(12)를 매개로 프리캐스트 단위블록(20s)과 교량용 거더(10)는 일체화된다.

그러나, 교량용 거더(10)와의 합성을 위하여 프리캐스트 단위블록에 포켓이 형성된 경우에는, 교축 방향으로 배열된 배력 철근(21)은 포켓 인근에서의 간격이 다른 부분에서의 간격에 비하여 더 크게 배치되어, 교축 방향을 따라 배력 철근의 배치가 일부분에 집중되어 균일한 강성으로 외력을 지지하지 못하게 되는 한계가 있다.

한편, 교축 방향으로 연속한 프리캐스트 단위블록(20s)의 종방향 빈 공간(Ld)은, 도1b에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단위블록(20s)의 교축 방향의 연결부로서, 프리캐스트 단위블록(20s)의 종방향 양끝면에 돌출된 후크 철근(21a)을 잇는 방식에 의해 프리캐스트 단위블록(20s)의 종방향 연결이 이루어진다. 그러나, 후크 이음 방식은 충분히 긴 중첩 길이(dd)를 확보해야 하는데, 실제로 중첩 길이(dd)를 충분히 길게 확보하기 어렵기 때문에, 축력이나 전단력 등의 하중 전달이 원활히 이루어지지 않는 치명적인 문제를 안고 있다. 더욱이, 교량용 거더(10)에 거치된 프리캐스트 단위블록(20s)은 교량용 거더(10)의 시공 오차나 종구배 또는 편구배 등에 의해 상호간의 연결부위가 정렬되지 않고 높이 편차가 발생되어, 후크 철근(21a)의 이음이 견고하지 않아 하중 전달이 원활히 이루어지지 않는 문제도 안고 있다. 이와 같이, 프리캐스트 단위블록 간에 종방향으로의 하중 전달이 이루어지지 않으면, 응력이 국부적으로 집중되어 콘크리트 블록과 합성 콘크리트(40)가 파손되는 문제가 야기되기도 한다.

한편, 교축 방향으로 연속하는 프리캐스트 단위블록(20s)에 종방향으로 쉬스관을 미리 설치하고, 다수의 프리캐스트 단위블록(20s)을 관통하는 강연선을 설치하여, 강연선에 인장력을 도입한 상태로 정착하는 방식이 제안되었으나, 이는 비용이 매우 높게 소요되어 적용성이 낮은 한계를 안고 있다. 또한, 강연선에 인장력을 도입하여 교축 방향으로 배열된 프리캐스트 단위블록(20s)을 교축 방향으로 밀착시키더라도, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(20s)의 교축 직각 방향으로의 휨 변형 편차가 발생되는 것을 막을 수 없으므로, 하나의 판 거동을 구현하지 못하는 한계를 또한 안고 있다.

따라서, 교축 방향으로 연속하는 프리캐스트 단위블록(20s)이 상호 간에 축력, 전단력, 압축력을 보다 정확하게 응력 전달할 수 있는 방안과, 교량용 거더(10)의 시공 오차나 종구배 또는 편구배에 의해 발생되는 교량용 거더에 거치된 프리캐스트 단위블록(20s)의 높이 편차를 제거하는 방안의 필요성이 크게 대두되고 있다.

한편, 교량의 바닥판(20)은 교면으로부터 빗물을 도로 가장자리로 유도하여 배수하도록 도2a에 도시된 바와 같이 도로 중앙부로부터 가장자리를 향하여 -x%의 하향 구배를 갖도록 시공되기도 하고, 도로가 곡선 형태인 경우에는 차량의 안정적인 운행을 위하여 도2b에 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.

이와 관련하여, 통상적인 교량용 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, 교량용 거더의 상면은 수평 상태로 제작된다. 이와 같이 제작된 교량용 거더(10)를 교대나 교각 등의 하부 구조(77)에 거치할 때에, 교량의 교면 배수 또는 도로의 곡률에 따른 편구배를 고려하여 교량용 거더 간에 단차를 두고 거치되기도 한다.

이와 같이, 교량용 거더(10)의 상면이 수평면으로 형성됨에 따라, 경사진 구배(-x%, -y%)를 교면에 갖기 위해서는, 도3에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 바닥판(20)의 저면에 바닥판의 구배(-x%, -y%)를 수용하기 위한 헌치(20h)가 정해진 높이(h)로 마련되어야 한다. 그런데, 프리캐스트 콘크리트 제품의 제작에서 강재 거푸집이 가장 큰 비용을 차지하므로, 어느 하나의 강재 거푸집으로 프리캐스트 콘크리트 제품을 가능한 많이 제작해야 프리캐스트 제품의 제작 비용을 낮출 수 있다. 그러나, 교량의 바닥판(20)은 교량의 폭과 선형, 교량용 거더의 상면의 폭과, 교면의 구배와, 교량용 거더의 간격, 전단 연결재의 간격 등 다양한 요소에 의해 교량마다 다른 치수와 형상으로 설계되므로, 하나의 강재 거푸집으로 다량의 프리캐스트 단위블록을 제작하지 않아 프리캐스트 단위블록의 제조 비용이 높아지는 문제가 야기된다. 또한, 프리캐스트 단위블록의 저면에 헌치(20h)를 형성하더라도, 교량용 거더의 시공오차나 종구배나 편구배가 기준치보다 크게 발생되면, 교량용 거더(10)와 프리캐스트 단위블록(20s)의 사이에 개재되는 고무 재질의 밀폐 부재(30)가 이를 수용하지 못하여, 합성 콘크리트(40)의 타설 시에 접합면 바깥으로 콘크리트가 누설되는 문제가 야기되기도 한다.

상기 문제를 해소하기 위하여, 프리캐스트 단위블록의 저면에 헌치부를 형성하지 않으면서, 교량의 교면 구배를 형성하고, 동시에 교량용 거더의 시공 오차나 종구배, 편구배에 대응하여 프리캐스트 단위블록의 자세나 높이를 교정할 수 있고, 타설되는 합성 콘크리트가 양생되기 이전에 접합면 바깥으로 누설되지 않도록 하는 경제적 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

전술한 구성은 본 발명의 해결과제에 따라 대비되는 구성을 설명한 것으로, 본 출원의 이전에 공지된 기술을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록의 상호간에 축력, 전단력, 압축력을 보다 정확하게 응력 전달할 수 있도록 하는 교량 상부 구조 및 그 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은, 교축 방향으로 인접 배치되는 프리캐스트 단위블록들의 자중 및 외력에 의한 휨 변형이 연속 형태로 발생되도록 연결되어, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록의 상호간에 인장력, 전단력, 압축력, 모멘트 등의 힘을 보다 정확하게 전달하여, 교량 바닥판이 자중 및 외력에 대하여 정확한 판거동을 할 수 있는 안정된 구조계를 구현하는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명은, 바닥판이 횡방향 경사를 갖고 설치되더라도, 교량용 거더와 프리캐스트 단위블록을 일체화시키는 합성 콘크리트가 접합면 바깥으로 새지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

이와 동시에, 본 발명은, 프리캐스트 단위블록이 교량용 거더의 상면에 거치된 상태에서, 자중과 작업 하중에 대하여 안정적으로 지지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 헌치가 상면에 형성되지 않은 교량용 거더에, 헌치가 저면에 형성되지 않은 프리캐스트 단위블록을 거치하여 교량의 바닥판을 시공하면서도, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려한 구배를 갖는 바닥판 경사를 정확히 구현하는 것을 목적으로 한다.

이와 동시에, 본 발명은, 교량용 거더의 시공 오차나 종구배 및 편구배 등에의하여, 교량용 거더에 거치되는 프리캐스트 단위블록들이 상호간에 정렬되지 않더라도, 교량용 거더에 거치된 프리캐스트 단위블록의 높이와 자세를 후속적으로 조정하여 상호 정렬된 높이와 자세가 되게 교정하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명은, 프리캐스트 단위블록이 교량의 계획면과 일치하는 교정 자세와 높이로 유지되도록, 교량용 거더의 상면과 프리캐스트 단위블록 사이의 지지 공간을 안정적으로 유지시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 프리캐스트 단위블록과 교량용 거더를 결합하는 합성 콘크리트가 특정한 위치에 치우치지 않고, 바닥판 전체 표면에 걸쳐 격자 형태로 분산됨에 따라, 교량용 거더와 프리캐스트 단위블록의 합성이 전체적으로 균일하게 이루어져, 사하중과 활하중에 대하여 교량 바닥판과 교량용 거더가 일체로 거동할 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더와; 교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더에 지지되는 프리캐스트 분절블록과, 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 직각 방향으로의 사이에 위치한 상기 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 상기 프리캐스트 분절블록을 이격되게 연결하는 연결 부재를 포함하는 프리캐스트 단위블록이 교축 방향으로 연속하여 배치되어 교량 바닥판의 일부 이상을 형성하는 프리캐스트 바닥판과; 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않아 개방된 상기 교량용 거더의 상측에서 설치되어 상기 프리캐스트 단위블록을 지지하되, 상기 프리캐스트 단위블록을 지지하는 상면이 경사면을 포함하여 형성되어, 상기 경사면이 상기 프리캐스트 단위블록과 접촉하는 위치에 따라 상기 프리캐스트 단위블록의 높이를 조절하는 조정 블록과; 상기 프리캐스트 바닥판을 상기 교량용 거더와 일체화시키는 합성 콘크리트를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조를 제공한다.

