KR102404036B1 - 이음부에 대한 보강 및 수밀성 향상 구조를 가지는 수로교 및 그 시공방법 - Google Patents

이음부에 대한 보강 및 수밀성 향상 구조를 가지는 수로교 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이어의 긴장에 의해 세그먼트의 경간 중앙부에는 상향력을 발생시켜서 경간 중앙부에서의 휨변형 및 처짐을 억제함과 동시에, 세그먼트가 연속배치되는 이음부에서는 하향력을 발생시켜서 이음부에서 세그먼트의 연결단부 상측이 벌어지려는 이음부의 벌어짐 현상을 억제하거나 방지함으로써, 이음부에 대한 손상을 방지하고, 이음부에서의 세그먼트 연결단부 상측의 벌어짐으로 인한 누수 등이 발생되지 않도록 이음부를 보강하고 수밀성을 향상시키게 되는 구조를 가지는 수로교와 그 시공방법에 관한 것이다.

Description

이음부에 대한 보강 및 수밀성 향상 구조를 가지는 수로교 및 그 시공방법{Aqueduct Bridge and Construction Method thereof}
본 발명은 복수개의 개거형 세그먼트(segment)를 종방향으로 연속배치하여 구축되는 수로교(水路橋)와 이를 시공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 와이어의 긴장에 의해 세그먼트의 경간 중앙부에는 상향력을 발생시켜서 경간 중앙부에서의 휨변형 및 처짐을 억제함과 동시에, 세그먼트가 연속 배치되는 이음부에서는 하향력을 발생시켜서 이음부에서 세그먼트의 연결단부 상측이 벌어지려는 현상을 억제함으로써 이음부에 대한 손상을 방지하고 이음부에서의 세그먼트 연결단부 상측의 벌어짐으로 인한 누수 등이 발생되지 않도록 이음부를 보강하고 수밀성을 향상시키는 구조를 가지는 수로교와 그 시공방법에 관한 것이다.
종래의 수로교는 대한민국 등록실용신안 제20-0362699호 등에서 개시하고 있는 것처럼 프리캐스트 콘크리트 또는 기타 다양한 재질의 재료를 이용하여 제작된 세그먼트를 종방향(교축방향)으로 연속 배치하는 형태로 구축된다. 도 20에는 종래의 일반적인 수로교에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼 일반적으로 수로교에 사용되는 세그먼트는 "개거형" 종방향 단면 형상 즉, 한글자음 ㄷ자 형태를 이루되 개방된 부분이 위쪽에 위치하는 형상을 가지고 있으며, 종방향으로 연속하여 배치되는 세그먼트 각각의 연결단부가 교각 위에서 서로 마주하게 되는 형태로 이음부가 형성된다.
그런데 종래의 수로교에서는 세그먼트(1)가 교각(200)에 의해 단순 지지되어 있는 형태이므로 세그먼트(1)의 휨변형 및 그에 따른 경간 중앙부에서의 처짐으로 인하여 교각 위에 존재하는 이음부에서는 세그먼트(1)의 연결단부 상측이 서로 벌어지는 형태의 변위가 발생하게 된다. 도 21에는 도 20의 원 G부분에 대한 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 편의상 도 21에 도시된 것처럼 이음부에서 세그먼트의 연결단부 상측이 서로 벌어지는 형태의 변위가 발생하는 것을 "이음부의 벌어짐"이라고 표현한다. 도 21에 도시된 것처럼 이음부의 벌어짐 현상이 발생하게 되면 결국 누수(漏水)가 일어나게 된다. 또한 세그먼트(1)의 휨변형 및 처짐이 커지게 되면 이음부의 벌어짐이 과도하게 커지게 되고, 그에 따라 자칫 세그먼트(1)의 연결단부가 교각에서 벗어나서 세그먼트(1)가 낙교하게 되는 현상이 발생할 우려도 있다.
종래의 수로교는, 세그먼트의 휨변형 등으로 인한 위와 같은 이음부의 벌어짐 현상이 발생하게 될 뿐만 아니라 세그먼트의 수축 및 이완으로 인하여 이음부에서 세그먼트의 연결단부가 비틀리거나 균열 등의 다양한 형태의 변형이 발생할 수 있으며, 이러한 이음부에서의 세그먼트 연결단부 변형은 결국 상기한 바와 같은 누수, 낙교 등을 유발할 수 있는 문제점을 가지고 있는 것이다.
종래에는 이음부에서의 세그먼트 연결단부 사이에 유연한 부재를 개재하여 수밀화를 도모하는 방식 등이 제안되고 있으나, 이러한 종래의 방안은 이음부의 벌어짐을 여전히 허용한 채로 단순히 벌어진 부분에서의 누수를 막겠다는 아이디어에 불과한 것이기 때문에 미봉책에 그칠 수 있다. 특히 종래의 기술로는 세그먼트의 휨변형 및 처짐으로 인한 세그먼트의 낙교 현상, 세그먼트의 수축 및 이완으로 인한 이음부에서의 세그먼트 연결단부 비틀림 내지 균열 등의 변형을 예방하거나 억제하지는 못한다는 한계가 있다. 즉, 종래의 기술은 수로교 이음부에서의 누수 현상, 세그먼트의 낙교 등을 예방하는데 충분하지 않다는 한계가 있는 것이다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0362699호(2004.09.21.공고).
