KR102411253B1

KR102411253B1 - 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법 및 그 시공방법

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Publication number: KR102411253B1
Application number: KR1020190171850A
Authority: KR
Inventors: 강형택; 박영호; 이병주; 김진철; 남문석; 김홍배; 구자만; 강남기
Original assignee: 한국도로공사
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2022-06-22
Also published as: KR20210080683A

Abstract

본 발명은 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법 및 그 시공방법에 관한 것으로, 본 발명은 기존 교량의 필요제원을 조사하는 단계; 상기 기존 교량의 기본제한조건을 검토하는 단계; 상기 기본제한조건을 만족하는 기존 교량에 대하여 연장한계조건을 검토하여 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인하는 단계; 및 상기 연장한계조건을 만족하는 기존 교량을 대상으로 무조인트화 설계를 수행하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 기존 교량에 설치된 노후된 신축이음장치를 제거하고 상부구조와 교대를 일체로 연결하는 무조인트화 공법이 적용 가능한지를 검토하여 무조인트화의 가능성을 높이고 설계비용의 낭비를 방지한다.

Description

기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법 및 그 시공방법{METHOD FOR CHECKING INTEGRAL ABUTMENT BRIDGE APPLICABILITY IN BRIDGE HAVING EXPENSION JOINT AND METHOD FOR REPAIRING BRIDGE HAVING EXPENSION JOINT AS INTEGRAL ABUTMENT BRIDGE}

본 발명은 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법 및 그 시공방법에 관한 것이다.

도로, 철도, 하천, 강 등을 횡단하기 위하여 설치되는 교량은, 도 1에 도시한 바와 같이, 시점부와 종점부에 각각 시공되는 교대(10)와, 교대(10)와 교대(10)를 연결하도록 교대(10)들에 거치되는 교량 상부구조(20)를 포함하며, 지간이 긴 경우 교대(10)와 교대(10) 사이에 교각(미도시)이 시공된다. 또한, 교량은 온도 변화에 따라 상부구조(20)가 수축과 팽창을 반복하게 되며, 이와 같은 수축과 팽창으로 인한 상부구조(20)의 파손을 방지하기 위하여 교대(10)들과 상부구조(20)의 길이 방향 양단은 각각 간격을 두고 위치시킨다. 그리고 교대(10)와 상부구조(20) 사이의 간격으로 인하여 교량을 주행하는 차량의 타이어가 파손되고 진동이 발생되는 것을 방지하기 위하여 교대(10)와 상부구조(20) 사이에 신축이음장치(40)가 구비되며, 신축이음장치(40)는 또한 교면수와 오물이 교량 하부구조로 흘러들어가는 것을 방지하여 콘크리트가 열화되지 않도록 한다. 교대(10)는 교량의 폭방향으로 길이를 가지며 균일한 두께를 갖는 구체부(11)와, 그 구체부(11)의 상면에 수직 방향으로 연장 형성되되 구체부(11)의 두께 보다 얇게 연장 형성되는 흉벽부(12)와, 구체부(11)의 외측면쪽으로 흉벽부(12)의 한쪽에 단턱지게 형성되어 접속슬래브(50)가 거치되는 헌치(13)와, 구체부(11)의 상면 한쪽에 단턱지게 형성되어 상부구조(20)가 거치되는 교좌부(14)와, 구체부(11)의 하단에 연장 형성되는 기초부(15)와, 그 기초부(15)의 하면에 연장 형성되는 복수 개의 말뚝기초(16)들을 포함한다. 교량 상부구조(20)의 일예로, 복수 개의 거더들과 그 거더들의 상부에 연장 형성되는 교량 바닥판을 포함한다. 교대(10)의 교좌부(14)에 교량받침(30)이 구비되며 그 교량받침(30)에 거더가 거치된다.

대한민국 등록특허 제10-0583247호(2006. 06. 25. 공고일)에는 신축이음장치의 일예가 개시되어 있다. 또한, 대한민국공개특허 제2010-0128612호(2010. 12. 08. 공개일)와 대한민국등록실용신안 제20-0272143호(2002. 04. 13. 공고일)에는 각각 신축이음장치의 다른 일예가 개시되어 있다.

하지만, 교량 신축이음장치(40)는 장시간 사용하게 되면 차량의 반복적인 하중과 차량 바퀴와의 마모 등에 의해 파손되고 신축이음장치(40)의 파손으로 인하여 차량이 지나갈 때 진동이 발생되어 교량의 상부구조(20)에 반복 하중이 가해지게 될 뿐만 아니라 차량에 진동이 가해지게 된다. 또한, 신축이음장치(40)의 노후에 따른 누수로 교대(10) 및 상부구조(20)의 열화 등 내구성이 저하되어 교체, 열화보수비, 유지관리비용이 지속적으로 증가하게 된다. 한편, 교량 신축이음장치(40)를 장시간 사용한 후 보수하게 될 경우 교체 작업이 복잡하고 작업 시간이 많이 소요되어 교통 사고의 위험이 크게 되고 도로의 교통 체증이 장기화되며 보수 비용이 많이 소요된다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 기존에 설치된 교량의 신축이음장치(40)를 제거하고 교량 상부구조(20)의 수축과 팽창을 교대(10)에서 흡수하거나 또는 교량 상부구조(20)가 교대(10)의 상면에서 움직임 가능하게 하는 무조인트화 교량 기술들이 개발되고 있다.