또한, 본 발명은, 교량 하부 구조에 교축 직각 방향으로 2열 이상의 교량용 거더를 거치시키는 교량용 거더 거치 단계와; 교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더에 지지되는 프리캐스트 분절블록이 연결 부재에 의해 교축 직각 방향으로 연결된 프리캐스트 단위블록을 상기 교량용 거더의 상면에 거치시키되, 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 직각 방향으로의 사이에는 상기 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 상기 프리캐스트 단위블록을 거치시키는 단위블록 거치단계와; 경사면이 상측에 형성된 조정 블록을 준비하여, 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않아 개방된 상기 교량용 거더의 상면에 상기 조정 블록을 설치하고, 상기 조정 블록의 상기 경사면과 상기 프리캐스트 단위블록의 접촉 위치를 조정하여 상기 프리캐스트 단위블록의 높이를 조절하는 단위블록 조정단계와; 굳지않은 상태의 합성 콘크리트를 타설하고 양생시켜 상기 프리캐스트 바닥판을 상기 교량용 거더와 일체화시키는 바닥판 일체화단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조의 시공 방법을 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '종방향', "길이 방향" 및 이와 유사한 용어는 교량용 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.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '외측' 및 이와 유사한 용어는 어느 기준점을 중심으로 바깥으로 멀어지는 방향으로 정의한다. 예를 들어, '교축 방향'으로 뻗은 교량용 거더의 '외측'은 교량용 거더로부터 '교축 직각 방향'으로 멀어지는 방향을 지칭하며, 조정 블록으로부터 연장 부재가 외측으로 연장된다는 것은 도8a 및 도8b의 '교축 직각 방향'으로 이동하는 조정 블록으로부터 교축 방향으로 멀어지는 방향을 향하여 연장되는 것을 지칭한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 프리캐스트 단위블록의 종방향 양끝면에는 돌출길이보다 더 긴 길이로 횡방향으로 연장 형성된 종연결 강재가 돌출 형성되고, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록의 종연결 강재를 V자형 맞대기 용접에 의해 연결하도록 구성됨에 따라, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록의 상호간에 인장력, 전단력, 압축력, 모멘트 등의 힘을 보다 정확하게 전달하여, 교량 바닥판이 자중 및 외력에 대하여 정확한 판거동을 할 수 있는 안정된 구조계를 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 바닥판이 횡방향 경사를 갖도록 교축 직각 방향으로 경사지게 설치되더라도, 프리캐스트 단위블록의 경사에 의해 교량용 거더의 상면과의 거리가 멀리 떨어진 교량용 거더의 횡방향 일측에 탄성 휨 변형이 가능한 밀폐 부재가 형성되어, 프리캐스트 단위블록의 저면과 교량용 거더의 횡방향 일측 사이를 외부와 차단함으로써, 교량용 거더와 프리캐스트 단위블록을 일체화시키는 합성 콘크리트가 접합면 바깥으로 새지 않아 우수한 시공성으로 합성 콘크리트를 타설 양생시키는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 헌치가 상면에 형성되지 않은 교량용 거더에 헌치가 저면에 형성되지 않은 프리캐스트 단위블록을 거치하여 교량의 바닥판을 시공하더라도, 프리캐스트 단위블록이 교량용 거더의 상면에 거치된 상태에서, 프리캐스트 분절블록 사이의 공간으로 경사면이 형성된 조정 블록을 프리캐스트 단위블록과 교량용 거더의 상면 사이에 개재시켜 위치를 조정하는 것에 의하여, 프리캐스트 분절블록의 높이와 자세를 국부적으로 교정하여, 도로의 곡률과 교면 배수를 고려한 구배를 갖는 바닥판 경사를 정확히 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 교량용 거더의 시공 오차나 종구배 및 편구배 등에의하여, 교량용 거더에 거치되는 프리캐스트 단위블록들이 상호간에 정렬되지 않더라도, 조정 블록에 의해 프리캐스트 단위블록의 각 프리캐스트 분절블록의 자세와 높이를 교정하여, 프리캐스트 단위블록의 계획면에 정확히 위치시킬 수 있으며, 이를 통해 교량 바닥판의 예정된 내하 능력을 구현하는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 교축 방향으로 인접 배열된 프리캐스트 단위블록의 높이와 자세를 계획당시와 정확히 일치시킬 수 있게 되므로, 교축 방향으로 인접 배열된 프리캐스트 단위블록의 종연결 강재를 V자형 맞대기 이음 용접으로 접합하여, 교축 방향으로 인접 배열된 프리캐스트 단위블록이 종연결 강재에 의해 연속적으로 거동하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 조정 블록에 의해 프리캐스트 단위블록의 자세와 높이를 교정하면서, 동시에 조정 블록에 의해 교정된 자세와 높이로 프리캐스트 단위블록의 중량이 지지되어 유지되므로, 프리캐스트 단위블록과 교량용 거더의 상면 사이에서 배치되어 타설되는 합성 콘크리트의 거푸집 역할을 하는 밀폐 부재의 하중 부담을 줄여주는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 교량용 거더의 상면 일측에서 교축 방향을 따라 형성된 밀폐 부재가 상하 방향으로 굽어지는 탄성 휨 변형이 허용됨에 따라, 프리캐스트 단위블록의 자세 및 높이 교정에 따라 프리캐스트 단위블록의 저면 높이가 변경되더라도, 밀폐 부재가 프리캐스트 단위블록의 저면에 밀착되면서 타설 콘크리트의 거푸집 역할을 하여 누설없이 합성 콘크리트의 성형을 보다 신뢰성있게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은, 프리캐스트 단위블록이 교량용 거더의 상면에 거치된 상태에서, 프리캐스트 단위블록이 교량의 계획면과 일치하는 교정 자세와 높이로 유지되는 상태로 자중과 작업 하중에 대해서는 조정 블록에 의해 지지되고, 굳지않은 상태로 타설되는 합성 콘크리트의 거푸집은 휨 탄성 변형이 허용되는 밀폐 부재와 압축 변형이 허용되는 거치 부재에 의해 행해짐으로써, 프리캐스트 단위블록을 안정적으로 지지하면서 타설 콘크리트가 접합면 바깥으로 누설되는 것을 확실하게 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 프리캐스트 단위블록과 교량용 거더를 결합하는 합성 콘크리트가 특정한 위치에 치우치지 않고, 바닥판 전체 표면에 걸쳐 격자 형태로 분산됨에 따라, 교량용 거더와 프리캐스트 단위블록의 합성이 전체적으로 균일하게 이루어져, 사하중과 활하중에 대하여 교량 바닥판과 교량용 거더가 일체로 거동할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 프리캐스트 단위블록의 콘크리트 부분인 프리캐스트 분절블록의 사이를 콘크리트로 연결하지 아니하고 개방된 형태로 연결하도록 구성됨에 따라, 교량용 거더의 횡방향 중심 상면이 전단 연결재와 함께 모두 드러나게 되어, 합성 콘크리트에 의해 교량용 거더의 종방향 전체 라인에 걸쳐 프리캐스트 단위블록과 교량용 거더를 견고하게 결합하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 프리캐스트 단위블록의 종방향으로 받침 돌출 부재와 측면 돌출 부재가 돌출 형성되어, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록의 종연결 강재를 용접하는 길이로 정확히 맞추어 시공성이 향상될 뿐만 아니라, 합성 콘크리트를 타설할 때에 거푸집 역할을 하여 거푸집 설치를 필요로 하지 않게 됨에 따른 시공성도 향상되는 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 단위블록을 이용한 교량의 시공 구성을 도시한 사시도,
도1b는 프리캐스트 단위블록의 교축 방향의 연결부에서의 후크 철근에 의한 연결 구성을 도시한 도면,
도2a는 프리캐스트 바닥판을 이용한 교량 상부 구조를 도시한 횡단면도,
도2b는 도로 곡률을 고려한 교량용 거더의 배치를 도시한 도면,
도3은 도2a의 'A'부분으로서 합성 콘크리트가 타설되기 이전의 형상을 도시한 도면,
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 교량 상부 구조를 도시한 횡단면도,
도5은 도4의 'B'부분의 확대도,
도6a은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 단위블록을 도시한 사시도,
도6b는 도6a의 'C'부분의 확대도,
도7a는 교량용 거더에 프리캐스트 단위블록을 거치시키는 구성을 도시한 사시도,
도7b는 교량용 거더에 프리캐스트 단위블록이 모두 거치된 상태를 상측에서 바라본 사시도,
도8a는 합성 콘크리트를 타설하기 이전의 도5에 해당하는 교량용 거더의 상측에서 조정 블록을 교축 직각 방향으로 이동시켜 프리캐스트 단위블록의 높이와 자세를 교정하는 구성을 도시한 도면,
도8b는 도8a의 'D'부분의 횡단면도,
도8c는 도8a의 조정 블록에 의해 프리캐스트 단위블록의 자세 및 높이가 교정된 상태에서, 연장 부재를 연결 부재에 설치한 구성을 도시한 사시도,
도9a는 교량용 거더의 상측에 1개의 프리캐스트 단위블록이 설치된 상태에서 조정 블록 및 연장 부재가 설치된 구성을 도시한 사시도,
도9b는 도9a의 일부 확대도,
도10은 교축 방향에서 바라본 도9b의 구성을 도시한 도면,
도11은 본 발명의 제2실시예로서, 조정 블록을 교축 방향으로 이동시켜 프리캐스트 단위블록의 높이와 자세를 교정하는 구성을 도시한 도면,
도12a는 종방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록 간의 결합 구성을 도시한 사시도,
도12b는 도12a의 종단면도,
도13은 도7b의 'E'부분의 평면도로서 주철근과 배력철근의 배치 상태를 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.

