KR200375100Y1 - 프리플렉스 연속 합성형교 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하천을 횡단하는 프리플렉스 합성형교의 형하공간을 최대한 확보하기 위해 중앙지점의 형고를 중간경간부와 동일하게 제작하되, 그에 따르는 단면의 안전성을 유지할 수 있도록 단면을 보강하여 장경간의 교량에서 통수단면을 최대한 확보할 수 있는 형고의 변화가 없는 프리플렉스 연속 합성형교를 제공하기 위한 것이다. 이와 같은 본 고안의 프리플렉스 합성형교는 다경간에 상응하도록 2개 이상의 합성형을 연결하며, 각기 상향솟음으로 형성된 강재에 프리플렉션 하중을 재하하고 하연에는 케이싱 콘크리트를 형성하여 상기 재하된 하중의 제거를 통해 압축력이 도입된 정모멘트 구간용 합성형을 양측에 배치하고 그 사이에 종방향에 따른 형고의 변화가 없이 중앙지점의 단면력에 저항할 수 있는 단면 형태를 가진 부모멘트 구간용 합성형을 연결하며, 각각의 합성형은 모멘트 형상에 맞게 최적의 단면형태로 제작되고, 시공오차를 줄이기 위해 강형 이음부 단부에 발생할 수 있는 각의 변화를 고려하여 각각 정/부모멘트 구간용 합성형을 제작하며, 바닥판 및 복부 콘크리트를 타설할 때 평면곡선(R)이나 사각이 심한 경우 이음부의 낮은 강성으로 인하여 합성형의 전체적인 비틀림이나 전도 등을 방지하기 위해 부모멘트 구간용 합성끼리 연결하여 폐합시키는 폐합가로보를 설치하는 것을 특징으로 한다.

Description

프리플렉스 연속 합성형교{Preflex composite bridges}

본 고안은 프리플렉스 합성형교에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 하천을 횡단하는 프리플렉스 합성형교의 형하공간을 최대한 확보하기 위한 프리플렉스 연속 합성형교에 관한 것이다.

일반적으로, 하천을 횡단하는 교량의 형하공간은 도로를 횡단하는 교량의 형하공간과는 달리 교좌장치를 제외한 교좌상면에서부터 측정한다. 즉, 도 1a 내지 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도로를 횡단하는 교량의 형하공간(가)은 교량의 상부구조(1)의 하면에서부터 측정하는 반면에, 하천을 횡단하는 교량의 형하공간(나)은 교좌장치(3)를 제외한 교량의 하부구조(5)의 상면, 즉 교좌상면부터 측정한다. 이는 우리나라 연평균 강수량이 1,274mm로서, 세계 평균인 973mm의 약 1.3배에 달하나, 여름철에 강수량의 50~60% 정도가 집중되고 있고, 하천의 유역면적이 적어 하천을 횡단하는 교량의 유실이 문제되기 때문이다. 여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 교좌장치(3)는 그 시공성과 유지보수를 위해서 400mm 정도의 공간이 확보될수 있도록 상부구조(1)의 하면과 교좌상면 사이에 위치하게 된다. 이로 인해서 하천을 횡단하는 교량은 도로를 횡단하는 교량과 동일지간대비 같은 형고를 갖는다고 하더라도 같은 형하공간을 유지하기 위해서는 종단면상에서 400mm 정도 높은 교량계획선을 가지게 된다. 이는, 교량 시종점에서의 성토고(盛土高) 증가를 의미하므로 그에 따른 공사비, 성토의 점유면적, 차량의 주행성 및 운전자의 시야불량을 초래하게 된다.

따라서, 형하공간을 충분히 확보할 수 있는 단순교량 형식의 단부절취형과 연속교량 형식의 부모멘트부 형고를 낮춘 등단면 교량의 필요성이 대두되고 있다.

상기 단순교량 형식의 단부절취형은 단순교량의 형하공간을 확보하기 위해 이전에서부터 시공되어져 왔고, 이러한 단부절취형은 판형교(STEEL PLATE GIRDER BRIDGE)가 대부분이며 콘크리트 교량은 거의 찾아볼 수 없고, 짧은 경간의 프리캐스트 빔(PRECAST BEAM)교(橋) 정도에 한한다. 이는 최대 전단력 발생구간에서 단면이 작아지므로 판형교의 경우, 강판의 두께를 증가시켜 적용이 가능하지만, 콘크리트 교량의 경우에는 짧은 경간에도 불구하고, 단면 변화부에서의 균열발생을 피할 수 없기 때문이다. 하지만, 단부절취형 판형교 또한 복부판의 두께 증가에도 불구하고 판형교 자체의 단점인 좌굴이 우려되고 하천을 횡단하는 교량에서 판형교는 부식의 우려 등으로 도장 및 재도장으로 인한 유지보수비 및 환경 문제가 대두되어 잘 적용하고 있지 않은 공법이다.