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 세그먼트의 휨변형 및 처짐으로 인한 세그먼트의 낙교 현상, 세그먼트의 수축 및 이완으로 인한 이음부에서의 세그먼트 연결단부 비틀림 내지 균열 등의 변형을 예방하거나 억제할 수 있고, 이음부의 벌어짐을 최소화하거나 방지함으로써 이음부에서의 수밀성을 향상시킬 수 있는 수로교의 시공방법과, 그에 의해 시공된 수로교를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 개거형 종방향 단면 형상을 가지는 복수개의 세그먼트가 종방향으로 연속배치되어 구축되는 수로교로서, 교각 위의 이음부에는, 2개 세그먼트의 연결단부를 동시에 감싸게 되어 이음부의 벌어짐을 억제하는 연결장치가 설치되며; 연결장치에서 횡방향의 양측 외측면 각각에는 와이어가 걸려서 하향이동하지 못하게 만드는 하향걸림 돌출부가 구비되어 있고, 세그먼트의 종방향 경간 중간에서 횡방향 외측면 각각에는 와이어가 걸려서 상향이동하지 못하게 만드는 상향걸림 돌출부가 일체로 구비되어 있으며; 세그먼트의 횡방향 외측면 각각에는 와이어가 종방향으로 연장되도록 배치되는데, 와이어는 전방 정착구에 정착된 후 종방향의 후방으로 가면서 연결장치의 하향걸림 돌출부와 세그먼트의 상향걸림 돌출부를 순차적으로 1회 또는 복수회로 걸쳐진 이후에 후방의 최종적인 연결장치의 하향걸림 돌출부에 걸쳐지고 후속하여 후방 정착구에 긴장된 상태로 정착되도록 배치되어; 와이어의 긴장에 의해 상향걸림 돌출부의 위치에는 상향력이 작용하고, 하향걸림 돌출부의 위치에는 하향력이 작용하여 세그먼트의 휨변형 및 처짐을 감소시키고 이음부의 벌어짐을 억제하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 수로교가 제공된다.
또한 본 발명에서는 상기한 수로교를 시공하는 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 수로교에서는, 세그먼트의 종방향 경간 중간에 상향력이 작용하게 되어 세그먼트의 휨변형 및 처짐을 억제하게 됨과 동시에, 이음부에서는 하향력이 작용하게 된다. 따라서 본 발명에서는 수로교의 세그먼트 이음부에서 세그먼트의 연결단부 상측 부분이 서로 벌어지는 이음부의 벌어짐을 최대로 억제하거나 방지할 수 있게 되며, 그에 따라 이음부에서의 수밀성을 크게 강화시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
또한 본 발명에서는 이음부에서 세그먼트의 연결단부를 연결장치로 감싸고 있으므로, 세그먼트의 수축 및 이완으로 인한 이음부에서의 세그먼트 연결단부 비틀림 내지 균열 등의 변형을 효과적으로 예방하거나 억제할 수 있게 되는 효과도 발휘하게 되며, 더 나아가, 세그먼트의 낙교 역시 효과적으로 예방할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수로교를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 수로교에서 2개의 세그먼트만이 연결되도록 종방향 길이를 단축한 형태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 수로교를 다른 방향에서 바라보는 형태로 도시한 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 수로교의 개략적인 횡방향의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 수로교를 이루는 세그먼트의 일 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 각각 도 5의 원 A부분을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 확대도이다.
도 7은 본 발명에 구비되는 연결부재의 제1실시예를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 각각 도 7의 연결부재가 세그먼트의 연결 단부에 결합되는 과정과, 결합된 후의 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 연결장치를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 각각 도 9의 연결부재가 내측부재와 외측부재로 분해되어 있는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 각각 도 9의 연결부재에서 내,외측부재가 조립되는 것을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 접합고정부재를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 13의 (a) 및 (b)는 각각 연결부재의 내,외측부재가 조립 결합된 후 접합고정부재가 이에 조립되는 형태를 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 14의 (a) 내지 (e)는 각각 본 발명에 따른 수로교를 시공하는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 15의 (a)와 (b)는 각각 도 14의 (b)에 표시된 원 E부분 및 원 F부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 16의 (a)와 (b)는 각각 도 14의 (c)에 표시된 원 M부분 및 원 N부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 17의 (a) 및 (b)는 각각 도 14의 (d)에 표시된 원 P부분 및 원 Q부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 18의 (a) 내지 (d)는 각각 도 15의 (e)에 표시된 원 R1 내지 원 R4부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 19는 본 발명에 따라 와이어의 설치 정착이 완료되어 수로교가 구축된 상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 20은 종래의 일반적인 수로교에 대한 개략적인 사시도이다.
도 21은 도 20의 원 G부분에 대한 개략적인 횡방향 측면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 명세서에서는 수로교(水路橋)가 길게 연장되는 교축방향을 "종방향"이라고 하고, 이와 직교하는 교축직각방향을 "횡방향"이라고 한다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 수로교(100)를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 편의를 위하여 도 1에 도시된 수로교에서 2개의 세그먼트(1)만이 연속되도록 종방향 길이를 단축한 형태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2에 도시된 수로교(100)를 다른 방향에서 바라보는 형태로 도시한 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2에 도시된 수로교(100)의 개략적인 횡방향의 측면도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 수로교(100)는 복수개의 세그먼트(segment)(1)가 종방향으로 연속 배치되어 있는 구성을 가지고 있는데, 이음부의 보강과 이음부의 벌어짐 억제, 그리고 이로 인한 누수방지, 세그먼트의 탈락 방지 및 세그먼트의 비틀림 등의 변형방지를 위하여 세그먼트의 이음부에는 연결장치(2)가 설치되어 있으며, 와이어(3)에 의해 세그먼트(1)의 이음부에서 각각의 세그먼트 연결단부에 하향력이 가해지는 구조를 가지고 있다.
우선 아래에서는 본 발명의 수로교(100)를 이루는 상기한 구성부재의 각각에 대해 개별적으로 설명한다.