도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 교량 상부 구조(1)는, 교각이나 교대 등의 교량 하부 구조(77)에 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더(100)와, 교량용 거더(100)에 거치된 프리캐스트 단위블록(201)이 교축 방향을 따라 배열되어 상호 결합되어 형성되는 교량 바닥판(200)과, 프리캐스트 단위블록(201)의 연결 부재(230)가 배치된 부분을 통해 개방 형태로 드러나는 교량용 거더(100)의 상측 공간과 프리캐스트 단위블록(201)의 교축 방향의 사잇 공간에 타설되어 프리캐스트 단위블록(201)과 교량용 거더(100)를 일체화하는 합성 콘크리트(300)와, 교량 바닥판(300)의 상면에 포장된 포장면(400)을 포함하여 구성된다.

상기 교량용 거더(100)는, 도면에 예시된 바와 같이, 철근 콘크리트 구조물로 형성된 콘크리트 교량용 거더일 수도 있고, I자형이나 박스형 단면의 강재 빔으로 형성된 강재 교량용 거더일 수도 있으며, 강재 빔과 케이싱 콘크리트가 합성된 단면의 합성 교량용 거더를 모두 포함하며, 긴장재나 프리플렉스 방식에 의해 압축 프리스트레스가 교량용 거더 중앙부의 중립축 하측에 도입될 수도 있다. 이하, 편의상 콘크리트를 주재료로 형성된 교량용 거더(100)를 기준으로 설명하기로 한다.

교량용 거더(100)는 그 상면에 헌치가 구비되지 않은 편평한 표면으로 형성됨에 따라, 교량용 거더(100)를 제작하기 위한 강재 거푸집의 비용을 낮추어 경제성을 확보할 수 있다.

교량용 거더(100)의 상측에는 합성 콘크리트(300)와의 합성을 견고하게 하기 위한 전단 연결재(140)가 돌출 형성되고, 프리캐스트 단위블록(201)과의 사이에 합성 콘크리트의 누설을 방지하기 위하여 거치 부재(280)와 밀폐 부재(290)가 교량용 거더의 상면의 횡방향 끝단부에 길이 방향을 따라 길게 형성된다.

여기서, 도4 및 도9a에 도시된 바와 같이, 거치 부재(280)는 고무나 우레탄 계열의 압축 가능한 재질로 형성되어 교량용 거더의 상면의 횡방향 일측 단부(ee)에 교량용 거더 길이 방향을 따라 길게 배치된다. 거치 부재(280)는 압축 가능한 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 원형 단면, 타원형 단면, 사각형 단면 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 거치 부재(280)는 직사각형 단면으로 길게 연장 형성되어 접착제 등으로 교량용 거더의 상면에 부착되거나 단순 거치될 수 있다.

그리고, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 밀폐 부재(290)는, 중력 방향의 외력에 대하여 하방으로 휨 변형이 탄성적으로 이루어지는 판 형태로 형성되어, 교량용 거더의 상면의 횡방향 타측단부(cc)에 교량용 거더 길이 방향을 따라 길게 배치된다.

예를 들어, 도5에 도시된 바와 같이, 밀폐 부재(290)는 강판 등의 금속제 판 형태를 절곡 형성될 수 있으며, 일단부(290f)는 교량용 거더의 상면 타측단부에 고정 볼트 등에 의하여 고정되고, 타단부는 교량용 거더의 횡방향 외측을 향하여 상향 경사지게 형성된 자유단(290e)으로 형성될 수 있다. 여기서, 자유단의 높이는 도5의 좌측도면에 도시된 것에 비하여 보다 상측에 위치하지만, 도면부호 200x로 표시된 방향으로 프리캐스트 단위블록(201)이 하방으로 내려와 교량용 거더의 상면에 거치되면, 프리캐스트 단위블록(201)의 중량에 의해 밀폐 부재(290)의 자유단(290e)이 하방으로 눌리면서 밀폐 부재(290)는 하방으로의 휨 변형(290r)이 탄성적으로 허용되어, 교량용 거더(100)의 상면과 프리캐스트 분절블록(210)의 사이 공간을 외부로부터 차단하여 상기 합성 콘크리트의 타설 공간을 한정한다.

즉, 프리캐스트 단위블록(201)의 중량은 교량용 거더(100)와 프리캐스트 단위블록(201)의 사이에 개재되는 조정 블록(270)에 의해 지지되고, 밀폐 부재(290)는 합성 콘크리트의 누설을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 밀폐 부재(290)는 합성 콘크리트의 중량을 견딜 정도의 두께로 형성되면 충분하고, 이에 따라 탄성 휨 변형도 원활히 이루어지게 되므로, 자유단(290e)은 하방으로 휨 변형된 상태에서 원래의 형태로 복원하려는 탄성 복원력에 의해 프리캐스트 단위블록(201)의 저면을 가압하면서 밀착된 상태가 된다.

여기서, 밀폐 부재(290)는 거치 부재(280)에 비하여 프리캐스트 단위블록(201)의 저면까지의 거리가 더 먼 경우에 적합하므로, 프리캐스트 단위블록(201)이 경사 방향을 기준으로, 거치 부재(280)가 배치되는 교량용 거더의 상면의 횡방향 일측단부(ee)는 교량용 거더(100)의 상면과 프리캐스트 단위블록(201)의 저면까지의 높이차가 더 짧은 쪽의 단부를 지칭하고, 밀폐 부재(290)가 배치되는 교량용 거더의 상면의 횡방향 타측단부(cc)는 교량용 거더(100)의 상면과 프리캐스트 단위블록(201)의 저면까지의 높이차가 더 긴 쪽의 단부를 지칭한다.

이를 통해, 교량용 거더(100)와 프리캐스트 단위블록(201)의 저면 사이의 공간은 거치 부재(280)와 밀폐 부재(290)에 의해 차폐되어, 굳지않은 상태의 합성 콘크리트가 타설되면, 거치 부재(280)와 밀폐 부재(290)를 접합면으로 하여 외부로 누설되지 않고 합성 콘크리트(300)를 양생시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 교량용 거더(100)가 제작되면, 기중기로 교량용 거더를 인상하여, 교각이나 교대 등의 하부 구조(77) 상의 교좌 장치(77a)에 거치시킨다.

상기 프리캐스트 바닥판(200)은, 도6a 및 도6b에 도시된 프리캐스트 단위블록(201)이 교축 방향으로 연속하여 밀착 거치되어 프리캐스트 바닥판(200)의 일부 이상을 형성한다.

프리캐스트 단위블록(201)은 교량 바닥판의 두께와 동일한 두께(ts)를 갖는 두께의 철근 콘크리트 구조물로 형성되는 프리캐스트 분절블록(210)과, 프리캐스트 분절블록(210)의 교축 직각 방향으로의 사이에 위치한 교량용 거더(100)의 상면 중앙부가 프리캐스트 분절블록(210)에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 프리캐스트 분절블록(210)을 이격되게 연결하는 연결 부재(230)와, 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 구성된다.

여기서, 프리캐스트 분절블록(210)은 교축 직각 방향으로의 단부가 교량용 거더(100)에 지지되며, 교량용 거더의 상면을 향하는 단부에 경사진 천장면(220s)을 구비한 수용홈(220)이 교량용 거더 중앙부로부터 교축 직각 방향으로 멀어지는 방향으로 요입 형성된다. 여기서, 도8b에 도시된 바와 같이, 천장면(220s)은 교량용 거더 중앙부로부터 교축 직각 방향으로 멀어지는 방향으로 점진적으로 낮아지는 경사면으로 형성된다.

프리캐스트 분절블록(210)은 합성 콘크리트(300)와 합성된 상태에서 일체 거동할 수 있도록, 도9a 및 도9b에 도시된 바와 같이, 교량용 거더의 상면을 향하는 단부 표면에는 오목부가 교량용 거더 중앙부로부터 교축 직각 방향으로 멀어지는 방향으로 요입 형성되어 전단키(210z)의 역할을 한다. 프리캐스트 분절블록(210)은, 교량용 거더(100)에 양단부가 지지되는 프리캐스트 중앙블록과, 교량용 거더 중에 교축 직각 방향으로 최외측에 위치한 최외측 교량용 거더에 어느 일측 단부가 지지되는 프리캐스트 단부블록을 포함한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 프리캐스트 단위블록(201)은 교량 바닥판의 일부 두께로 형성되고, 그 상면에 바닥판이 합성 콘크리트(300)와 함께 타설되어 성형될 수도 있다.