본 발명의 목적은 기존 교량에 설치된 노후된 신축이음장치를 제거하고 상부구조와 교대를 일체로 연결하는 무조인트화 공법이 적용 가능한지를 검토하여 무조인트화의 가능성을 높이고 설계비용의 낭비를 방지하는, 기존 교량 무조인트화 공법에 대한 적용성검토방법 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시공 기간을 단축시키고 시공 신뢰성을 높이는 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 기존 교량의 필요제원을 조사하는 단계; 상기 기존 교량의 기본제한조건을 검토하는 단계; 상기 기본제한조건을 만족하는 기존 교량에 대하여 연장한계조건을 검토하여 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인하는 단계; 및 상기 연장한계조건을 만족하는 기존 교량을 대상으로 무조인트화 설계를 수행하는 단계를 포함하며, 상기 필요제원은, 교대 상부구조형식, 교대 흉벽부의 높이 및 두께, 교대 전체 높이 및 교대 구체부의 두께, 지반 및 말뚝의 강성, 말뚝 열수를 포함하며, 상기 기본제한조건은, 건조수축과 크리프 거동이 수렴된 공용년수 9~11년인 조건, 교대 상부구조형식은 콘크리트교인 조건, 교대 말뚝기초 형식은 강관말뚝기초인 조건, 교량사각은 30도 이하인 조건, 공용중 포장팽창이나 교대 밀림으로 인한 신축이음부분이 협착되지 않는 조건을 포함하며, 상기 연장한계조건은, 상기 필요제원인 흉벽부 높이 및 두께, 지반강성, 구체부 두께, 말뚝 열수와 강성 및 사각에 따른 무조인트화 공법이 적용 가능한 연장한계를 제시하여 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법이 제공된다.

상기 무조인트화 설계는, 상기 기존 교량 설계하중을 검토하는 단계; 상기 기존 교량의 상부구조, 상기 기존 교량의 신축이음장치를 제거한 부분에 상기 상부구조와 교대를 일체화하여 철근콘크리트로 연결한 연결부, 하부구조, 지반조건, 및 사각을 고려하여 전체 구조계에 3차원해석모델링을 구축하는 단계; 상기 3차원해석모델링으로 설계하중을 교려한 구조해석을 실시하는 단계; 상기 연결부를 설계하는 단계; 및 상기 교대 흉벽부에 대한 안전성을 검토하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 기존 교량 설계하중은 온도하중, 활하중, 토압을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 열결부는 차륜하중 재하로 발생되는 휨에 대한 안정성과 온도변화에 의한 신축으로 발생하는 축력에 대한 안정성을 동시에 확보하도록 설계하는 것이 바람직하다.

상기 차량하중에 의한 연결부의 휨 안정성은 기존 교량의 유간을 지간으로 양단 고정보로 고려하여 철근의 응력을 검토하는 것이 바람직하다.

상기 교대 흉벽부에서 토압에 의한 교대 흉벽부의 휨모멘트는 상기 연결부와 흉벽부 하단을 지점으로 하는 보로 고려하여 산정하는 것이 바람직하다.

상기 교대 흉벽부에서 온도변화에 따른 팽창과 수축에 기인한 상기 흉벽부의 휨모멘트를 각각 산정하여 기존 흉벽부 제원과 철근 배근으로 안정성을 확보하는지를 검토하는 것이 바람직하다.

또한, 기존 교량의 신축이음장치를 철거하기 위해 기존 교량 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 설치부위를 각각 파쇄하여 상기 신축이음장치를 제거하는 단계; 상기 흉벽부의 파쇄된 상면과 교량 바닥판의 파쇄된 상면에 각각 천공작업을 수행하여 정착홀들을 형성하는 단계; 상기 흉벽부 상면에 형성된 정착홀과 교량 바닥판 상면에 형성된 정착홀에 연결철근의 양단부를 각각 삽입하여 연결철근을 설치하는 단계; 상기 흉벽부의 파쇄된 상면과 교량 바닥판의 파쇄된 상면에 각각 신구접착제를 도포하여 접착제도포막을 형성하는 단계; 상기 흉벽부와 교량 바닥판의 각 파쇄된 부분에 상기 흉벽부와 교량 바닥판을 연결하는 연결부를 형성하기 위하여 상기 흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 콘크리트를 타설하는 단계; 상기 흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 타설된 콘크리트를 양생시켜 연결부를 시공하는 단계;를 포함하며, 상기 타설하는 콘크리트는 초속경 LMC 몰탈 프리믹스를 이용하여 현장 배합한 초속경 콘크리트인 것을 특징으로 하는 기존 교량 무조인트화 시공방법이 제공된다.

