KR20030000946A - 슬래브 교량의 보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬래브 교량의 보강방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보다 확실하고 신뢰성있는 보강효과를 얻을 수 있도록 하면서 차량의 통행이나 그로인해 발생되는 교량의 반복 처짐에 의한 시공 제약없이 시공이 가능하고, 공기단축 및 시공의 경제성을 확보할 수 있도록 한 슬래브 교량의 보강방법에 관한 것으로서, 이는 교량의 내하력을 측정한 후 보강하려는 내하력을 구조 계산을 통해 결정 및 산출하여 그 결정된 값에 해당되는 규격의 빔을 선정하고, 그 보강빔의 하부에 강연선을 인장할 수 있도록 인장 및 고정단을 용접하여 보강빔을 제작하는 제1공정과; 교량의 사 하중 및 활 하중을 고려하여 구조적으로 안전 여부를 검토한 후 강재를 사용하여 받침대를 제작하는 제2공정과; 상기 제2공정에 의해서 제작된 강재받침대를 앵커볼트로 교대나 교각에 거치후 실링재로 밀봉하고, 에폭시를 충진시켜 일체화하는 제3공정과; 상기 제3공정에 의해서 교대나 교각에 설치된 강재받침대 상에 제1공정의 보강빔을 거치시키는 제4공정과; 상기 보강빔의 양 끝단에 유압잭을 설치후 동시에 인상하여 슬래브 하단에 밀착시키고, 앵커볼트를 사용하여 슬래브에 보강빔을 밀착 고정시키는 제5공정과; 상기 강재받침대 상에 신설 교좌장치를 설치후 보강빔이 밀착 고정된 슬래브 전체를 하강시켜 그 슬래브 하부의 신.구 교좌장치를 통해 분산 지지될 수 있도록 하는 제6공정과; 상기 보강빔의 하부 인장 및 고정단에 강연선을 거치한 후 유압잭을 사용하여 구조 계산상 필요한 도입 인장력으로 강연선을 인장시켜 보강빔의 켐버량으로 슬래브 중앙부에 부족한 휨 인장응력을 보강하는 제7공정과; 상기 슬래브 하부와 보강빔 사이의 공간을 실링재로 밀봉한 후 에폭시 접착재를 충진시켜 슬래브와 보강빔이 일체로 거동할 수 있도록 하고, 에폭시 페인트로 마감도장을 하는 제8공정으로 이루어짐으로써 보다 확실하고 신뢰성있는 보강효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 차량의 통행이나 그로인해 발생되는 교량의 반복 처짐에 의한 시공 제약없이 시공이 가능하고, 공기단축 및 시공의 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

슬래브 교량의 보강방법{The reinforcement method of slab bridge}

본 발명은 슬래브 교량의 보강방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보다 확실하고 신뢰성있는 보강효과를 얻을 수 있도록 하면서 차량의 통행이나 그로인해 발생되는 교량의 반복 처짐에 의한 시공 제약없이 시공이 가능하고, 공기단축 및시공의 경제성을 확보할 수 있도록 한 슬래브 교량의 보강방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 상부구조 형식에 따라 슬래브교, 피.에스.씨(P.S.C)보강빔교, 스틸박스교, 티(T)보강빔교 등 현장 및 설계조건에 따라 여러 가지 형태로 가설되어 사용되고 있다.

이러한 교량중 기존에 사용하고 있는 슬래브 교량은 교통량의 증가와 통행차량의 대형화로 설계 당시의 내구성 및 내하력이 현격히 저하되고 이로인하여 휨 인장 균열이 발생될 뿐만 아니라 구조물의 파괴가 가속화됨으로써 교량 구조물의 안전에 심각한 요인으로 작용되고 있는 실정에 있다.

이에 따라 근래에는 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해서 슬래브 상부에 단면을 증대하는 공법, 슬래브 하부에 단면을 증대하는 공법, 아라미드 섬유나 탄소섬유로 부족한 인장 응력을 보강하는 공법, 에이취(H)보강빔을 사용하여 슬래브 하부에 접착하여 보강하는 공법 등과 같은 슬래브 교량의 보수 및 보강공법들이 제안된 바 있다.

슬래브 상부에 단면을 증대하는 공법의 경우는, 차선을 전면 또는 부분적으로 교통을 통제하고 시공해야 하므로 이로 인하여 교통의 불편성이 초래되고 단면의 증대 높이 만큼 도로에 단차가 발생하므로 이의 적용에 어려움이 있다.