프리캐스트 단위블록(201)의 프리캐스트 분절블록(210)은 콘크리트를 주재료로 하는 철근 콘크리트 구조물로 형성되고, 저면에 헌치가 구비되지 않은 편평한 표면으로 형성됨에 따라 프리캐스트 단위블록을 제작하기 위한 강재 거푸집의 비용을 낮추어 경제성을 확보할 수 있다. 다시 말하면, 프리캐스트 단위블록(201)을 제작하기 위한 거푸집은 측면 마감판의 면적은 상대적으로 작고, 저면의 면적이 대부분을 차지하므로, 프리캐스트 단위블록(201)의 저면에 헌치를 형성하게 되면, 강재 거푸집의 저면 마감판을 형성하기 위한 재료비와 가공비가 높아지는 문제가 발생된다. 그러나, 본 발명에 따른 프리캐스트 단위블록(201)은, 프리캐스트 분절블록(210)의 저면을 편평한 면으로 형성할 수 있어서, 프리캐스트 단위블록의 콘크리트부를 형성하기 위한 거푸집의 형상이 단순해지므로, 프리캐스트 단위블록을 제작하는 비용을 줄이면서 정교한 형상으로 제작할 수 있게 된다.

교량용 거더(100)의 상면 중앙부를 향하는 프리캐스트 분절블록(210)의 횡방향 단부에는 저면으로부터 상방으로 요입 형성된 수용홈(220)이 형성된다. 수용홈(220)은 교량용 거더(100)로부터 교축 직각 방향으로 멀어질수록 점진적으로 하향 경사진 천장면(220s)이 구비된다.

상기 프리캐스트 분절블록(210) 중에 프리캐스트 중앙블록은 횡방향으로 인접한 교량용 거더(100)에 양단부가 거치되므로, 교량용 거더(100)의 횡방향으로의 열의 개수에 따라 그 개수가 달라진다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 5열의 교량용 거더에 거치되는 프리캐스트 단위블록(201)은 4개의 프리캐스트 중앙블록으로 이루어지고, 횡방향으로 인접한 프리캐스트 분절블록(210)의 사이에는 연결 부재(230)로 연결된다.

상기 프리캐스트 분절블록(210) 중에 콘크리트 단부블록은 횡방향으로 최외측에 배치된 교량용 거더(100)에 어느 일단부가 지지되고, 연결 부재(230)에 의해 프리캐스트 중앙블록에 연결되어 설치된다. 즉, 프리캐스트 단부블록은 내민보와 유사한 형태로 교량용 거더(100)에 거치된다.

상기 연결 부재(230)는 프리캐스트 분절블록(210)들의 사이를 연결하되, 콘크리트를 주재료로 형성되는 프리캐스트 분절블록(210)의 사이에 빈 공간이 형성될 수 있도록 연결한다. 바람직하게는, 연결 부재(230)는 철근이나 강재로 형성되어, 횡방향 빈공간(TC)이 마련되도록 한다.

바람직하게는, 연결 부재(230)은 프리캐스트 분절블록(210)을 횡방향으로 연결할 뿐만 아니라, 도12b에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 분절블록(210)을 횡방향으로 관통하여 횡방향 주철근(230a)과 연속하는 형태로 형성된다. 즉, 프리캐스트 분절블록(210)을 보강하는 횡방향 주철근(230a)이 콘크리트 부분의 바깥으로 드러난 부분이 연결 부재(230)로 형성되므로, 연결 부재(230)는 횡방향 주철근(230a)과 연속하는 동일한 부재로 형성될 수 있다.

이에 따라, 콘크리트 재질의 프리캐스트 분절블록(210)의 내부를 횡방향 주철근(230a)으로 연속하게 배근하면, 프리캐스트 분절블록(210)의 바깥에 드러난 부분이 연결 부재(230)을 형성하면서 콘크리트로 형성된 프리캐스트 분절블록(210)을 횡방향으로 연결하므로, 프리캐스트 단위블록(201)의 제작이 보다 용이하고 콘크리트부의 보강을 연속한 부재로 견고하게 보강할 수 있다.

도면에 예시된 실시예에서는, 프리캐스트 분절블록(210)의 상호간을 연결하는 부재로서 횡방향 주철근을 도시하고 있지만, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 철근 이외에 강봉이나 형강 등의 다양한 소재로 횡방향으로 인접한 프리캐스트 분절블록(210)을 연결하는 연결 부재로 적용될 수 있다.

이에 따라, 연결 부재(230)은 교량용 거더(100)의 상면에 돌출된 전단 연결재(140)와 간섭되지 않고 전단 연결재(140)들의 사이를 통과하는 형태로 배치된다. 따라서, 교량용 거더(100)에 거치된 프리캐스트 단위블록(201)이 교축 방향으로 연속하여 밀착 배치된 상태에서는, 프리캐스트 단위블록(201)의 횡방향 빈공간(TC)에 의해 교량용 거더(100)의 중심축 상면이 종방향 라인 형태로 외부에 드러난 상태가 된다.

이와 같이, 프리캐스트 단위블록(201)은 연결 부재(230)을 매개로 각각의 프리캐스트 분절블록(210)이 횡방향 빈공간(TC)만큼 상호 이격되어 있으므로, 도7a 및 도7b에 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.

상기 종연결 강재(240)는, 도6a 내지 도7a에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 분절블록(210)의 종방향 양끝면(210e)의 중간 높이에 각각의 프리캐스트 분절블록(210)에서 횡방향으로 연속한 직선 형태의 강재로 돌출 형성된다. 여기서, 도6a에 도시된 바와 같이 종연결 강재(240)는 횡방향으로 인접한 교량용 거더의 상측을 연결하도록 횡방향으로 연장 형성된 하나의 플레이트 형상으로 형성될 수도 있으며, 도9a에 도시된 바와 같이 종연결 강재(240)는 횡방향으로 연장되는 플레이트가 다수 이격 배치되는 형태로 형성될 수 있다. 도9a에서 종연결 강재(240)의 횡방향 사이 틈새는 진동 다짐기가 설치되는 에어홀(240u)을 형성하며, 에어홀(240u)을 관통하여 설치되는 진동 다짐기에 의해 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 분절블록의 사이를 채우는 합성 콘크리트에 진동을 가하여 에어 포켓의 발생을 방지한다. 도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 종연결 강재가 횡방향으로 이격 배치되어 에어홀(240u)을 그 사이에 형성하는 대신에, 횡방향으로 연장된 플레이트가 하나로 형성되되 교축 방향으로 파여진 홈 형태로 에어홀(240u)이 관통 형성될 수도 있다.

도12b에 도시된 바와 같이, 종연결 강재(240)는 프리캐스트 분절블록(210)의 내부로 일부 매립된 매립 플레이트(240x)와 연속한 부재로 일체 형성되고, 매립 플레이트(240x)와 종연결 강재(240)의 연결부에서 종방향 양끝면(210e)과 평행하고 종연결 강재(240)에 수직한 자세로 매립된 고정 플레이트(240y)에 결합되어, 프리캐스트 분절블록(210)에 견고한 결합 상태를 유지하면서 제작이나 시공 중에 위치 나 형상이 틀어지는 가능성을 최소화한다.

하나의 프리캐스트 분절블록(210)의 교축 방향으로 양 끝단에 노출된 종연결 강재(240)의 사이에는 루프 형태의 배력 철근(240a)이 콘크리트 재료를 포함하여 형성된 프리캐스트 분절블록(210)의 내부에 배근된다. 프리캐스트 단위블록(201)에는 합성 콘크리트를 타설하는 포켓이 형성되어 있지 않으므로, 배력 철근(240a)이 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)으로부터 서로를 향하여 돌출된 종연결 강재(240)를 상측에서 바라보면서(83) 맞대기 용접을 행하므로, 작업이 수월해지고 우수한 용접 품질을 확보하여 하나의 구조 부재로 작용할 수 있게 된다.

이를 통해, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)의 종연결 부재(240)는 용접(WP)으로 결합된 상태에서도 에어홀(240u)이 상하 방향으로 형성되므로, 종방향 빈공간(LC)에 타설된 합성 콘크리트(300) 내의 기포 배출 통로가 각 프리캐스트 분절블록(210)의 종연결 부재(240) 간의 횡방향 틈새인 에어홀(240u)에 의해 형성된다. 이와 같이, 교축 방향으로 인접하여 용접 결합된 종연결 강재(240)에 에어 홀(240u)이 형성됨에 따라 합성 콘크리트(300) 내의 기포를 보다 확실하게 제거하는 이점을 얻을 수 있다. 이 뿐만 아니라, 에어 홀(240u)은 합성 콘크리트(300)를 일부 두께로 타설한 이후에, 진동 다짐기를 설치하는 공간으로도 활용될 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성된 배력 철근(240a)을 종연결 강재(240)에 의한 용접 연결에 의한 저항력으로 충분한지 여부를 검토해 보면 다음과 같다.

일반 구간의 종방향 철근인 배력 철근은 직경 16mm로 상하측에 각각 배치하고, 지점구간 종방향 철근인 주장율 철근은 직경 19mm로 상하측에 각각 배치되는 데, 이 중에 보다 높은 저항능력을 갖는 직경 19mm인 철근을 기준으로 계산하면, 철근의 단면적(Area/piece; Ap)은 1개당 283.529mm² 가 된다. 따라서, 상하측에 배치되는 전체 철근의 단면적(Area total; At)은 Ap*2(상하 양측)*6.67 = 3780.38mm² 가 된다. 철근의 허용 인장력(Pa)은 160MPa이므로, 철근의 저항하중은 Pa*At = 605kN으로 얻어진다.