상기 교대의 흉벽부는 상면 전체를 일정 두께로 파쇄하며, 상기 흉벽부에 매립된 주철근의 상부 일부분이 노출되는 것이 바람직하다.

상기 초속경 콘크리트는 물; 3~7중량퍼센트, 초속경 시멘트 모르터; 40~50중량퍼센트, 굵은 골재; 40~50중량퍼센트, 라텍스; 3~7 중량퍼센트, 섬유; 1중량퍼센트 이하를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 초속경 콘크리트의 품질기준은 3시간 및 28일 압축강도 각각 21MPa와 31MPa 이상, 물/결합비 0.3 ~ 0.4, 굵은 골재 최대치수 25mm 이하, 슬럼프 범위 150 ~ 200mm, 공기량 범위 3 ~ 6%인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 두 개의 교대들과, 상기 두 개의 교대들을 연결하는 교량 바닥판과, 상기 한 개의 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 한쪽을 연결하는 제1 신축이음장치와, 상기 다른 한 개 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 다른 한쪽을 연결하는 제2 신축이음장치를 포함하는 기존 단경간 교량에 있어서, 상기 기존 교량을 상기 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법으로 검토하고 조건을 만족하면 상기 기존 교량 무조인트화 시공방법으로 한쪽 신축이음장치 또는 양쪽 신축이음장치를 무조인트화하는 것을 특징으로 하는 기존 교량 무조인트화 시공방법이 제공된다.

또한, 두 개의 교대들과, 상기 두 개의 교대들을 연결하는 교량 바닥판과, 상기 두 개의 교대들 사이에 위치하여 상기 교량 바닥판을 지지하는 교각과, 상기 한 개의 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 한쪽을 연결하는 제1 신축이음장치와, 상기 다른 한 개 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 다른 한쪽을 연결하는 제2 신축이음장치를 포함하는 기존 다경간 교량에 있어서, 상기 기존 교량을 상기 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법으로 검토하고 조건을 만족하면 상기 기존 교량 무조인트화 시공방법으로 한쪽 신축이음장치 또는 양쪽 신축이음장치를 무조인트화하는 것을 특징으로 하는 기존 교량 무조인트화 시공방법이 제공된다.

본 발명은 기존 교량의 필요제원을 조사하고 기존 교량의 기본제한조건을 검토하고 기본제한조건을 만족하는 기존 교량에 대하여 연장한계조건을 개략적으로 검토하고 연장한계조건을 만족하는 기존 교량을 대상으로 무조인트화 설계를 수행하게 되므로 기존 교량에 대한 실제적인 무조인트화에 대한 정확한 검토를 할 수 있을 뿐만 아니라 무조인트화에 대한 가능성을 높이고 또한 무조인트화가 가능하지 않은 기존 교량에 대하여 무조인트화를 하기 위한 설계를 방지하여 설계비용의 낭비를 막을 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 교량의 신축이음장치의 유지보수를 배제하게 되고, 누수 및 열화를 방지하게 되어 교량의 유지보수가 편리하게 될 뿐만 아니라 유지보수로 인한 비용을 절감시키게 된다.

또한, 연결부를 형성하기 위하여 타설하는 콘크리트가 초속경 LMC 몰탈 프리믹스를 이용하여 현장 배합한 초속경 콘크리트이므로 시공 기간을 단축시키고 타설 콘크리트의 배합비를 정확하게 맞출 수 있게 되어 품질에 대한 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

도 1은 기존 교량의 일예를 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법의 일실시예를 도시한 순서도,
도 3은 PSC-30m이고, 온도변화 20도씨인 조건에서 무조인트화 교량 연장한계의 일예를 기재한 테이블,
도 4는 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 설계방법의 일실시예를 도시한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 시공방법의 일실시예를 도시한 순서도,
도 6, 7, 8, 9는 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 시공방법의 일실시예를 단계적으로 도시한 정면도들.

이하, 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법 및 그 시공방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법의 일실시예는, 먼저, 기존 교량의 필요제원을 조사하는 단계(S10)가 진행된다. 기존 교량을 무조인트화 하기 위한 필요제원은, 교량 상부구조(20) 형식, 경간장 및 사각, 교대 흉벽부(12)의 높이와 두께, 교대(10) 전체 높이 및 교대 구체부(11) 두께, 지반 및 말뚝(16)의 강성, 말뚝(16) 열수 등이 된다.