도 5에는 본 발명의 수로교(100)를 이루는 세그먼트(1)의 일 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 세그먼트(1)는 개거형 종방향 단면 형상 즉, 한글자음 ㄷ자 형태를 이루되 개방된 부분이 위쪽에 위치하는 단면 형상을 가지면서 물이 흘러갈 수 있는 통로가 형성되도록 종방향으로 길게 연장된 부재로 이루어진다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 횡방향으로 이격된 한 쌍의 측면부재(10)의 하단이 바닥부재(11)에 수직하게 연결되어 종방향 단면 형상이 각(角)진 형태로 되어 있으나, 세그먼트(1)의 개거형 단면 형상은 이에 한정되지 않으며, 반원형이나 반타원형 형태의 종방향 단면 형상을 가질 수도 있다. 세그먼트(1)는 프리캐스트 콘크리트 부재, 합성수지 부재, 강재 등과 같은 다양한 재질로 제작될 수 있다.
도 6의 (a) 및 (b)에는 각각 도 5의 원 A부분을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 확대도가 도시되어 있다. 전술한 것처럼 와이어(3)에 의해 세그먼트(1)의 이음부에서 세그먼트(1) 각각의 연결단부에 하향력이 가해지는 구조를 가지고 있다. 구체적으로 세그먼트(1)의 종방향 경간 중간에서 측면부재(10)의 횡방향 외측면에는 와이어(3)가 걸리게 되는 상향걸림 돌출부(12)가 일체로 구비되어 있다. 따라서 와이어(3)가 종방향으로 배치될 때, 상향걸림 돌출부(12)의 아래쪽에 와이어(3)가 걸려있게 되어 와이어(3)가 상향으로 이동하지 못하게 된다. 후술하는 것처럼 와이어(3)가 종방향으로 당겨져서 긴장력이 가해지게 되면, 와이어(3)가 상향걸림 돌출부(12)를 아래에서 위로 밀어주려는 힘이 발생하게 되고, 그에 따라 세그먼트(1)의 경간 중앙점에는 상향력이 작용하게 된다. 이러한 상향력 작용에 따른 효과는 후술한다. 상향걸림 돌출부(12)가 구비되는 위치는 세그먼트(1)의 종방향 경간의 정중앙점인 것이 바람직하다.
측면부재(10)의 외측에서 상향걸림 돌출부(12)는 도면에 예시된 것처럼 하단에 구비되는 것이 바람직하지만 이에 한정되지는 않는다. 상향걸림 돌출부(12)에서 와이어(3)가 접하게 되는 하면에는 와이어(3)가 놓여서 그 위치가 안정적으로 유지될 수 있도록 종방향으로 연장된 오목부(120)가 구비되는 것도 바람직하다.
도 7에는 연결장치(2)의 제1실시예를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 8의 (a) 및 (b)에는 각각 도 7의 연결장치(2)가 세그먼트(1)의 연결단부에 결합되는 과정과, 결합된 후의 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
연결장치(2)는 종방향으로 이웃하는 세그먼트(1)의 연결단부에 각각 결합되어 세그먼트(1)를 서로 이어주는 부재로서, 도 7에 도시된 제1실시예에 따른 연결장치(2)의 경우는 세그먼트(1)의 측면부재(10)와 바닥부재(11)가 각각 끼워질 수 있는 관통삽입공(20)이 형성된 종방향 단면 형상을 가지면서 종방향으로 소정 길이로 연장된 파이프 형태의 부재로 이루어져 있다. 따라서 도 8의 (a)에 도시된 것처럼 연결장치(2)의 관통삽입공(20) 내로 양측 세그먼트(1)의 연결단부가 끼워지며, 그에 따라 도 8의 (b)에 도시된 것처럼 세그먼트(1)의 연결단부가 서로 마주하여 접하도록 연속배치되고 그 외면을 연결장치(2)가 전부 감싸는 형태로 이음부가 만들어진다.
상기한 제1실시예에 따른 연결장치(2)의 횡방향 양측 외측면에는 와이어(3)가 걸리게 되는 하향걸림 돌출부(24)가 일체로 구비되어 있다. 따라서 와이어(3)가 종방향으로 배치될 때, 하향걸림 돌출부(24)의 위쪽에 와이어(3)가 걸리게 되어 와이어(3)가 하향으로 이동하지 못하게 된다. 후술하는 것처럼 와이어(3)가 종방향으로 당겨져서 긴장력이 가해지게 되면, 와이어(3)가 하향걸림 돌출부(24)를 위에서 아래로 밀어주려는 힘이 발생하게 된다. 즉, 연결장치(2)에는 하향력이 작용하게 되는 것이다. 이와 같이 연결장치(2)에 하향력이 작용함에 따른 효과는 후술한다.
각 연결장치(2)의 횡방향 외측면에서 하향걸림 돌출부(24)는 도면에 예시된 것처럼 상단에 구비되는 것이 바람직하지만 이에 한정되지는 않는다. 하향걸림 돌출부(24)에서 와이어(3)가 접하게 되는 상면에는 와이어(3)가 놓여서 그 위치가 안정적으로 유지될 수 있도록 종방향으로 연장된 오목부(240)가 구비되는 것도 바람직하다.