이와 관련하여, SM400 재질로 형성된 종연결 강재(240)의 용접시 저항하중을 계산해보면, 40T 이하의 용접에 의한 인장 응력은 140MPa인데, 현장 용접에 의한 90%를 적용하면, 적용 인장응력(Sa)은 126MPa이 된다. 이 때, 프리캐스트 단위블록(201)의 2140mm의 폭에 대해 1340mm의 종연결 강재(240)의 폭이 적용되는 경우에, 1000mm의 폭으로 단위 환산하면, 프리캐스트 단위블록(201)의 1000mm에 대해서는 에어홀(240u)을 제외한 626mm의 폭(w)만큼 종연결 강재(240)가 연장 형성된 것을 추론할 수 있다. 종연결 강재(240)의 두께(tt)를 12mm라고 가정하면, 종연결 강재(240)의 저항하중은 Sa*tt*w = 947kN이 얻어진다.

따라서, 프리캐스트 단위블록(201)의 1000mm에 626mm의 폭으로 12mm의 두께만큼 종연결 강재(240)를 돌출 형성하여 교축 방향으로 인접한 종연결 강재와 용접 결합하면, 배력 철근(240a)에 의한 저항 하중인 605kN에 비하여 훨씬 큰 947kN의 저항 하중을 얻으므로, 종연결 강재(240)에 의해 배력 철근(240a)과 연속하는 저항 능력을 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 더욱이, 횡방향으로 연속 배열되는 종연결 강재(240)를 용접에 의해 교축 방향으로 연결하면, 전단력, 축력, 모멘트에 모두 저항할 수 있으므로, 종래의 연결 구조에 비하여 훨씬 더 하중 전달 특성이 우수해진다.

상기 받침 돌출 부재(250)는 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)의 종방향 양끝면(210e)의 하단부로부터 교축 방향으로 돌출되도록 연장 형성된다. 여기서, 받침 돌출 부재(250)의 돌출 길이(Lp)는, 도12b에 도시된 바와 같이, 교축 방향으로 인접한 어느 하나의 프리캐스트 단위블록(201)으로부터 다른 하나의 프리캐스트 단위블록(201)을 향하여 교축 방향으로 돌출 형성되고, 어느 하나의 프리캐스트 단위블록(201)으로부터 돌출된 받침 돌출 부재(250)의 선단(250e)이 다른 하나의 프리캐스트 단위블록(201)에 접촉한 상태에서, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)으로부터 각각 돌출되어 서로 마주보는 종연결 강재(240)의 간격은 맞대기 용접할 수 있는 정도가 되게 하는 치수로 정해진다. 다시 말하면, 받침 돌출 부재(250)는 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)이 돌출 길이(Lp)만큼 받침 돌출 부재(250)의 상측에 종방향 빈공간(LC)을 형성하면서, 종연결 강재(240)가 서로 맞대기 용접을 할 수 있을 정도로 간격을 조절해주는 역할을 한다. 그리고, 받침 돌출 부재(250)의 선단(250e)이 교축 방향으로 인접한 다른 프리캐스트 단위블록(201)의 콘크리트부의 양끝면 하단부와 밀착한 상태에서, 받침 돌출 부재(250)의 상측에 형성되는 종방향 빈공간(LC)을 합성 콘크리트(300)의 타설 공간이 되게 하고 동시에 합성 콘크리트(300)를 타설하기 위한 거푸집의 바닥면 역할을 하게 된다.

한편, 도6b에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 분절블록(210) 중에 교축 직각 방향의 최외측에 배치되는 프리캐스트 단부블록은, 종방향 양끝면(210e) 중 어느 하나의 표면에 교축 직각 방향을 밀폐시키는 측면 돌출 부재(255)가 구비되어, 합성 콘크리트(300)가 타설될 때에 합성 콘크리트(300)의 거푸집 측면 역할을 한다. 측면 돌출 부재(255)는 받침 돌출 부재(250)가 돌출 형성된 프리캐스트 단부블록의 표면에 받침 돌출 부재(250)와 'ㄴ'단면 형태을 이루도록 돌출 형성되며, 받침 돌출 부재(250)와 측면 돌출 부재(255)의 돌출 길이는 동일하게 정해진다.

도7a에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단위블록(201)을 교축 방향으로 밀착되게 교량용 거더의 상면에 연속하여 거치시키면, 도7b에 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) 상면의 횡방향 일측단부(ee)에는 프리캐스트 단위블록(201)이 안착되는 탄성 재질의 거치 부재(280)를 미리 설치해두고, 교량용 거더(100) 상면의 횡방향 타측단부(cc)에는 프리캐스트 단위블록(201)이 후술하는 조정 블록(270)을 매개로 안착되는 탄성 휨 변형이 가능한 밀폐 부재(290)를 미리 설치해둘 수 있다. 이를 통해, 프리캐스트 단위블록(201)이 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이 거치되면, 거치 부재(280)가 탄성 압축 변형되고 밀폐 부재(290)가 휨 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, 도7b에 도시된 바와 같이, 격자 형태의 빈 공간에 무수축 콘크리트나 몰탈 또는 무수축 콘크리트가 합성 콘크리트(300)로서 타설되고, 타설 이후 양생되면, 교량용 거더(100)와 프리캐스트 바닥판(200)이 합성 콘크리트(300)에 의하여 일체로 합성된다. 도7b 및 도13에 도시된 바와 같이, 합성 콘크리트(300)는 특정 위치에 편중되지 않고, 교량의 바닥판 전체에 격자 형태(TC와 LC로 이루어진 부분)로 균등하게 분산되므로, 교량용 거더(100)와 프리캐스트 바닥판(200)은 균일하게 전체적으로 일체화된다.

그리고, 전단 연결재(140)가 설치되어 있는 교량용 거더의 상면 위치에 대응하는 바닥판은 콘크리트 없이 연결 부재(230)가 통과하므로, 바닥판 설치시 전단 연결재(140)의 간섭이 발생할 가능성이 없는 시공상의 이점도 얻을 수 있다.

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 전단 연결재와의 결합 특성을 얻을 수 있다.

더욱이, 프리캐스트 단위블록(201)의 각 프리캐스트 분절블록(210)의 횡방향 빈공간(TC)에 의해 교량용 거더의 상면의 중심부가 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 프리캐스트 분절블록(210) 간의 받침 돌출 부재(250)와 측면 돌출 부재(255)에 의해 형성된 종방향 빈공간(LC)에 의해 횡방향으로 일직선 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 교량용 거더와 결합할 때에 서로 이격된 포켓에만 합성 콘크리트를 타설하여 합성시키는 것에 비하여 훨씬 더 견고한 합성을 보장할 수 있다.

상기 조정 블록(270)은, 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 형성되어 구조 부재로서 외력에 저항하며, 프리캐스트 분절블록(210)에 형성된 수용홈(220)에 일부 이상이 수용되어 프리캐스트 단위블록(201)의 높이와 자세를 조정한다.

보다 구체적으로는, 프리캐스트 분절블록(210)에 덮여지지 않는 개방 형태인 교량용 거더(100)의 상면 중앙부를 향하는 프리캐스트 분절블록(210)의 단부의 저면에는, 교량용 거더(100)로부터 교축 직각 방향으로 멀어질수록 점진적으로 하향 경사진 천장면(220s)이 구비된 수용홈(220)이 요입 형성된다. 그리고, 조정 블록(270)은 프리캐스트 단위블록(210)을 지지하는 상면이 경사면(270s)을 포함하여 형성되어, 수용홈(220)에 일부 이상 수용된 상태로 설치된다.

여기서, 천장면(220s)과 경사면(270s)의 기울기는 동일하게 정해져 서로 면접촉으로 지지하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 천장면(220s)과 경사면(270s)의 기울기 편차가 있더라도 무방하지만, 천장면(220s)과 경사면(270s)은 모두 교량용 거더(100)로부터 교축 직각 방향으로 멀어질수록 점진적으로 하향 경사지게 형성된다. 도면에는 천장면(220s)과 경사면(270s)이 모두 평탄면으로 형성된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 천장면(220s)과 경사면(270s) 중 어느 하나 이상은 곡면으로 형성될 수도 있다.

이에 따라, 조정 블록(270)의 경사면(270s)은 프리캐스트 분절블록(210)의 수용홈(220)의 천장면(220s)에 일부 이상이 맞닿은 상태가 되며, 조정 블록(270)이 수용홈(220)에서 교량용 거더의 상면 중앙부로부터 멀어지는 방향(270d)으로 이동하면, 조정 블록(270)이 보다 많이 수용홈(220)에 수용된 상태가 되면서 프리캐스트 분절블록(210)을 상방향(200y)으로 들려 올리게 되고, 이에 따라 프리캐스트 분절블록(210)이 교량용 거더의 상면(100s)으로부터 보다 높게 이격된 상태가 된다. 반대로, 조정 블록(270)이 수용홈(220)에 일부이상 수용된 상태에서, 조정 블록(270)이 수용홈(220)에서 교량용 거더의 상면 중앙부를 향하여 접근하는 방향(270d의 반대방향)으로 이동하면, 조정 블록(270)이 보다 적게 수용홈(220)에 수용된 상태가 되면서 프리캐스트 분절블록(210)을 하방향(200y의 반대방향)으로 내리게 되고, 이에 따라 프리캐스트 분절블록(210)이 교량용 거더의 상면(100s)으로부터 보다 낮게 이격된 상태가 된다.