기존 교량의 필요제원을 각각 조사한 다음, 기존 교량의 기본제한조건을 검토하는 단계(S20)가 진행된다. 기존 교량의 무조인트화는 기본제한조건으로 제한하는 것이 바람직하다. 기본제한조건은, 건조수축과 크리프 거동이 수렴된 공용년수 9~11년인 조건, 상부구조 형식은 콘크리트교인 조건, 하부구조 교대기초 형식은 강관말뚝기초인 조건, 교량사각은 30도 이하인 조건, 공용중 포장팽창이나 교대 밀림으로 인한 신축이음부가 협착되지 않은 조건을 포함한다. 공용년수는 9~10년인 조건은 교량의 양측을 무조인트화하는 경우에 적용됨이 바람직하고, 편측을 무조인트화하는 경우에 별도의 검토를 하는 것이 바람직하다. 콘크리트교 형식은 PSC-I 거더교와, RC슬래브교로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 교대침하 및 교대밀림 등 설계시 고려하지 않는 이상 거동이 발생한 교량은 대상에서 제외하는 것이 바람직하다.

기본제한조건을 만족하는 기존 교량에 대하여 연장한계조건을 검토하여 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인하는 단계(S30)가 진행된다. 연장한계조건은, 필요제원인 흉벽부 높이와 두께, 지반강성, 구체부 두께, 말뚝 열수와 강성 및 사각에 따른 무조인트화 공법이 적용 가능한 연장한계를 제시하여 설계를 수행하지 않고 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인할 수 있다. 연장한계조건 적용시 가정조건은, 흉벽부(12)의 주철근이 배치되는 조건, 흉벽부(12) 배면과 전면의 철근 배근이 동일한 조건을 포함한다. 기존 교량 흉벽부(12)의 주철근이 배치되는 경우 흉벽부(12)의 두께가 500mm 일때 D16, CTC 125mm이고, 흉벽부(12)의 두께가 800mm 일때 D19, CTC 125mm인 것이 바람직하다. 한편, 교량 상부구조 수축시 기존 교량 흉벽부(12) 안정성 검토도 산정하는 것이 바람직하다. 참조로, 도 3은 PSC-30m이고, 온도변화 20도씨인 조건에서 무조인트화 교량 연장한계의 일예를 기재한 테이블이다. 테이블에서 사각별 연장한계의 단위는 미터(m)이다.

연장한계조건을 만족하는 기존 교량을 대상으로 무조인트화 설계를 수행하는 단계(S40)가 진행된다.

도 4는 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 설계방법의 일실시예를 도시한 순서도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 기존 교량 무조인트화 설계방법의 일실시예는, 먼저, 기존 교량 설계하중을 검토하는 단계(41)가 진행된다. 기존 교량 설계하중은 온도하중, 활하중, 토압을 포함하며, 그 하중들을 검토한다.

기존 교량 설계하중을 검토한 다음 기존 교량의 상부구조, 연결부, 기존 교량의 하부구조 및 지반조건 사각을 고려하여 전체 구조계에 3차원해석모델링을 구축하는 단계(S42)가 진행된다. 연결부는 기존 교량의 신축이음장치(40)를 제거한 부분에 상부구조(20)와 교대(10)를 일체화하여 철근콘크리트이다. 직교의 경우 2차원 프레임 또는 3차원 프레임 요소로 모델링 할 수 있다. 교대의 기초말뚝(16)과 지반 상호작용을 지반 비선형 모델인 p-y곡선을 이용하여 검토하는 것이 바람직하다. 말뚝기초(16)는 길이 6m까지 모델링하는 것이 바람직하다.

3차원해석모델링을 구축한 다음 3차원해석모델링으로 설계하중을 교려한 구조해석을 실시하는 단계(S43)가 진행된다.

구조해석을 실시한 다음 연결부를 설계하는 단계(S44)가 진행된다. 열결부는 차륜하중 재하로 발생되는 휨에 대한 안정성과, 온도변화에 의한 신축으로 발생하는 축력에 대한 안정성을 동시에 확보하도록 설계하는 것이 바람직하다. 연결부는 그에 대한 제원(길이, 두께, 폭) 및 사용 재료(콘크리트, 철근)에 대한 강도 등을 선정한다. 차량하중에 의한 연결부의 휨 안정성은 기존 교량의 유간을 지간으로 양단 고정보로 고려하여 철근의 응력을 검토하는 것이 바람직하다. 또한, 연결부 축력은 3차원해석모델링에 대한 구조해석 단계(S43)에서 시공시 대기온도를 고려한 온도하중과 활하중에 의한 구조해석 결과로 산정하고, 연결부 축력에 의하여 발생하는 철근 응력과 콘크리트 응력을 검토하는 것이 바람직하다.