도 9의 (a) 및 (b)에는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 연결장치(2)를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 10의 (a) 및 (b)에는 각각 도 9의 연결장치(2)가 내측부재(21)와 외측부재(22)로 분해되어 있는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 11의 (a) 및 (b)의 각각에는 도 9의 연결장치(2)에서 내,외측부재(21, 22)가 조립되는 과정을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 연결장치(2)는 내측부재(21)와 외측부재(22)가 조립되는 구성을 가진다. 외측부재(22)는 종방향으로 소정 폭을 가지는 판재로 이루어진 외측본체(220)가 횡방향으로 세그먼트(1)의 연결단부 외면을 감싸도록 구성된다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 세그먼트(1)의 종방향 단면형상이 ㄷ자의 개방된 부분이 위쪽으로 위치하는 형태를 가지므로, 외측부재(22) 역시 ㄷ자의 형태를 이루되 개방된 부분이 위쪽에 위치하는 형상을 가진다. 외측부재(22)의 중앙 위치에는 외측부재(22)의 내면 전체에서 걸쳐서 제2끼움레일(222)이 돌출 형성되어 있어서 외측부재(22)가 종방향으로 2개의 구간으로 구분된다. 도면에 도시된 제2실시예에서는 두 개의 판부재가 종방향으로 간격을 두고 나란하게 외측본체(220)의 내면을 따라가면서 외측본체(220)에 직교하도록 세워져 설치됨으로써 제2끼움레일(222)이 형성되어 있다. 따라서 후술하는 것처럼 2개의 세그먼트를 종방향으로 연속하도록 배치할 때, 외측부재(22)의 구분된 2개의 구간 각각에 세그먼트의 연결단부가 위치하게 된다.
내측부재(21) 역시 외측부재(22)와 마찬가지로 판재로 이루어지며 ㄷ자의 형태를 이루되 개방된 부분이 위쪽에 위치하는 형상을 가진 내측본체(210)를 포함하여 구성된다. 내측본체(210)는 횡방향으로 세그먼트(1)의 연결단부 내면을 감싸게 된다. 내측부재(21)를 이루는 내측본체(210)의 종방향 폭은 외측부재(22)의 종방향 폭에 대응된다. 내측부재(21)의 외면에서 내측부재(21)의 중앙에는 제1끼움레일(221)이 돌출 형성되어 있어서 내측부재(21) 역시 종방향으로 2개의 구간으로 구분된다. 도면에 도시된 제2실시예에서는 두 개의 판부재가 종방향으로 간격을 두고 나란하게 내측본체(210)의 외면을 따라가면서 내측본체(221)에 직교하도록 세워져 설치됨으로써 제1끼움레일(221)이 내측부재(21)의 외면 전체에 돌출 형성되어 있다. 다만, 도면의 실시예에서 제1끼움레일(221)의 두 개의 판부재 중 1개는 수평하게 위치하는 부분이 존재하지 않는 형상을 가지고 있다.
내측부재(21)와 외측부재(22)는 서로 마주하도록 조립 결합되는데, 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼 ㄷ자의 형태에서 개방된 부분이 위쪽에 위치하도록 외측부재(22)가 놓인 상태에서 내측부재(21) 역시 ㄷ자의 형태에서 개방된 부분이 위쪽에 위치한 형태로 위에서 아래로 외측부재(22)와 마주하도록 배치된다. 이 때, 내측부재(21)의 제1끼움레일(221)과 외측부재(22)의 제2끼움레일(222)이 서로 체결된다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 제2끼움레일(222)은 2개의 판부재가 종방향으로 간격을 두고 위치하고 있는 형상을 가지고 있으며, 제1끼움레일(221) 역시 이와 마찬가지로 2개의 판부재가 종방향으로 간격을 두고 위치하고 있는 형상을 가지고 있다. 이 때, 제1끼움레일(221)의 2개 판부재 간격이 제2끼움레일(222)의 2개 판부재 간격보다 작거나 또는 제1끼움레일(221)의 2개 판부재 간격이 제2끼움레일(222)의 2개 판부재 간격보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 구성에서는 제1끼움레일(221)이 제2끼움레일(222) 내에 슬라이딩되어 삽입되거나, 반대로 제1끼움레일(221)의 내측에 제2끼움레일(222)이 위치하면서 서로 밀착하여 슬라이딩되는 형태로 제1끼움레일(221)과 제2끼움레일(222)이 서로 체결되며, 그에 따라 내측부재(21)와 외측부재(22)는 간격을 두면서 서로 마주하게 되며, 내,외측부재(21, 22)의 중앙 위치에서 내,외측부재(21, 22)의 간격에는 제1,2끼움레일(221, 222)에 의해 벽이 형성된다. 내,외측부재(21, 22)의 간격에는 양측 세그먼트(1)의 연결단부가 위치하며, 그에 따라 종방향으로 연속배치되는 세그먼트(1)의 연결단부를 내,외측부재(21, 22)가 감싸게 된다. 위와 같이 제1,2끼움레일(221, 222)이 체결되므로, 외측부재(22)의 내측으로 내측부재(21)를 결합할 때, 그 결합위치를 자동적으로 정확하게 맞출 수 있게 된다. 또한 제1,2끼움레일(221, 222)이 체결되므로, 제1,2끼움레일(221, 222)의 돌출높이에 의해 세그먼트(1)의 연결단부 두께에 대응되는 간격이 자동적으로 존재하게 된다.
한편, 내측부재(21)와 외측부재(22)의 조립 결합으로 이루어지는 제2실시예에 따른 연결장치(2)에는 추가적으로 내,외측부재(21, 22)의 조립된 상단을 덮도록 씌워지는 접합고정부재(23)가 더 구비된다. 도 12의 (a) 및 (b)에는 각각 접합고정부재(23)를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 13의 (a) 및 (b)에는 각각 내,외측부재(21, 22)가 조립 결합된 후 접합고정부재(23)가 이에 조립되는 형태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다.