슬래브 하부에 단면을 증대하는 공법의 경우는, 상부의 교통 통제가 선행되지 않으면 새로 보강하는 콘크리트와 기존의 모체 콘크리트가 차량 통행시 발생하는 반복적인 처짐으로 인하여 균열과 콘크리트가 분리되는 현상이 발생되며 접착강도의 신뢰성이 결여되는 문제점이 있다.

아라미드 섬유나 탄소섬유로 보강하는 공법의 경우 보강섬유와 콘크리트의 열에 의한 팽창계수가 다르므로 구조적으로 일체화되지 않으면 보강효과를 기대할 수 없다. 시공 초기에는 보강섬유의 접착강도가 우수하나 시간이 경과됨에 따라 기온과 습도에 의해 접착강도가 급격히 저하되어 기존의 콘크리트와 분리현상이 발생되는 문제점이 있다.

또한 상기 슬래브 상부나 하부에 단면을 증대하는 공법의 경우는 사용하는 보강자재인 폴리머 모르터와 내하력을 증대하기 위해 사용된 부재들 또한 고가이므로 비경제적일 뿐만 아니라 아라미드 섬유나 탄소섬유로 보강하는 공법의 경우도 보강섬유가 모두 고가이므로 공사비가 높아지는 문제점이 있다.

에이취(H)보강빔을 사용하여 슬래브 하부에 접착하여 보강하는 공법의 경우 에이취(H)보강빔의 자중에 의한 처짐량이 경긴장 보다 긴 경우에는 슬래브 보다 크게 발생되므로 오히려 자중만 증가시키는 결과만을 초래하게 되고, 또한 에이취(H)보강빔을 거치하기 위해 교대나 교각의 단면을 콘크리트로 보강할 경우 상부의 반복적인 충격하중으로 신.구 콘크리트의 분리 현상이 발생됨으로써 보강효과를 크게 기대하기 어려운 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 창안된 것으로, 그 목적은 보다 확실하고 신뢰성있는 보강효과를 얻을 수 있도록 하면서 차량의 통행이나 그로인해 발생되는 교량의 반복 처짐에 의한 시공 제약없이 시공이 가능하고, 공기단축 및 시공의 경제성을 확보할 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 교량의 내하력을 측정한 후 보강하려는 내하력을 구조 계산을 통해 결정 및 산출하여 그 결정된 값에 해당되는 규격의 빔을 선정하고, 그 보강빔의 하부에 강연선을 인장할 수 있도록 인장 및 고정단을 용접하여 보강빔을 제작하는 제1공정과; 교량의 사 하중 및 활 하중을 고려하여 구조적으로 안전 여부를 검토한 후 강재를 사용하여 받침대를 제작하는 제2공정과; 상기 제2공정에 의해서 제작된 강재받침대를 앵커볼트로 교대나 교각에 거치후 실링재로 밀봉하고, 에폭시를 충진시켜 일체화하는 제3공정과;

상기 제3공정에 의해서 교대나 교각에 설치된 강재받침대 상에 제1공정의 보강빔을 거치시키는 제4공정과; 상기 보강빔의 양 끝단에 유압잭을 설치후 동시에 인상하여 슬래브 하단에 밀착시키고, 앵커볼트를 사용하여 슬래브에 보강빔을 밀착 고정시키는 제5공정과; 상기 강재받침대 상에 신설 교좌장치를 설치후 보강빔이 밀착 고정된 슬래브 전체를 하강시켜 그 슬래브 하부의 신.구 교좌장치를 통해 분산 지지될 수 있도록 하는 제6공정과; 상기 보강빔의 하부 인장 및 고정단에 강연선을 거치한 후 유압잭을 사용하여 구조 계산상 필요한 도입 인장력으로 강연선을 인장시켜 보강빔의 켐버량으로 슬래브 중앙부에 부족한 휨 인장응력을 보강하는 제7공정과; 상기 슬래브 하부와 보강빔 사이의 공간을 실링재로 밀봉한 후 에폭시 접착재를 충진시켜 슬래브와 보강빔이 일체로 거동할 수 있도록 하고, 에폭시 페인트로 마감도장을 하는 제8공정으로 이루어진 것을 특징으로 한 슬래브 교량의 보강방법이 제공된다.

도 1은 본 발명에 의한 슬래브 교량의 보강방법을 순차적으로 보인 공정도.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 의한 슬래브 교량의 보강방법을 공정별로 도시된 예시도.