연결부를 설계한 다음 교대 흉벽부(12)에 대한 안전성을 검토하는 단계(S45)가 진행된다. 교대 흉벽부(12)는 온도하중, 활하중 및 토압을 고려하여 휨에 대한 안정성을 검토하여야 하고, 시공시 대기온도를 고려하여 온도하중을 산정하는 것이 바람직하다. 온도하중과 활하중에 의한 교대 흉벽부(12) 휨모멘트는 3차원해석모델링의 구조해석결과로 산정한다. 또한, 교대 흉벽부(12)에서 토압에 의한 교대 흉벽부(12)의 휨모멘트는 연결부와 흉벽부(12) 하단을 지점으로 하는 보로 고려하여 산정하는 것이 바람직하다. 또한, 교대 흉벽부(12)에서 온도변화에 따른 팽창과 수축에 기인한 흉벽부(12)의 휨모멘트를 각각 산정하여 기존 흉벽부(12) 제원과 철근 배근으로 안정성을 확보하는지를 검토한다.

위와 같은, 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법에 의해 설정된 기존 교량의 무조인트화가 가능하다고 결정되면 기존 교량의 무조인트화가 진행된다.

도 5는 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 시공방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 시공방법의 일실시예는, 먼저, 기존 교량의 신축이음장치(40)를 철거하기 위해 기존 교량 교대의 흉벽부(12)와 교량 바닥판의 설치부위를 각각 파쇄하여 신축이음장치(40)를 제거하는 단계(S51)가 진행된다(도 6 참조). 교대의 흉벽부(12)는 신축이음장치(40)가 매립된 부분뿐만 아니라 흉벽부(12)의 주철근(1)의 상부가 노출되도록 흉벽부(12)의 상면 전체에 걸쳐 파쇄하는 것이 바람직하다. 즉, 교대의 흉벽부(12)는 상면으로부터 일정 높이(두께)를 모두 파쇄하여 흉벽부(12)의 주철근(1) 상부 부분이 노출되게 하며, 또한 교량 바닥판(22)의 경우 신축이음장치(40)가 매립된 부분을 파쇄하면서 교량 바닥판(22)에 매립된 철근(2)이 노출되게 한다. 이때, 설계시 고려된 깊이의 면을 확보하기 위해서 기존 철근(2)들 사이를 주의깊게 파쇄한다. 현장천공시 구조물 내의 기존 철근(2)과의 간섭으로 천공이 안 되는 경우에는 안전율을 확보하는 상태에서 좌우로 이동하여 천공하는 것이 바람직하다.

신축이음장치(40)를 제거한 다음 흉벽부(12)의 파쇄된 상면과 교량 바닥판(22)의 파쇄된 상면에 각각 천공작업을 수행하여 정착홀(3)들을 형성하는 단계(S52)가 진행된다(도 7 참조). 천공작업을 수행하기전 흉벽부(12)의 파쇄된 상면과 교량 바닥판(22)의 파쇄된 상면을 면청소를 수행한다. 천공작업은 현장천공을 하는 것이 바람직하다. 정착홀(3)은 흉벽부(12)의 파쇄된 상면에 교량 바닥판(22)의 폭방향으로 서로 균일한 간격을 두고 일렬로 다수 개 천공하고, 또한 교량 바닥판(22)의 파쇄된 상면에 흉벽부(12)측 정착홀(3)들과 일대일 대응되도록 일렬로 다수 개 천공한다.

교대 흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)에 각각 정착홀(3)들을 천공한 다음 흉벽부(12) 상면에 형성된 정착홀(3)과 교량 바닥판(22) 상면에 형성된 정착홀(3)에 연결철근(4)의 양단부를 각각 삽입하여 연결철근(4)을 설치하는 단계(S53)가 진행된다(도 8 참조). 연결철근(4)은 디귿자 형상으로 형성됨이 바람직하다. 연결철근(4)은 양단을 정착홀(3)들에 각각 삽입하고 연결철근(4)을 흉벽부(12)의 노출된 주철근(1)과 교량 바닥판(22)의 노출된 철근(2)에 용접에 의해 연결하는 것이 바람직하다. 연결철근(4)의 다른 일예로, 연결철근(4)은 기역자로 형성될 수도 있다. 연결철근(4)이 기역자로 형성될 경우 교대 흉벽부(12)의 정착홀(3)에 한 개의 연결철근(4)의 한쪽이 삽입되고 교량 바닥판(22)의 정착홀(3)에 다른 한 개의 연결철근(4)의 한쪽이 삽입된다. 한편, 연결철근(4)을 배근하지 않고 흉벽부(12)의 노출된 주철근(1)과 교량 바닥판(22)의 노출된 철근(2)을 모두 제거한 후 연결부를 형성하기 위하여 별도로 흉벽부(12)의 파쇄된 상면과 교량 바닥판(22)의 파쇄된 상면에 연결부용 철근들(미도시)을 배근할 수도 있다.

연결철근(4)을 설치한 다음 흉벽부(12)의 파쇄된 상면과 교량 바닥판(22)의 파쇄된 상면에 각각 신구접착제를 도포하여 접착제도포막을 형성하는 단계(S54)가 진행된다.

흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)의 파쇄된 상면에 각각 접착제도포막을 형성한 다음 흉벽부와 교량 바닥판의 각 파쇄된 부분에 흉벽부와 교량 바닥판을 연결하는 연결부를 형성하기 위하여 흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 콘크리트를 타설하는 단계(S55)가 진행된다. 콘크리트는 초속경 LMC(Latex Modified Concrete) 몰탈 프리믹스를 이용하여 현장 배합한 초속경 콘크리트인 것이 바람직하다. 초속경 콘크리트의 일예로, 초속경 콘크리트는 물; 3~7중량퍼센트, 초속경 시멘트 모르터; 40~50중량퍼센트, 굵은 골재; 40~50중량퍼센트, 라텍스; 3~7 중량퍼센트, 섬유; 1중량퍼센트 이하를 포함한다. 초속경 콘크리트의 품질기준은 3시간 및 28일 압축강도 각각 21MPa와 31MPa 이상, 물/결합비 0.3 ~ 0.4, 굵은 골재 최대치수 25mm 이하, 슬럼프 범위 150 ~ 200mm, 공기량 범위 3 ~ 6%로 관리하는 것이 바람직하다. 초속경 콘크리트를 구성하는 요소들을 현장으로 운반하고 그 운반된 요소들을 현장에서 배합하여 타설하는 것이 바람직하다. 이로 인하여, 초속경 콘크리트의 배합비를 정확하게 맞추게 되어 품질관리가 정확하게 이루어지게 된다.

흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 콘크리트를 타설한 다음 흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 타설된 콘크리트를 양생시켜 연결부를 시공하는 단계(S56)가 진행된다(도 9 참조). 초속경 콘크리트 양생 후 기존 교량의 교량 바닥판(22) 및 접속슬래브(50)의 포장면과의 요철부위를 그라인더를 이용하여 면 정리를 실시한다.

한편, 기존 단경간 교량을 무조인트화할 때 기존 단경간 교량을 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법으로 검토하여 조건을 만족하면 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 시공방법으로 한쪽 신축이음장치(40) 또는 양쪽 신축이음장치(40)를 무조인트화한다. 기존 단경간 교량의 일예로, 기존 단경간 교량은 두 개의 교대(10)들과, 그 두 개의 교대(10)들을 연결하는 교량 바닥판(22)과, 한 개의 교대의 흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)의 한쪽을 연결하는 제1 신축이음장치(40)와, 다른 한 개 교대의 흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)의 다른 한쪽을 연결하는 제2 신축이음장치(40)를 포함한다. 제1 신축이음장치(40) 또는 제2 신축이음장치(40) 부분을 본 발명에 따라 무조인트화하거나, 제1,2 신축이음장치(40) 부분을 본 발명에 따라 무조인트화한다.

또한, 기존 다경간 교량을 무조인트화할 때 기존 다경간 교량을 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법으로 검토하여 조건을 만족하면 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 시공방법으로 한쪽 신축이음장치(40) 또는 양쪽 신축이음장치(40)를 무조인트화한다. 기존 다경간 교량의 일예로, 기존 다경간 교량은 두 개의 교대(10)들과, 그 두 개의 교대(10)들을 연결하는 교량 바닥판(22)과, 두 개의 교대(10)들 사이에 위치하여 교량 바닥판(22)을 지지하는 교각과, 한 개의 교대(10)의 흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)의 한쪽을 연결하는 제1 신축이음장치(40)와, 다른 한 개 교대의 흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)의 다른 한쪽을 연결하는 제2 신축이음장치(40)를 포함한다. 제1 신축이음장치(40) 또는 제2 신축이음장치(40) 부분을 본 발명에 따라 무조인트화하거나, 제1,2 신축이음장치(40) 부분을 본 발명에 따라 무조인트화한다.

이하, 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법 및 그 시공방법의 작용과 효과를 설명한다.