접합고정부재(23)는 도 12의 (a) 및 (b)에 예시된 것처럼 내,외측부재(21, 22)의 종방향 폭에 대응되는 종방향 폭을 가지는 판재로 이루어지며 종방향 단면형상이 ㄷ자 형태를 이루되 개방된 부분이 아래쪽을 향하는 형상을 가지는 부재이다. 따라서 내,외측부재(21, 22)가 조립된 상태에서 도 13의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼 내,외측부재(21, 22)의 횡방향 양쪽 각각에 접합고정부재(23)가 내,외측부재(21, 22)를 모두 감싸서 덮도록 끼워진다. 도면에서 부재번호 27은 접합고정부재(23)를 끼우는 위치를 가이드하고 접합고정부재(23)와 내측부재(21)를 서로 더욱 견고하게 결합하여 접합고정부재(23)가 벗겨지는 것을 방지하기 위하여 필요에 따라 연직하게 배치되는 봉형상의 결합부재(27)이다. 결합부재(27)는 양단이 나사부로 이루어져서 양단이 각각 접합고정부재(23)와 내측부재(21)에 체결되는 형태로 구비될 수 있다. 그러나 결합부재(27)는 필요에 따라 선택적으로 구비될 수 있는 부재이다.
도 9 내지 도 13의 제2실시예에 따른 연결장치(2)의 경우, 하향걸림 돌출부(24)는 접합고정부재(23)의 횡방향 외측에 일체로 구비되어 있다. 따라서 내,외측부재(21, 22)와 접합고정부재(23)가 조립 결합된 상태에서 와이어(3)는 접합고정부재(23)의 하향걸림 돌출부(24)의 위쪽에 걸리게 된다. 와이어(3)가 종방향으로 당겨져서 긴장력이 가해지게 되면, 와이어(3)가 하향걸림 돌출부(24)를 위에서 아래로 밀어주게 되고, 그에 따라 접합고정부재(23) 및 연결장치(2)에는 강하게 하향력이 작용하게 된다. 접합고정부재(23)와 연결장치(2)에 작용하는 하향력의 역할과 효과는 후술한다. 접합고정부재(23)에 구비된 하향걸림 돌출부(24)의 위쪽 상면에는 와이어(3)가 놓여서 그 위치가 안정적으로 유지될 수 있도록 종방향으로 연장된 오목부(240)가 구비되는 것도 바람직하다.
후술하는 것처럼 수로교(100)를 시공할 때, 연속배치되는 세그먼트(1)의 연결단부가 외측부재(22)의 2개 구간에 각각 위치한 상태에서 내측부재(21)가 외측부재(22)와 결합되고 후속하여 접합고정부재(23)가 조립 결합된다. 그러므로 이음부에서 종방향으로 연속하여 배치되는 2개 세그먼트(1)의 연결단부는 연결장치(2)에 의해 외면이 완전히 감싸져 있게 되고, 세그먼트의 연결단부가 비틀리지 않도록 견고하게 고정시키게 된다. 이음부에서 세그먼트 연결단부의 벌어짐 현상이 일어나는 경우에는 세그먼트 연결단부가 회전하게 되는데, 본 발명에서는 위와 같이 이음부에서 연결장치(2)가 세그먼트의 연결단부를 감싸고 있으므로 연결단부의 회전이 억제되며, 따라서 이음부의 벌어짐 현상도 방지할 수 있게 된다.
다음에서는 본 발명에 따른 수로교 시공방법에 대하여 설명한다. 도 14의 (a) 내지 (e)에는 각각 본 발명에 따른 수로교를 시공하는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 14에서는 편의상 도 2에 예시된 2개의 세그먼트가 연속되는 구조를 가지며 도 9에 도시된 제2실시예에 따른 연결장치(2)를 이용한 수로교를 예시하였다.
도 14의 (a)에 예시된 것처럼 교각(200) 및 교대(도시를 생략함)에 각각 연결장치(2)의 외측부재(22)를 설치한다(단계 S1). 후속하여 도 14의 (b)에 예시된 것처럼 세그먼트(1)를 인양하여 종방향으로 연속하여 배치한다(단계 S2). 도 15의 (a)에는 도 14의 (b)에 표시된 원 E 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있고, 도 15의 (b)에는 도 14의 (b)에 표시된 원 F 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있다. 세그먼트(1)를 설치함에 있어서는 도 15의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼 연속배치된 2개의 세그먼트(1) 연결단부의 외면이 외측부재(22)에 의해 동시에 감싸지도록 설치한다. 외측부재(22)의 중앙에는 제2끼움레일(222)이 돌출 형성되어 있으므로, 제2끼움레일(222)이 중앙에 위치하도록, 연속배치되는 양측 세그먼트(2)의 연결단부를 각각 하나의 외측부재(22) 위에 함께 놓이도록 배치하는 것이다. 이 때 세그먼트(2) 연결단부의 종방향 면 즉, 단부면이 제1끼움레일(221) 또는 제2끼움레일(222)에 밀착되도록 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에서는 세그먼트의 이음부에서 하나의 외측부재(22)가 연속배치되는 2개 세그먼트(2)의 연결단부 외면을 동시에 감싸는 형태가 된다.
특히, 외측부재(22)는 ㄷ자의 형태에서 개방된 부분이 위를 향하고 있는 개거형 종방향 단면 형상 부재이므로, 세그먼트의 연결단부를 위에서 아래로 위치시키면서 외측부재(22)에 걸쳐지게 할 수 있으므로 세그먼트의 설치작업이 매우 용이하게 이루어질 수 있다. 더 나아가 외측부재(22)에 세그먼트(2)의 연결단부가 놓인 상태에서도 위쪽이 계속 개방된 상태이므로, 외측부재(22)와 세그먼트(2)의 연결단부 간의 수밀을 위한 추가적인 수밀처리 작업을 개방된 공간을 통해서 매우 용이하게 수행할 수 있게 되는 장점이 있다.