*도면의주요부분에대한부호의설명

1:슬래브 2:교대

3:교각 4:강재받침대

5:보강빔

51:인장단 52:고정단

6:유압잭 7:앵커볼트

8:교좌장치 9:강연선

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 보강방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 슬래브 교량 보강방법의 공정도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 보강 내화력에 해당되는 빔을 선정하여 그 빔에 강연선 인장을 위한 인장 및 고정단을 용접시켜 보강빔을 제작하는 제1공정과, 상기 보강빔을 지지하는 강재받침대를 제작하는 제2공정과, 그 강재받침대를 교대나 교각에 거치시키는 제3공정과, 상기 강재받침대 상에 보강빔을 거치시키는 제4공정과, 상기 보강빔을 슬래브의 하단부에 밀착 고정시키는 제5공정과, 강재받침대 상에 슬래브 및 보강빔의 하중을 구 교좌장치와 함께 분산 지지할 수 있도록 신 교좌장치를 설치하는 제6공정과, 보강빔의 강연선을 인장시켜 발생된 켐버량으로 슬래브 중앙부에 부족한 휨 인장응력을 보강하는 제7공정과, 슬래브와 보강빔 사이의 공간을 밀봉 및 에폭시 접착제로 충진시켜 일체화 거동될 수 있게 하는 제8공정으로 이루어진다.

이를 도 2a 내지 도 2g를 참조로 하여 공정별로 좀더 구체적으로 설명하면, 제1공정은 도 2a에 도시된 바와 같은 보강빔(5)의 제작 공정으로서, 이는 먼저, 보수 및 보강 설계 초등단계에서부터 해당 슬래브 교량의 정확한 안전진단을 통해 저하된 교량의 내하력을 측정 및 계측하고, 보강하고자 하는 내하력을 구조 검토를 통해 필요한 보강 빔의 규격을 선정한 후, 그 선정된 빔의 하부에 강연선(tendon), 즉 긴장재를 인장할 수 있도록 인장 및 고정단(51)(52)을 용접하여 보강빔(5)을 제작하게 되는 것이다.

제2공정은 도 2b에 도시된 바와 같은 보강빔(5)이 거치되어질 강제받침대(4)를 제작하는 공정으로서, 상기 강제받침대(4)는 기존의 교대(2)나 교각(3)이 받고 있는 사 하중 및 활 하중이 그대로 전달되므로 제작전에 그 교량의 사 하중 및 활 하중을 고려하여 구조적인 안전 여부를 검토한 후에 강재를 사용하여 제작되어 진다.

제3공정은 제2공정과 같이 제작된 강제받침대(4)를 교대(2)나 교각(3)에 설치하는 공정으로서, 이는 먼저 도 2c에 도시된 바와 같이 교대(2)나 교각(3)에 강제받침대(4)를 위치시킨 후 앵커볼트(7)로 박아 거치시킨다. 그런 다음 실링재(미도시됨)로 밀봉한 후, 그 앵커볼트(7) 고정부위 및 틈새에 에폭시 수지를 충진시켜 일체화함으로써 교대(2)나 교각(3)에 대한 강제받침대(4)의 설치가 완료되는 것이다.

제4공정은 제3공정에서와 같이 교대(2)나 교각(3)에 설치된 강제받침대(4) 상에 제1공정을 통해 제작된 보강빔(5)의 양단을 도 2d에 도시된 바와 같이 장비를 이용해 거치시키는 것으로, 이는 상기 강제받침대(4)의 상단에 일정한 간격을 두고 다수 거치된다.

제5공정은 상기 강제받침대(4) 상에 거치된 보강빔(5)을 도 2e에 도시된 바와 같이 슬래브(1)에 밀착 고정시키는 보강빔(5)의 설치 공정으로서, 먼저 보강빔(5)의 양 끝단부에 유압잭(6)을 설치한다. 그런 다음 상기 유압잭(6)을 작동시켜 상기 보강빔(5)과 슬래브(1)를 동시에 인상시켜 상기 슬래브(1)의 하부에 보강빔(5)이 밀착되게 하고, 상기 보강빔(5)은 앵커볼트(7)에 의해서 슬래브(1)에 접착 및 고정된다.

제6공정은 제5공정에서와 같이 유압잭(6)에 의해서 슬래브(1)와 보강빔(5)이 동시에 인상된 상태, 즉 기 설치된 교좌장치(미도시됨)에 작용하는 슬래브 교량의 하중을 제거시킨 상태에서 도 2f에 도시된 바와 같이 강제받침대(4) 상부에 신설 교좌장치(8)를 설치하는 공정으로서, 이 신설 교좌장치(8)가 설치된 후에는 그 인상된 슬래브(1) 및 보강빔(5)을 다시 유압잭(6)을 이용하여 하강시켜 구 교좌장치 및 신설 교좌장치(8) 상에 안착되게 하고, 이로써 슬래브(1) 및 보강빔(5)의 하중은 신.구 교좌장치로 분산 지지되는 것이다.