본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 공법 적용검토방법은 기존 교량의 필요제원을 조사하고 기존 교량의 기본제한조건을 검토하고 기본제한조건을 만족하는 기존 교량에 대하여 연장한계조건을 검토하고 연장한계조건을 만족하는 기존 교량을 대상으로 무조인트화 설계를 수행하게 되므로 기존 교량에 대한 실제적인 무조인트화에 대한 정확한 검토를 할 수 있을 뿐만 아니라 무조인트화에 대한 가능성을 높이고 또한 무조인트화가 가능하지 않은 기존 교량에 대하여 무조인트화를 하기 위한 설계를 방지하여 설계비용의 낭비를 막을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 기존 교량 무조인트화 시공방법은 기존 교량 교대의 흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)의 설치부위를 각각 파쇄하여 신축이음장치(40)를 제거하고 흉벽부(12)의 파쇄된 상면과 교량 바닥판(22)의 파쇄된 상면에 각각 천공작업을 수행하여 정착홀(3)들을 형성하고 흉벽부 상면에 형성된 정착홀(3)과 교량 바닥판 상면에 형성된 정착홀(3)에 연결철근(4)의 양단부를 각각 삽입하여 연결철근(4)을 설치하고 흉벽부(12)의 파쇄된 상면과 교량 바닥판(22)의 파쇄된 상면에 각각 신구접착제를 도포하여 접착제도포막을 형성하고 흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)의 각 파쇄된 부분에 흉벽부(12)와 교량 바닥판(22)을 연결하는 연결부(60)를 시공한다. 이로 인하여, 교량의 신축이음장치(40)의 유지보수를 배제하게 되고, 누수 및 열화를 방지하게 되어 교량의 유지보수가 편리하게 될 뿐만 아니라 유지보수로 인한 비용을 절감시키게 된다. 또한, 연결부(60)를 형성하기 위하여 타설하는 콘크리트가 초속경 LMC 몰탈 프리믹스를 이용하여 현장 배합한 초속경 콘크리트이므로 시공 기간을 단축시키고 타설 콘크리트의 배합비를 정확하게 맞출 수 있게 되어 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