후속하여 도 14의 (c)에 도시된 것처럼 내측부재(21)를 위에서 아래방향으로 외측부재(22)와 조립 결합한다(단계 S3). 도 16의 (a)에는 도 14의 (c)에 표시된 원 M 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있고, 도 16의 (b)에는 도 14의 (c)에 표시된 원 N 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있다. 내측부재(21)가 외측부재(22)와 조립 결합되면, 하나의 내측부재(21)가 세그먼트의 이음부에서 연속배치되는 2개 세그먼트(2)의 연결단부 내면을 동시에 감싸는 형태가 된다. 내,외측부재(21, 22)가 조립 결합된 후에는 도 16의 (a)에 도시된 것처럼 내,외측부재(21, 22)의 횡방향 양쪽 각각에서 접합고정부재(23)를 설치한다(단계 S4). 접합고정부재(23)가 내,외측부재(21, 22)를 모두 감싸서 덮도록 끼우는 것이다. 도 17의 (a)에는 도 15의 (d)에 표시된 원 P 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있고, 도 17의 (b)에는 도 15의 (d)에 표시된 원 Q 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있다.
후속하여 도 14의 (e)에 도시된 것처럼 와이어(3)를 설치하고, 와이어(3)를 긴장 정착한다(단계 S5). 편의상 도 14의 (e)에서 화살표 K로 표시된 종방향으로 와이어(3)가 진행하는 방식으로 와이어(3)의 설치 구조를 설명하는데, 와이어(3)가 진행하여 나가는 방향을 "후방"이라고 기재하고, 이와 반대되는 쪽을 "전방"이라고 기재한다.
도 18의 (a) 내지 (d)에는 각각 알파벳 순서대로 도 14의 (e)에 표시된 원 R1 내지 R4 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼 와이어(3)는 종방향으로 가면서 순차적으로 지반 등에 고정 설치된 전방 정착구(33)에 일단(전방 단부)이 고정되고, 후방으로 계속 진행하여 도 18의 (a)에 도시된 것처럼 세그먼트(1)의 단부에 설치된 연결장치(2)에 구비된 하향걸림 돌출부(24)에 걸쳐진다. 와이어(3)는 계속하여 하향 경사지게 진행하여 도 18의 (b)에 도시된 것처럼 세그먼트(1)의 경간 중간에 구비된 상향걸림 돌출부(12)에 걸쳐진 후, 계속하여 종방향으로 상향 경사지게 진행하여 도 18의 (c)에 도시된 것처럼 세그먼트 이음부에서 연결장치(2)에 구비된 하향걸림 돌출부(24)에 걸쳐진다. 와이어(3)는 계속 진행하여 후속 배치된 세그먼트(1)에 구비된 상향걸림 돌출부(12)에 걸쳐지고, 도 18의 (d)에 도시된 것처럼 후방에 위치하는 최종적인 연결장치(2)의 하향걸림 돌출부(24)에 걸쳐진 후 후방 정착구(34)에 정착된다. 후방 정착구(34)에 와이어(3)가 정착되는 전,후 또는 정착되는 과정에서 와이어(3)에는 긴장력이 도입된다. 도 14의 (e)에서는 2개의 세그먼트가 연속되는 것으로 예시하였는데, 3개 이상의 세그먼트가 연속되는 수로교의 경우에는 위에서 설명한 와이어(3)의 배치 순서를 반복하게 된다. 도면에 도시된 것처럼 와이어(3)는 수로교(100)의 횡방향 양측 모두에 설치되는 바, 상기한 와이어(3)의 설치작업을 횡방향 양측 모두에서 각각 수행하게 된다.
도 19에는 와이어(3)의 설치 정착이 완료되어 수로교가 구축된 상태 즉, 도 2에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 와이어(3)가 긴장된 상태로 정착되면 와이어(3)에는 긴장력이 작용하게 되는데, 상향걸림 돌출부(12)에서는 와이어 긴장력의 "상향(上向)" 수직분력이 작용하게 된다. 즉, 도 19에서 화살표 Y1의 형태로 세그먼트(1)에서 상향걸림 돌출부(12)가 형성된 위치에는 상향력이 작용하는 것이다. 반면에 연결장치(2)의 하향걸림 돌출부(24)에서는 와이어 긴장력의 "하향(下向)" 수직분력이 작용하게 된다. 즉, 도 21에서 화살표 Y2의 형태로 하향력이 작용하는 것이다.
앞서 도 21과 관련하여 설명한 것처럼 종래의 수로교에서는 세그먼트가 교각에 의해 단순 지지되어 있는 형태이므로 세그먼트의 휨변형으로 인하여 교각 위에 존재하는 이음부에서는 세그먼트의 연결단부 상측 부분이 서로 벌어지는 형태의 변위가 발생하게 되며, 이러한 세그먼트 이음부에서의 벌어짐으로 인하여 결국 세그먼트 이음부에서의 누수(漏水) 현상이 발생하게 된다.
이와 달리 본 발명의 수로교에서는 위와 같이 상향걸림 돌출부(12)에 상향 수직분력이 작용하는 바, 세그먼트의 종방향 경간 중간에 상향력이 작용하게 되며, 그에 따라 세그먼트의 휨변형 및 처짐을 억제하게 되고 세그먼트 이음부의 벌어짐 역시 최소화시키게 된다. 즉, 세그먼트에서 큰 처짐이 발생하는 위치에 상향력을 작용시킴으로써 세그먼트의 휨변형과 세그먼트의 처짐(휨변위)을 최소화시키는 것이며, 이에 더하여 이음부에서는 하향력이 작용하게 만듦으로써, 이를 통해서 세그먼트 이음부에서 세그먼트의 연결단부 상측 부분이 서로 벌어지는 것을 최대로 억제하거나 방지하게 되는 것이다. 이러한 이음부에서 세그먼트의 연결단부 상측 부분이 서로 벌어지는 현상 즉, 이음부의 벌어짐을 최소화시키거나 방지함으로써, 이음부에서의 수밀성을 더욱 강화시킬 수 있게 된다.