제7공정은 부족한 슬래브 중앙부의 휨 인장응력을 보강하는 공정으로서, 이를 위해 설치된 보강빔(5)의 하부 인장단(51) 및 고정단(52)에 각각 강연선(9)의 양단을 거치시킨다. 그런 다음 유압잭(미도시됨)을 이용하여 구조 계산상 필요한 도입 인장력으로 강연선(9)을 인장시키게 되면, 보강빔(5)의 중앙부에 켐버(camber)량, 즉 솟음량이 발생됨으로써 슬래브(1) 중앙부에 부족한 휨 인장응력을 보강하게 되는 것이다.

제8공정은 마감공정으로서, 이는 먼저 슬래브(1)와 보강빔(5) 사이의 공간을 실링재로 밀봉한 후, 에폭시 접착제를 완전 충진하여 슬래브(1)와 보강빔(5)이 일체화 거동될 수 있도록 한다. 그런 다음 에폭시 페인트로 마감도장을 함으로써 일련의 슬래브 교량의 보수 및 보강 시공을 완료하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 보수 및 보강 설계 당시에 기존의 슬래브 교량의 정확한 안전 진단을 통하여 저하된 내하력을 계측하고 보강하고자 하는 내하력을 구조 검토를 통하여 필요한 보강 강재의 규격과 도입 인장력에 적합한 켐버량을 산출한 후 모델링하여 보강함으로써 보다 확실하면서도 안정적인 보강효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 구조적으로 필요한 켐버량을 계산하여 제작한 탄성보강빔의 끝단에서 유압잭을 사용하여 인상한 후 슬래브에 밀착 고정시키므로 차량의 통행이나 그로 인하여 발생하는 교량의 반복되는 처짐에 대해서도 시공과 효과에 아무런 제약을 받지 아니하고 시공할 수 있으며 보강 효과도 신뢰할 수 있다.

그리고 본 발명은 기존의 교대나 교각이 받고 있는 사 하중 및 활 하중을 새로 설치하는 강재받침대에 그대로 하중을 전달할 수 있도록 하는 개념으로 개발되어 구조적인 안전성을 기할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 일반 강재를 사용하여 받침대와 탄성보강빔을 제작하여 시공함으로써 자재비가 타 공법에 비하여 저렴하고 모든 공정이 후속 공정에 지장을 받지 않고 시공할 수 있어 시공의 경제성을 한층 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 교량의 내하력을 측정한 후 보강하려는 내하력을 구조 계산을 통해 결정 및 산출하여 그 결정된 값에 해당되는 규격의 빔을 선정하고, 그 보강빔의 하부에 강연선을 인장할 수 있도록 인장 및 고정단을 용접하여 보강빔을 제작하는 제1공정과;

   교량의 사 하중 및 활 하중을 고려하여 구조적으로 안전 여부를 검토한 후 강재를 사용하여 받침대를 제작하는 제2공정과;

   상기 제2공정에 의해서 제작된 강재받침대를 앵커볼트로 교대나 교각에 거치후 실링재로 밀봉하고, 에폭시를 충진시켜 일체화하는 제3공정과;

   상기 제3공정에 의해서 교대나 교각에 설치된 강재받침대 상에 제1공정의 보강빔을 거치시키는 제4공정과;

   상기 보강빔의 양 끝단에 유압잭을 설치후 동시에 인상하여 슬래브 하단에 밀착시키고, 앵커볼트를 사용하여 슬래브에 보강빔을 밀착 고정시키는 제5공정과;

   상기 강재받침대 상에 신설 교좌장치를 설치후 보강빔이 밀착 고정된 슬래브 전체를 하강시켜 그 슬래브 하부의 신.구 교좌장치를 통해 분산 지지될 수 있도록 하는 제6공정과;

   상기 보강빔의 하부 인장 및 고정단에 강연선을 거치한 후 유압잭을 사용하여 구조 계산상 필요한 도입 인장력으로 강연선을 인장시켜 보강빔의 켐버량으로 슬래브 중앙부에 부족한 휨 인장응력을 보강하는 제7공정과;

   상기 슬래브 하부와 보강빔 사이의 공간을 실링재로 밀봉한 후 에폭시 접착재를 충진시켜 슬래브와 보강빔이 일체로 거동할 수 있도록 하고, 에폭시 페인트로 마감도장을 하는 제8공정으로 이루어진 것을 특징으로 한 슬래브 교량의 보강방법.