10; 교대 20; 교량상부구조
30; 교좌장치 40; 신축이음장치
50; 접속슬래브 60; 연결부

Claims

두 개의 교대들과, 상기 두 개의 교대들을 연결하는 교량 바닥판과, 상기 한 개의 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 한쪽을 연결하는 제1 신축이음장치와, 상기 다른 한 개 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 다른 한쪽을 연결하는 제2 신축이음장치를 포함하는 기존 단경간 교량에 있어서,
상기 기존 단경간 교량을 무조인트화 공법 적용검토방법으로 검토하고, 조건을 만족하면,
상기 기존 단경간 교량의 신축이음장치를 철거하기 위해 상기 기존 단경간 교량 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 설치부위를 각각 파쇄하여 상기 제1 또는 제2 신축이음장치를 제거하는 단계;
상기 흉벽부의 파쇄된 상면과 교량 바닥판의 파쇄된 상면에 각각 천공작업을 수행하여 정착홀들을 형성하는 단계;
상기 흉벽부 상면에 형성된 정착홀과 교량 바닥판 상면에 형성된 정착홀에 연결철근의 양단부를 각각 삽입하여 연결철근을 설치하는 단계;
상기 흉벽부의 파쇄된 상면과 교량 바닥판의 파쇄된 상면에 각각 신구접착제를 도포하여 접착제도포막을 형성하는 단계;
상기 흉벽부와 교량 바닥판의 각 파쇄된 부분에 상기 흉벽부와 교량 바닥판을 연결하는 연결부를 형성하기 위하여 상기 흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 콘크리트를 타설하는 단계;
상기 흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 타설된 콘크리트를 양생시켜 연결부를 시공하는 단계;를 포함하며,
상기 타설하는 콘크리트는 초속경 LMC 몰탈 프리믹스를 이용하여 현장 배합한 초속경 콘크리트이며,
상기 기존 단경간 교량 무조인트화 공법 적용검토방법은,
상기 기존 단경간 교량의 필요제원을 조사하는 단계;
상기 기존 단경간 교량의 기본제한조건을 검토하는 단계;
상기 기본제한조건을 만족하는 기존 단경간 교량에 대하여 연장한계조건을 검토하여 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인하는 단계; 및
상기 연장한계조건을 만족하는 기존 단경간 교량을 대상으로 무조인트화 설계를 수행하는 단계를 포함하며,
상기 필요제원은, 상부구조형식, 교대 흉벽부의 높이 및 두께, 교대 전체 높이 및 교대 구체부의 두께, 지반 및 말뚝의 강성, 말뚝 열수를 포함하며,
상기 기본제한조건은, 건조수축과 크리프 거동이 수렴된 공용년수 9~11년인 조건, 교대 상부구조형식은 콘크리트교인 조건, 교대 말뚝기초 형식은 강관말뚝기초인 조건, 교량사각은 30도 이하인 조건, 공용중 포장팽창이나 교대 밀림으로 인한 신축이음부분이 협착되지 않는 조건을 포함하며,
상기 연장한계조건은, 상기 필요제원인 흉벽부 높이 및 두께, 지반강성, 구체부 두께, 말뚝 열수와 강성 및 사각에 따른 무조인트화 공법이 적용 가능한 연장한계를 제시하여 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 기존 교량 무조인트화 시공방법.
제 1 항에 있어서, 상기 무조인트화 설계는,
상기 기존 단경간 교량 설계하중을 검토하는 단계;
상기 기존 단경간 교량의 상부구조, 상기 기존 단경간 교량의 신축이음장치를 제거한 부분에 상기 상부구조와 교대를 일체화하여 철근콘크리트로 연결한 연결부, 하부구조, 지반조건 및 사각을 고려하여 전체 구조계에 3차원해석모델링을 구축하는 단계;
상기 3차원해석모델링으로 설계하중을 교려한 구조해석을 실시하는 단계;
상기 연결부를 설계하는 단계; 및
상기 교대 흉벽부에 대한 안전성을 검토하는 단계를 포함하는 기존 교량 무조인트화 시공방법.
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두 개의 교대들과, 상기 두 개의 교대들을 연결하는 교량 바닥판과, 상기 두 개의 교대들 사이에 위치하여 상기 교량 바닥판을 지지하는 교각과, 상기 한 개의 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 한쪽을 연결하는 제1 신축이음장치와, 상기 다른 한 개 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 다른 한쪽을 연결하는 제2 신축이음장치를 포함하는 기존 다경간 교량에 있어서,
상기 기존 다경간 교량을 무조인트화 공법 적용검토방법으로 검토하고, 조건을 만족하면,
상기 기존 다경간 교량의 신축이음장치를 철거하기 위해 상기 기존 다경간 교량 교대의 흉벽부와 교량 바닥판의 설치부위를 각각 파쇄하여 상기 제1 또는 제2 신축이음장치를 제거하는 단계;
상기 흉벽부의 파쇄된 상면과 교량 바닥판의 파쇄된 상면에 각각 천공작업을 수행하여 정착홀들을 형성하는 단계;
상기 흉벽부 상면에 형성된 정착홀과 교량 바닥판 상면에 형성된 정착홀에 연결철근의 양단부를 각각 삽입하여 연결철근을 설치하는 단계;
상기 흉벽부의 파쇄된 상면과 교량 바닥판의 파쇄된 상면에 각각 신구접착제를 도포하여 접착제도포막을 형성하는 단계;
상기 흉벽부와 교량 바닥판의 각 파쇄된 부분에 상기 흉벽부와 교량 바닥판을 연결하는 연결부를 형성하기 위하여 상기 흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 콘크리트를 타설하는 단계;
상기 흉벽부와 교량 바닥판의 파쇄된 부분에 타설된 콘크리트를 양생시켜 연결부를 시공하는 단계;를 포함하며,
상기 타설하는 콘크리트는 초속경 LMC 몰탈 프리믹스를 이용하여 현장 배합한 초속경 콘크리트이며,
상기 기존 다경간 교량 무조인트화 공법 적용검토방법은,
상기 기존 다경간 교량의 필요제원을 조사하는 단계;
상기 기존 다경간 교량의 기본제한조건을 검토하는 단계;
상기 기본제한조건을 만족하는 기존 다경간 교량에 대하여 연장한계조건을 검토하여 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인하는 단계; 및
상기 연장한계조건을 만족하는 기존 다경간 교량을 대상으로 무조인트화 설계를 수행하는 단계를 포함하며,
상기 필요제원은, 상부구조형식, 교대 흉벽부의 높이 및 두께, 교대 전체 높이 및 교대 구체부의 두께, 지반 및 말뚝의 강성, 말뚝 열수를 포함하며,
상기 기본제한조건은, 건조수축과 크리프 거동이 수렴된 공용년수 9~11년인 조건, 교대 상부구조형식은 콘크리트교인 조건, 교대 말뚝기초 형식은 강관말뚝기초인 조건, 교량사각은 30도 이하인 조건, 공용중 포장팽창이나 교대 밀림으로 인한 신축이음부분이 협착되지 않는 조건을 포함하며,
상기 연장한계조건은, 상기 필요제원인 흉벽부 높이 및 두께, 지반강성, 구체부 두께, 말뚝 열수와 강성 및 사각에 따른 무조인트화 공법이 적용 가능한 연장한계를 제시하여 무조인트화 공법의 적용 가능 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 기존 교량 무조인트화 시공방법.
제 1 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 교대의 흉벽부는 상면 전체를 일정 두께로 파쇄하며, 상기 흉벽부에 매립된 주철근의 상부 일부분이 노출되는 것을 특징으로 하는 기존 교량 무조인트화 시공방법.
제 1 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 초속경 콘크리트는 물; 3~7중량퍼센트, 초속경 시멘트 모르터; 40~50중량퍼센트, 굵은 골재; 40~50중량퍼센트, 라텍스; 3~7 중량퍼센트, 섬유; 1중량퍼센트 이하를 포함하는 기존 교량 무조인트화 시공방법.
제 10 항에 있어서, 초속경 콘크리트의 품질기준은 3시간 및 28일 압축강도 각각 21MPa와 31MPa 이상, 물/결합비 0.3 ~ 0.4, 굵은 골재 최대치수 25mm 이하, 슬럼프 범위 150 ~ 200mm, 공기량 범위 3 ~ 6%인 것을 특징으로 하는 기존 교량 무조인트화 시공방법.
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