앞서 도 21와 관련하여 살펴본 것처럼 만일 연결장치(2)가 없다면 세그먼트의 이음부에서 세그먼트의 연결단부가 회전하면서 그 상측 부분이 서로 벌어지는 형태로 변위되려고 하겠지만, 본 발명에서 세그먼트 이음부에는 연결장치(2)가 구비되어 있고 세그먼트(1)의 연결단부는 연결장치(2)에 의해 감싸져 있는 상태이며, 더 나아가 와이어(3)의 긴장에 의해 연결장치(2)에는 강한 하항력이 작용하므로, 세그먼트의 연결단부가 회전하려는 것이 극도로 억제되며, 그에 따라 세그먼트의 연결단부가 벌어지는 것이 최소화되거나 방지된다.
또한 본 발명에서는 위와 같이 하향력과 상향력을 발생시키는 와이어(3)가 세그먼트(1)의 외측에 노출된 상태로 설치되므로, 관리자가 쉽게 육안으로 그 상태를 확인할 수 있으므로 유지관리가 용이하다는 장점이 있다.
더 나아가, 전방 정착구(33) 또는 후방 정착구(34)에서 와이어(3)를 긴장 정착함에 있어서 공지의 재긴장 가능 정착장치를 사용하게 되면, 필요한 경우에 언제든지 와이어(3)를 재긴장하여 정착할 수 있으므로, 수로교(100)의 사용상태에 맞추어서 와이어(3)를 재긴장함으로써 수로교(100)의 응력상태 및 이음부 수밀상태를 최적화시킬 수 있게 되는 장점도 가지고 있다.
1: 세그먼트
2: 연결장치
3: 와이어
10: 측면부재
11: 바닥부재
12: 상향걸림 돌출부
20: 관통삽입공
21; 내측부재
22: 외측부재
23: 접합고정부재
24: 하향걸림 돌출부
100: 수로교

Claims (7)

  1. 개거형 종방향 단면 형상을 가지는 복수개의 세그먼트(1)가 종방향으로 연속배치되어 구축되는 수로교(100)로서,
    교각(200) 위의 이음부에는, 2개 세그먼트의 연결단부를 동시에 감싸게 되어 이음부의 벌어짐을 억제하는 연결장치(2)가 설치되며;
    연결장치(2)에서 횡방향의 양측 외측면 각각에는 와이어(3)가 걸려서 하향이동하지 못하게 만드는 하향걸림 돌출부(24)가 구비되어 있고, 세그먼트(1)의 종방향 경간 중간에서 횡방향 외측면 각각에는 와이어(3)가 걸려서 상향이동하지 못하게 만드는 상향걸림 돌출부(12)가 일체로 구비되어 있으며;
    세그먼트(1)의 횡방향 외측면 각각에는 와이어(3)가 종방향으로 연장되도록 배치되는데, 와이어(3)는 전방 정착구(33)에 정착된 후 종방향의 후방으로 가면서 연결장치(2)의 하향걸림 돌출부(24)와 세그먼트(1)의 상향걸림 돌출부(12)를 순차적으로 1회 또는 복수회로 걸쳐진 이후에 후방의 최종적인 연결장치(2)의 하향걸림 돌출부(24)에 걸쳐지고 후속하여 후방 정착구(34)에 긴장된 상태로 정착되도록 배치되어;
    와이어(3)의 긴장에 의해 상향걸림 돌출부(12)의 위치에는 상향력이 작용하고, 하향걸림 돌출부(24)의 위치에는 하향력이 작용하여 세그먼트(1)의 휨변형 및 처짐을 감소시키고 이음부의 벌어짐을 억제하는 구성을 가지며;
    연결장치(2)는, 종방향으로 폭을 가지는 판재로 이루어고 종방향 단면형상이 ㄷ자의 개방된 부분이 위쪽으로 위치하는 형태를 가지고 있어서 횡방향으로 세그먼트(1)의 연결단부 외면을 감싸는 외측부재(22)와; 종방향으로 폭을 가지는 판재로 이루어고 종방향 단면형상이 ㄷ자의 개방된 부분이 위쪽으로 위치하는 형태를 가지고 있으며, 외측부재(22)의 내면과 마주하도록 조립 결합되어 횡방향으로 세그먼트(1)의 연결단부 내면을 감싸는 내측부재(21)와; 종방향 폭을 가지는 판재로 이루어지며 종방향 단면형상이 ㄷ자의 개방된 부분이 아래쪽을 향하는 형태를 가지고 있어서, 내,외측부재(21, 22)가 조립된 상태에서 내,외측부재(21, 22)의 횡방향 양쪽 각각에서 내,외측부재(21, 22)를 모두 감싸서 덮도록 끼워지는 접합고정부재(23)를 포함하여 구성되며;
    와이어(3)가 걸려서 하향이동하지 못하게 만드는 하향걸림 돌출부(24)는 접합고정부재(23)의 횡방향의 양측 외측면 각각에 형성되어 있고;
    외측부재(22)에는, 두 개의 판부재가 종방향으로 간격을 두고 나란하게 외측부재(22)의 내면을 따라가면서 외측부재(22)에 직교하도록 세워져 설치됨으로써 외측부재(22)의 내면 전체에서 걸쳐서 제2끼움레일(222)이 돌출 형성되어 있으며;
    내측부재(21)에도, 두 개의 판부재가 종방향으로 간격을 두고 나란하게 내측부재(21)의 외면을 따라가면서 내측부재(21)에 직교하도록 세워져 설치됨으로써 내측부재(21)의 외면 전체에 제1끼움레일(221)이 돌출 형성되어 있고;
    내측부재(21)와 외측부재(22)는 서로 마주하도록 조립 결합될 때, 제1,2끼움레일(221, 222)이 서로 밀착하여 슬라이딩되는 형태로 서로 체결되어, 내측부재(21)와 외측부재(22)는 세그먼트(1)의 연결단부 두께에 대응되는 간격을 두면서 서로 마주하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 수로교.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상향걸림 돌출부(12) 및 하향걸림 돌출부(24)에서 와이어(3)가 걸리게 되는 면에는 와이어(3) 놓여서 이동하지 않게 만드는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수로교.