이 때, 조정 블록(270)의 높이는 교량용 거더의 상면과 프리캐스트 분절블록까지의 높이차를 고려하여 교축 직각 방향으로 배치된 교량용 거더마다 다르게 정해지는 것에 의해 도4 또는 도2b의 바닥판 경사(S)에 부합하는 경사도를 프리캐스트 분절블록(210)으로 구현할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 교량용 거더마다 설치되는 조정 블록(270)의 높이를 일정하게 유지하는 대신에, 조정 블록(270)의 수용홈(220)으로의 삽입 깊이를 다르게 하여 도4 또는 도2b의 바닥판 경사(S)에 부합하는 경사도를 프리캐스트 분절블록(210)으로 구현할 수도 있다.

한편, 프리캐스트 단위블록(201)이 교량용 거더(100)의 상면에 거치된 상태에, 프리캐스트 분절블록(210)의 수용홈(220)에 조정 블록(270)을 교량용 거더 중앙부로부터 멀어지는 교축 직각 방향으로 삽입하는 것은, 작업자가 교량용 거더(100)의 상면에 지지하여 프리캐스트 단위블록(210)을 일부 들어올린 상태에서 행해질 수 있다. 예를 들어, 인장용 유압잭(미도시)을 교량용 거더(100)의 상면과 연결 부재(230)의 사이에 배치시키고, 유압잭을 인장시키는 것에 의해 프리캐스트 단위블록(201)을 국부적으로 들어올린 상태에서 조정 블록(270)을 수용홈(220)에 삽입 설치할 수 있다. 조정 블록(270)의 수용홈(220)으로의 삽입 깊이의 미세 조절은 유압잭으로 프리캐스트 단위블록(201)의 하중을 대부분 지지한 상태에서 조정 블록(270)을 고무망치나 작업자의 밀어내는 힘에 의해 행해질 수도 있다.

이처럼, 조정 블록(270)이 수용홈(220)에 수용되는 깊이를 조절하여 경사면(270s)이 천장면(220s)과의 맞닿는 위치를 변경시키는 것에 의해 프리캐스트 분절블록(210)의 높낮이를 조절할 수 있다. 특히, 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 프리캐스트 분절블록(210)에 교축 방향으로 2개 이상의 수용홈(220)과 조정 블록(270)이 배치되어 있으므로, 한 쌍의 조정 블록(270)과 수용홈(220)의 맞물림 정도에 따라 프리캐스트 분절블록(210)의 높낮이 조절이 부분적으로 행해진다. 따라서, 하나의 프리캐스트 분절블록(210)에 교축 방향으로 여러 위치에서 높낮이를 조절함으로써 프리캐스트 분절블록(210)의 교축방향 및 교축직각방향으로의 경사도를 자유자재로 조절하는 것이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 조정 블록(270)은 강도 보강을 위하여 내부에 보강재가 배근될 수 있다. 여기서, 보강재는 철근을 포함하여 강도가 높은 다양한 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 보강재의 일부는 외부에 노출되는 루프 형태의 루프 부재(272)를 형성한다. 교량용 거더 중앙부로부터 멀어지는 교축 직각 방향으로 조정 블록(270)을 수용홈(220)에 삽입하여, 프리캐스트 단위블록(201)의 자세와 높이를 교정한 상태에서, 루프 부재(272)를 매개로 조정 블록(270)으로부터 연장된 연장 부재(274)를 연결 부재(230)와 일체 연결시켜, 프리캐스트 분절블록(210)의 높이와 자세를 교정한 조정 블록(270)의 교량용 거더(100)에 대한 위치를 고정시키는 연장부재 연결공정을 행한다. 여기서, 연장 부재(274)는 철근이나 플라스틱 등 충분한 휨 강성이 확보될 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있다.

이를 위하여, 연장 부재(274)는 조정 블록(270)의 위치가 의도하지 않게 변경되지 않도록 견고하게 고정시키는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도8c에 도시된 바와 같이, 연장 부재(274)는 루프 부재(272)으로부터 도면부호 a1으로 표시된 각도만큼 교축 방향으로 각각 벌어지는 형태로 연장되되, 동시에 도면부호 a2로 표시된 각도만큼 중력 반대 방향으로 높아지는 형태로 연장되고, 연장 부재(274)의 끝단부(274e)가 연결 부재(230)를 감싸는 고리 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이, 연장 부재(274)가 좌우로 벌어지고 상측으로 들어올려지는 방향으로 연장 형성되고, 그 끝단부(274e)가 연결 부재(230)에 용접 등으로 현장 결합됨으로써, 조정 블록(270)은 상하좌우 방향으로 요동없이 안정되게 제 자리에 위치 고정된다. 이를 통해, 도9a 내지 도10에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 단위블록(201)의 높이와 자세는 조정 블록(270)에 의해 예정된 계획면으로 교정된 상태가 된다.

한편, 도8a 내지 도10에 도시된 전술한 제1실시예에서는, 교량용 거더에 거치된 상태의 프리캐스트 분절블록(210)의 수용홈(220)에 조정 블록(270)을 삽입하여 교량용 거더의 상면으로부터 멀어지는 교축 직각 방향으로 이동시키는 것에 의해 프리캐스트 분절블록(210)의 높이와 자세를 교정하도록 구성된다.

이와 다르게, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 도11에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 분절블록(210)에는 수용홈이 마련되지 아니하고, 조정 블록(370)은 경사면(370s)이 상면에 구비된 상태로 교량용 거더(100)의 개방된 상면(100s)에 배치된 상태에서, 조정 블록(370)을 교축 방향으로 이동(370d)시키면, 조정 블록(370)의 경사면(370s)이 프리캐스트 분절블록(210)을 하측에서 연결하는 연결 부재(230)와 접촉하면서, 조정 블록(370)의 경사면(370s)과 연결 부재(230)의 위치에 따라, 프리캐스트 단위블록(201)은 연결 부재(230)와 함께 중력 반대 방향인 상측으로 이동(200y')하면서 높이가 조절된다.

전술한 제1실시예와 마찬가지로, 하나의 프리캐스트 분절블록(210)의 사이에 2개 이상의 조정 블록(370)을 배치하여 연결 부재(230)를 상측으로 이동시키는 것에 의해, 프리캐스트 분절블록(210)의 높이를 국부적으로 조절하여 프리캐스트 분절블록(210)의 자세와 높이를 교정할 수 있다.

이를 위하여, 조정 블록(370)의 이동 방향과 반대로 이격된 위치의 연결 부재(230)와 조정 블록(370)의 사이에 인장잭을 설치하여, 인장잭을 인장시켜 조정 블록(370)을 교축 방향으로 밀어내는 이동(370d)을 할 수 있다. 또는, 전술한 제1실시예와 유사하게, 교량용 거더의 상면(100s)과 연결 부재(230)의 사이에 인장잭을 위치시키고, 인장잭을 인장시키는 것에 의해 연결 부재(230)를 상측으로 들어올리고 조정 블록(370)을 정해진 위치로 교축 방향으로 밀어 이동시켜 프리캐스트 단위블록(201)의 높이를 조정할 수 있다.

도면에 도시되지 않았지만, 전술한 제1실시예와 마찬가지로, 조정 블록(370)으로부터 연장 부재(미도시)이 연장되어 연결 부재(230)에 일체 결합시키는 것에 의해 조정 블록(370)의 위치를 고정시킬 수 있다.

본 발명의 제2실시예는 프리캐스트 분절블록(210)을 교축 직각 방향으로 연결하는 연결 부재(230)를 들어올리는 것에 의해 프리캐스트 단위블록(210)의 높이를 국부적으로 조정하므로, 연결 부재(230)에 교축 직각 방향의 양측에 연결된 프리캐스트 분절블록(210)의 높이를 한번에 조절할 수 있는 이점이 얻어진다. 본 발명의 제2실시예는 제1실시예와 별개로 행해질 수도 있으며, 제1실시예와 함께 행해질 수도 있다.

한편, 도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 교량용 거더(100)의 상면을 향하는 프리캐스트 분절블록(210)의 교축 직각 방향의 단부에는 높은 강성을 갖는 조정 플레이트가 교축 직각 방향으로 돌출되게 형성되고, 조정 플레이트에 관통 형성된 체결공에 조정 볼트를 체결시켜 볼트의 끝단을 교량용 거더(100)의 상면에 접촉한 상태에서, 조정 볼트를 회전시켜 체결공과의 체결위치를 변경시키는 것에 의해 교량용 거더의 상면과 접촉한 조정 볼트의 끝단으로부터 체결공까지의 거리를 조절하는 것에 의해 프리캐스트 분절 블록(210)의 높이를 조정할 수 있다. 마찬가지로, 조정 플레이트는 하나의 프리캐스트 분절블록에 2개 이상 교축 방향으로 배치되어, 조정 플레이트에 대한 조정 볼트의 체결 위치를 조절하는 것에 의해 프리캐스트 분절 블록의 자세를 교정하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 교량용 거더(100)의 시공 오차나 종구배, 편구배 등이 있거나 프리캐스트 단위 블록(201)의 제작 오차가 있더라도 각각의 프리캐스트 단위블록이 서로 정렬되어 연결되어 각각의 프리캐스트 단위블록을 축력, 전단력, 휨 모멘트 등이 모두 그대로 상호 전달되게 연결 결합시키는 것이 가능해진다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 교량의 상부 구조의 시공 방법을 상술한다.

단계 1: 먼저, 교량 상부 구조(1)를 시공하기 위한 교량용 거더(100)를 준비한다. 교량용 거더(100)는 콘크리트 교량용 거더, 강교량용 거더, 합성 교량용 거더 등 다양한 교량용 거더가 적용될 수 있으며, 프리스트레스가 도입된 교량용 거더일 수도 있다.

그 다음, 교각이나 교대 등의 교량 하부 구조(77)에 교좌 장치(77a)를 설치하고, 교량용 거더(100)가 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열되도록 교좌 장치(77a)에 교량용 거더(100)를 인상하여 거치시킨다.

이 때, 교량용 거더(100)의 상면의 횡방향 일측 단부(ee)에는 압축 가능한 거치 부재(280)가 교량용 거더 길이 방향을 따라 길게 설치되고, 교량용 거더(100)의 상면의 횡방향 타측 단부(cc)에는 탄성 휨 변형이 가능한 밀폐 부재(290)가 교량용 거더 길이 방향을 따라 길게 설치된다. 거치 부재(280)와 밀폐 부재(290)는 교량용 거더(100)의 인상 이전에 미리 설치될 수도 있으며, 교량 하부 구조(77)에 인상된 이후에 설치될 수도 있다.

단계 2: 교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더에 지지되는 프리캐스트 분절블록(210)이 교축 직각 방향으로 연결 부재(230)에 의해 연결된 프리캐스트 단위블록(201)을 준비한다.

그 다음, 프리캐스트 단위블록(201)을 교량용 거더(100)의 상면에 거치시킨다. 이 때, 프리캐스트 분절블록(210)의 중앙블록은 교축 직각 방향으로의 양단부가 모두 교량용 거더(100)의 상면에 거치되고, 프리캐스트 분절블록(210)의 단부블록은 자유단의 교축 직각 방향으로의 반대측에 위치한 일단부가 교량용 거더(100)의 상면에 거치된다.

이에 따라, 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 분절블록(210)의 교축 직각 방향으로의 사이에는 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않는 개방 형태가 된다.

이와 동시에, 교량용 거더(100)의 횡방향 타측 단부(cc)에 설치된 밀폐 부재(290)는 교량용 거더(100)에 거치되는 프리캐스트 단위 블록(201)의 중량에 의해 하방으로 휨 변형(290r)되면서 프리캐스트 분절블록(210)의 저면에 자유단(290e)이 밀착된 상태로 된다. 교량용 거더(100)의 횡방향 일측 단부(ee)에 설치된 거치 부재(280)는 교량용 거더(100)에 거치되는 프리캐스트 단위 블록(201)의 중량에 의해 탄성적으로 압축 변형된 상태가 된다.

단계 3: 그리고 나서, 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 경사면(270s)이 상측에 형성된 조정 블록(270)을 준비하여, 프리캐스트 분절블록(210)에 덮여지지 않아 개방된 교량용 거더(100)의 상면(100s)을 통해 프리캐스트 분절블록(210)의 수용홈(220)에 조정 블록(270)을 삽입시킨다.

단계 2에서 프리캐스트 분절블록(210)은 교량용 거더(100)의 상면에 거치된 상태이므로, 작업자는 교량용 거더의 상면을 지지하여 연결 부재(230)를 들어올리는 것에 의해 프리캐스트 단위블록(201)을 교량용 거더(100)와 이격시키고, 프리캐스트 의 수용홈(220)에 조정 블록(270)을 삽입시키는 것이 가능하다. 그리고, 하나의 프리캐스트 분절블록(210)의 단부에 교축 방향으로 2개 이상 수용홈(220)이 배치되어 있으므로, 교량용 거더 중앙부로부터 교축 직각 방향으로 멀어질수록 점진적으로 낮아지는 경사면(270s)과 천장면(220s)의 맞물린 위치를 조정하는 것에 의하여, 교량용 거더의 시공오차나 편구배 또는 종구배 등에 의해 프리캐스트 분절블록(210)의 편측 기울어짐이 발생된 상태도 계획하였던 자세와 높이로 프리캐스트 분절블록(210)을 교정하는 것이 가능해진다.

이를 통해, 교량용 거더에 거치된 프리캐스트 단위블록(201)은 전체적으로 정해진 자세와 높이로 교량 바닥판을 형성할 준비가 된다. 즉, 바닥판의 횡구배에 따른 경사(S)에 부합하도록 프리캐스트 단위블록(201)이 거치된 상태가 되며, 이와 동시에 교량용 거더의 시공오차나 제작오차, 편구배나 종구배 등에 의해 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)의 높이 편차가 허용치 이하로 교정된 상태가 된다.

한편, 도11에 도시된 바와 같이, 조정 블록(370)을 교축 방향으로 이동시키면서 경사면(370s)이 연결 부재(230)를 들어올려 프리캐스트 단위블록(201)의 높이와 자세를 교정하는 것으로 대체하거나 함께 병행할 수도 있다.

단계 4: 단계 3에 의하여, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)의 종방향 양끝면(210e)에 돌출된 종연결 강재(240)는 서로 정해진 간격과 동일한 높이로 정렬된다. 이에 따라, 도12a 및 도12b에 도시된 바와 같이, 작업자는 상측에서 종연결 강재(240)의 V자형 홈이 있는 부분에 V자형 맞대기 용접 이음을 행한다.

이를 통해, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)은 종연결 강재(240)를 매개로 종방향으로 연결되면서, 축력이나 전단력 등의 하중 전달이 원활히 이루어지고, 교축 방향을 인접한 프리캐스트 단위블록(201)들 간에 외력에 대하여 휨 변형이 연속적으로 이루어지면서 완전한 판형태의 거동으로 저항하는 안정된 구조계를 구현할 수 있다.

단계 5: 그리고 나서, 프리캐스트 단위블록(201)의 종방향 빈공간(LC)과, 프리캐스트 분절블록(210)의 횡방향 빈공간(TC)으로 이루어지는 격자 형태(도7b)의 공간에 굳지않은 무수축 몰탈이나 무수축 콘크리트를 타설한다.

이 때, 바닥판의 경사(S)에 의해 프리캐스트 분절블록(210)과 교량용 거더(100)의 상면 간의 간격이 좁은 교량용 거더의 상면의 횡방향 일측 단부(ee)에는 압축된 상태의 거치 부재(280)에 의해 타설 콘크리트의 경계를 형성하고, 바닥판의 경사(S)에 의해 프리캐스트 분절블록(210)과 교량용 거더(100)의 상면 간의 간격이 큰 교량용 거더의 상면의 횡방향 타측 단부(cc)에는 휨 변형된 밀폐 부재(290)에 의해 타설 콘크리트의 경계를 형성하게 된다.

도면에는 교량용 거더의 상면의 횡방향 일측 단부(ee)에는 거치 부재(280)가 설치되고 교량용 거더의 상면의 횡방향 타측 단부(ee)에는 밀폐부재(290)가 설치된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 조정 블록(270, 370)에 의해 프리캐스트 단위블록(201)의 교정 높이가 전반적으로 높아진 경우에는 교량용 거더의 상면의 횡방향 양측 단부에 모두 탄성적으로 휨 변형이 허용되는 밀폐 부재(290)로 설치될 수도 있다.

타설된 콘크리트가 양생되면, 조정 블록(270, 370)과 연장 부재(274)와 연결 부재(230)가 합성 콘크리트(300)에 매입된 상태로 프리캐스트 단위블록(201)과 교량용 거더(100)는 합성 콘크리트(300)에 의해 영구적으로 일체 합성되면서, 프리캐스트 바닥판(200)을 형성하게 된다.

단계 6: 그리고 나서, 상기와 같이, 교축 방향으로 밀착 배치된 프리캐스트 단위블록(201)이 합성 콘크리트(300)에 의해 합성되면, 시공하고자 하는 교량 바닥판의 전체 단면 두께로 형성된 프리캐스트 바닥판(200)의 상면에 도로를 포장하고 난간을 설치하여 교량 상부 구조(1)의 시공을 완료한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 교량 상부 구조(1)는, 프리캐스트 단위블록(201)의 종방향 양끝면(210e)에 횡방향으로 길게 형성된 종연결 강재(240)가 형성되고, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)의 종연결 강재(240)를 맞대기 용접에 의해 서로 연결하도록 구성됨에 따라, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록(201)의 상호간에 전단력, 압축력, 인장력, 모멘트 등의 하중을 모두 정확하게 전달하여, 교량 바닥판이 자중 및 외력에 대하여 정확한 판거동을 할 수 있는 안정된 구조계를 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 교량용 거더(100)의 상면에 헌치를 형성하지 않고, 동시에 프리캐스트 단위블록(201)의 저면에 헌치를 형성하지 않더라도, 프리캐스트 단위블록(201)을 교량용 거더(100)에 거치한 상태에서, 조정 블록(270, 370)에 의하여 프리캐스트 단위블록(201)의 높이와 자세를 현장에서 정교하게 조절할 수 있으므로, 교면 배수나 도로 곡률 등을 고려하여 교량 바닥판(200)을 정해진 경사도(S)로 경제성있게 시공하는 것이 가능해지는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 교량용 거더(100)의 시공 오차나 종구배 및 편구배 등에의하여, 교량용 거더(100)에 거치되는 프리캐스트 단위블록(201)들이 상호간에 정렬되지 않더라도, 조정 블록(270, 370)에 의해 프리캐스트 단위블록(201)의 각 프리캐스트 분절블록(210)의 자세와 높이를 교정하여, 프리캐스트 단위블록(201)의 계획면에 정확히 위치시켜 시공이 정확하면서도 간편해지고, 동시에 교량 바닥판의 예정된 내하 능력을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명은, 교량용 거더(100)에 거치된 프리캐스트 단위블록(201)의 무게는 조정 블록(270, 370)에 의해 지지됨으로써, 타설되는 합성 콘크리트(300)가 누설되는 것을 방지하는 거치 부재(280)와 밀폐 부재(290)의 하중 부담이 줄어들어, 타설 콘크리트가 누설될 가능성을 크게 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명은, 교량용 거더나 프리캐스트 단위블록의 제작오차, 시공오차 등이 발생되더라도, 조정 블록(270, 370)에 의해 각 프리캐스트 단위블록(201)의 프리캐스트 분절블록(210)의 높이와 자세를 정교하게 교정하여 교축 방향으로 인접 배열된 프리캐스트 단위블록의 높이와 자세를 계획당시와 정확히 일치시킬 수 있게 되므로, 교축 방향으로 인접 배열된 프리캐스트 단위블록의 종연결 강재를 V자형 맞대기 이음 용접으로 접합하여, 교축 방향으로 인접 배열된 프리캐스트 단위블록이 종연결 강재에 의해 연속적으로 힘과 모멘트를 전달할 수 있는 완전한 판거동이 가능해져 보다 안정된 구조계를 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: 교량용 거더
140: 전단 연결재 200: 프리캐스트 바닥판
201: 프리캐스트 단위블록 210: 프리캐스트 분절블록
220: 수용홈 230: 연결 부재
230a: 횡방향 주철근 240: 종연결 강재
240a: 배력 철근 250: 받침 돌출 부재
255: 측면 돌출 부재 270: 조정 블록
280: 거치 부재 290: 밀폐 부재
300: 합성 콘크리트 400: 포장면