  5. 개거형 종방향 단면 형상을 가지는 복수개의 세그먼트(1)를 인양하여 교각(200) 위에 이음부가 존재하도록 종방향으로 연속배치하여 수로교(100)를 구축하는 수로교 시공방법으로서,
    세그먼트(1)의 종방향 경간 중간에서 횡방향 외측면 각각에는 와이어(3)가 걸려서 상향이동하지 못하게 만드는 상향걸림 돌출부(12)가 일체로 구비되어 있으며;
    교각(200) 위의 이음부에서는 이음부의 벌어짐을 억제하기 위하여 2개 세그먼트(1)의 연결단부를 동시에 감싸도록 연결장치(2)를 설치하고;
    연결장치(2)를 설치 후에는 세그먼트(1)의 횡방향 외측면 각각에서 와이어(3)를 종방향으로 연장되도록 배치하는데;
    연결장치(2)에서 횡방향의 양측 외측면 각각에는 와이어(3)가 걸려서 하향이동하지 못하게 만드는 하향걸림 돌출부(24)가 구비되어 있고;
    와이어(3)가 전방 정착구(33)에 정착된 후 종방향의 후방으로 가면서 연결장치(2)의 하향걸림 돌출부(24)와 세그먼트(1)의 상향걸림 돌출부(12)를 순차적으로 1회 또는 복수회로 걸쳐지고 이후에 후방의 최종적인 연결장치(2)의 하향걸림 돌출부(24)에 걸쳐지고 후속하여 후방 정착구(34)에 긴장된 상태로 정착되도록 와이어(3)를 배치함으로써;
    와이어(3)의 긴장에 의해 상향걸림 돌출부(12)의 위치에는 상향력이 작용하게 하고, 하향걸림 돌출부(24)의 위치에는 하향력이 작용하게 하여 세그먼트(1)의 휨변형 및 처짐을 감소시키고 이음부의 벌어짐을 억제하게 만드는데;
    연결장치(2)는, 종방향으로 폭을 가지는 판재로 이루어고 종방향 단면형상이 ㄷ자의 개방된 부분이 위쪽으로 위치하는 형태를 가지는 외측부재(22)와, 종방향으로 폭을 가지는 판재로 이루어고 종방향 단면형상이 ㄷ자의 개방된 부분이 위쪽으로 위치하는 형태를 가지는 내측부재(21)와, 종방향 폭을 가지는 판재로 이루어지며 종방향 단면형상이 ㄷ자의 개방된 부분이 아래쪽을 향하는 형태를 가지는 접합고정부재(23)를 포함하여 구성되며;
    와이어(3)가 걸려서 하향이동하지 못하게 만드는 하향걸림 돌출부(24)는 접합고정부재(23)의 횡방향의 양측 외측면 각각에 형성되어 있고;
    교각(200) 위의 이음부에서 2개 세그먼트(1)의 연결단부를 동시에 감싸도록 연결장치(2)를 설치하는 작업에는, 교각(200) 및 교대 위에 각각 외측부재(22)를 설치하는 단계; 세그먼트(1)를 인양하여 연속되는 2개 세그먼트의 연결단부가 각각 한 개의 외측부재(22) 위에 동시에 놓이도록 거치하여 외측부재(22)가 2개 세그먼트의 연결단부 외면을 함께 감싸는 형태가 되도록 만드는 단계; 내측부재(21)를 위에서 아래방향으로 외측부재(22)와 조립 결합하여 내측부재(21)가 2개 세그먼트의 연결단부 내면을 함께 감싸는 형태가 되도록 만들면서 내측부재(21)를 외측부재(22)와 조립하는 단계; 및 접합고정부재(23)가 내,외측부재(21, 22)를 모두 감싸서 덮도록 끼우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수로교의 시공방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    외측부재(22)에는, 두 개의 판부재가 종방향으로 간격을 두고 나란하게 외측부재(22)의 내면을 따라가면서 외측부재(22)에 직교하도록 세워져 설치됨으로써 외측부재(22)의 내면 전체에서 걸쳐서 제2끼움레일(222)이 돌출 형성되어 있으며;
    내측부재(21)에도, 두 개의 판부재가 종방향으로 간격을 두고 나란하게 내측부재(21)의 외면을 따라가면서 내측부재(21)에 직교하도록 세워져 설치됨으로써 내측부재(21)의 외면 전체에 제1끼움레일(221)이 돌출 형성되어 있고;
    내측부재(21)와 외측부재(22)를 서로 마주하도록 조립 결합할 때, 제1,2끼움레일(221, 222)이 서로 밀착하여 슬라이딩되는 형태로 서로 체결되어, 내측부재(21)와 외측부재(22)는 세그먼트(1)의 연결단부 두께에 대응되는 간격을 두면서 서로 마주하게 되도록 만드는 것을 특징으로 하는 수로교의 시공방법.
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