Claims (12)

1. 교축 직각 방향으로 2열 이상 배열된 교량용 거더와;
   교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더에 지지되는 프리캐스트 분절블록과, 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 직각 방향으로의 사이에 위치한 상기 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 상기 프리캐스트 분절블록을 이격되게 연결하는 연결 부재를 포함하는 프리캐스트 단위블록이 교축 방향으로 연속하여 배치되어 교량 바닥판의 일부 이상을 형성하는 프리캐스트 바닥판과;
   상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않아 개방된 상기 교량용 거더의 상측에서 설치되어 상기 프리캐스트 단위블록을 지지하되, 상기 프리캐스트 단위블록을 지지하는 상면이 경사면을 포함하여 형성되어, 상기 경사면이 상기 프리캐스트 단위블록과 접촉하는 위치에 따라 상기 프리캐스트 단위블록의 높이를 조절하는 조정 블록과;
   상기 조정 블록에 의해 상기 프리캐스트 단위블록의 높이가 조절된 이후에, 상기 조정 블록으로부터 연장되어 상기 연결 부재와 일체 연결되는 연장 부재와;
   상기 조정 블록과 상기 연결 부재와 상기 연장 부재를 매입시키도록 콘크리트를 타설하여 상기 프리캐스트 바닥판과 상기 교량용 거더를 일체화시키는 합성 콘크리트를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 교량용 거더를 향하는 상기 프리캐스트 분절블록의 단부의 저면에는 상기 교량용 거더로부터 교축 직각 방향으로 멀어질수록 점진적으로 하향 경사진 천장면이 구비된 수용홈이 마련되고;
   상기 조정 블록은 상기 경사면이 상기 천장면과 접촉하도록 일부 이상이 상기 수용홈에 수용되고, 상기 조정 블록의 교축 직각 방향으로의 이동에 의해 상기 경사면과 상기 천장면의 맞닿는 위치가 변경됨에 따라, 상기 교량용 거더에 대한 상기 프리캐스트 분절블록의 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 수용홈은 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 방향을 따라 2개 이상 배치되어, 상기 프리캐스트 분절블록의 높이를 국부적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 조정 블록의 교축 방향으로의 이동에 의해 상기 경사면과 상기 연결 부재의 맞닿는 위치가 변경됨에 따라, 상기 교량용 거더에 대한 상기 프리캐스트 분절블록의 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조.
   
5. 제 1항에 있어서,
   일단부가 상기 교량용 거더의 상면에 설치되고 타단부가 자유단으로 형성되어, 상기 프리캐스트 단위블록이 상기 교량용 거더에 거치되면, 상기 자유단이 상기 프리캐스트 단위블록에 의해 하방으로 눌리면서 하방으로의 휨 변형이 탄성적으로 허용되어, 상기 교량용 거더의 상면과 상기 프리캐스트 분절블록의 사이 공간을 외부로부터 차단하여 상기 합성 콘크리트의 타설 공간을 한정하는 밀폐 부재를;
   더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조.
   
6. 삭제
7. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프리캐스트 분절블록의 종방향 양끝면에서 플레이트 형태로 교축직각방향으로 연장 형성되고 동시에 종방향으로 돌출 형성되며, V자형 맞대기 용접을 위한 경사진 표면이 끝단 상면에 교축직각방향을 따라 형성된 종연결 강재와;
   상기 프리캐스트 분절블록의 종방향 양끝면 중 어느 하나 이상의 표면의 하측에는 교축 방향으로 돌출 형성되되, 선단면이 교축 방향으로 인접한 상기 프리캐스트 단위블록과 밀착되면, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록으로부터 교축 방향으로 돌출 형성되어 서로 마주보는 상기 종연결 강재의 간격이 맞대기 용접할 수 있는 간격이 되도록 돌출 길이가 정해지는 받침 돌출 부재를;
   더 포함하고, 교축 방향으로 인접한 프리캐스트 단위블록의 상기 종연결 강재는 서로 마주보게 배치되는 상기 경사진 표면에서 교축 직각 방향을 따르는 라인 형태의 V자형 맞대기 용접 이음에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 교량 상부 구조.
   
8. 교량 하부 구조에 교축 직각 방향으로 2열 이상의 교량용 거더를 거치시키는 교량용 거더 거치 단계와;
   교축 직각 방향으로의 단부가 상기 교량용 거더에 지지되는 프리캐스트 분절블록이 연결 부재에 의해 교축 직각 방향으로 연결된 프리캐스트 단위블록을 상기 교량용 거더의 상면에 거치시키되, 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 직각 방향으로의 사이에는 상기 교량용 거더의 상면 중앙부가 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않는 개방 형태가 되도록 상기 프리캐스트 단위블록을 거치시키는 단위블록 거치단계와;
   경사면이 상측에 형성된 조정 블록을 준비하여, 상기 프리캐스트 분절블록에 덮여지지 않아 개방된 상기 교량용 거더의 상면에 상기 조정 블록을 설치하고, 상기 조정 블록의 상기 경사면과 상기 프리캐스트 단위블록의 접촉 위치를 조정하여 상기 프리캐스트 단위블록의 높이를 조절하는 단위블록 조정단계와;
   상기 단위블록 조정단계 이후에, 상기 조정 블록으로부터 연장된 연장 부재를 상기 연결 부재와 일체 연결시키는 연장부재 연결단계와;
   상기 조정 블록과 상기 연결 부재와 상기 연장 부재가 매입되도록 굳지않은 상태의 합성 콘크리트를 타설하고 양생시켜 상기 프리캐스트 바닥판을 상기 교량용 거더와 일체화시키는 바닥판 일체화단계를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조의 시공 방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 교량용 거더를 향하는 상기 프리캐스트 분절블록의 단부의 저면에는 상기 교량용 거더로부터 교축 직각 방향으로 멀어질수록 점진적으로 하향 경사진 천장면이 구비된 수용홈이 마련되고;
   상기 단위블록 조정단계는, 상기 조정 블록의 상기 경사면이 상기 수용홈의 상기 천장면과 접촉한 상태에서 상기 조정 블록을 교축 직각 방향으로 이동시켜 상기 교량용 거더에 대한 상기 프리캐스트 분절블록의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조의 시공 방법.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 수용홈은 상기 프리캐스트 분절블록의 교축 방향을 따라 2개 이상 배치되어, 상기 프리캐스트 분절블록의 높이를 국부적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조의 시공 방법.
    
11. 제 8항에 있어서,
    상기 단위블록 조정단계는, 상기 조정 블록의 상기 경사면이 상기 프리캐스트 단위블록의 상기 연결 부재와 접촉한 상태에서 상기 조정 블록을 교축 방향으로 이동시켜 상기 교량용 거더에 대한 상기 프리캐스트 분절블록의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조의 시공 방법.
    
12. 제 8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리캐스트 분절블록의 종방향 양끝면에는 종연결 강재가 플레이트 형태로 교축 직각 방향으로 연장 형성되고 동시에 교축 방향으로 돌출 형성되고;
    상기 단위블록 조정단계에 의해 교축 방향으로 인접한 상기 프리캐스트 단위블록으로부터 돌출된 상기 종연결 강재가 서로 마주보고 정해진 간격과 높이로 정렬되고;
    상기 단위블록 조정단계가 행해진 이후에, 교축 방향으로 인접한 상기 프리캐스트 단위블록으로부터 돌출되어 서로 마주보는 상기 종연결 강재의 V자형 홈에 V자형 맞대기 용접으로 교축 방향의 상기 프리캐스트 단위블록을 연결하는 단위블록 연결단계를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 상부 구조의 시공 방법.
    

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