일반적인 프리플렉스 합성형의 가설은 프리스트레스트드 콘크리트 빔(PRESTRESSED CONCRETE BEAM)교와 동일하나 판형교와는 다르다. 판형교는 주형을세그먼트(SEGMENT)화 하여 한 세그먼트를 가설한 후, 각 주형 사이를 브레이싱과 가로보로 연결하여 전체 교량을 가설한다. 하지만, 일반적인 프리플렉스 합성형의 가설은 한 경간에 해당하는 주형을 제작한 후, 교대 및 교각에 가설하고 브레이싱이나 가로보가 없는 상태에서 바닥판이 합성된 후, 가로보가 하중에 거동하는 가설형태이다. 이러한 가설형태는 도 3a에 도시된 것처럼, 캔틸레버 바닥판의 길이(a₁)와, 중앙부 바닥판의 길이(2a₂)로 인해 도 3b에 도시된 바와 같이, 바닥판 콘크리트(5)를 타설하면 비틀림 현상이 발생하여 교좌장치(3)의 심각한 변형을 초래하며, 이러한 상태에서 사용하중이 재하될 경우, 교좌장치(3)의 탈락(이탈)현상이 발생될 우려가 크다. 이러한 현상은 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량일수록 두드러지게 나타난다. 일반적으로, 캔틸레버 바닥판 길이(a₁)와 중앙부 바닥판 길이의 절반(a₂)이 같은 경우, 비틀림 변형은 발생하지 않지만, 이러한 경우는 교량 계획상 매우 드문 형태이다.

연속 합성형교의 경우, 이미 다양한 형태의 구조로 개발되어 있으며, 국내등록실용신안공보 등록번호 제20-230089호(2001.04.30 등록)에는 부모멘트 구간 중 일정 위치에 설치한 1개소 이상의 이음부와, 교각의 교좌부를 제외한 부모멘트 구간 중 일정 위치에 설치한 1개소 이상의 가지점과, 상기 가지점 위에 설치한 유압잭과, 상기 유압잭 위에 설치한 고임판으로 이루어진 가지점에서 상승·하강시키는 연속 프리플렉스 합성형교의 상승·하강구조가 선출원 등록공고되어 있다.

이 선출원 등록고안에 의하면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상향솟음으로 형성된 강형(11a)에 하연의 케이싱 콘크리트(11b)가 일체화된 2개의 합성형(11)을 가지점("A")에 거치한 후 연결하여서 연속 합성형을 설치하고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 연속 합성형(11)의 연결지점을 유압잭으로 상승시킨 상태에서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 그 연속 합성형(11)의 연결지점에 각각 바닥판(13)과 복부 콘크리트(15)를 타설하고 양생시킨 후에 유압잭을 하강시켜서 합성형이 탄성복원됨에 따라 바닥판(13)에 압축력을 도입시켜 설치된 연속 합성형이 그 상부 전체에 추가 시공되는 바닥판 자중과 활하중에 의하여 상기 연결지점에 발생되는 부모멘트에 대하여 저항하도록 하였다.

그러나 이와 같은 선출원 등록고안은 다음의 몇 가지 문제점을 수반하게 되었다. 첫째, 연결지점의 상승 및 하강이 복잡하고, 연결지점의 높은 단면력에 저항하기 위해서는 연결지점의 상하강량이 과대하여 시공성이 매우 불리하며, 둘째, 연결지점의 상승 및 하강 공정의 추가로 작업공기가 증가하고 작업비가 과도하게 소요되며, 셋째, 바닥판 콘크리트 및 가로보 콘크리트를 타설하고 연결지점을 하강할 때, 외측 합성형과 내측 합성형의 중량 차이로 인해 유압잭의 하강속도가 일정하지 못하여 복부 및 가로보에 균열이 발생하는 사례가 많으며, 넷째, 분할 제작된 합성형을 전 경간에 걸쳐 가장 큰 단면력이 발생하는 구간에서 연결하게 되므로 연속 합성형의 이음부가 취약한 문제점 등이 있다.

한편, 상기한 문제점을 해결하고자, 최근에 도 5와 같은 형태의 연속 합성형교가 개발되어 교량공사에 적용되고 있다.

이와 같은 형태의 연속 합성형교는 우선, 도 6a와 같이 제작된 정모멘트 구간용 강형(11a)에 도 6b와 같이, 프리플렉션 하중(P)을 재하한 후, 도 6c와 같이, 그 강형(11a)의 하연에 케이싱 콘크리트(11b)를 타설하여 상기 케이싱 콘크리트(11b)에 압축력이 도입되도록 도 6d와 같이, 프리플렉션 하중(P)을 제거하여 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)들을 제작한다.

그리도 상기 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)들 사이에 강형(12a)의 종방향 중앙 하부에 형고를 높인 돌출부를 따라 케이싱 콘크리트(12b)를 타설하고 양생시킨 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트(STEEL AND REINFORCED CONCRETE)합성형(12)을 연결 조립한 구성으로서(도 5 참조), 연속 합성형에 작용하는 고정하중과 활하중에 의하여 연결지점에 발생되는 높은 단면력에 저항하도록 하였다.

이와 같은 연속 합성형은 양측의 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)과 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)을 각각 설계 단면력을 감안하여 지상에서 제작하여 설치하기 때문에, 연결지점의 상승 및 하강 공정이 이루어져야 하는 선출원 등록고안에서 밝힌 대부분의 문제점을 해소하여 주는 장점을 가진다.

그러나, 상기와 같은 연속 합성형은 형고를 높인 돌출부가 가지는 변단면의 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)을 제작하여 시공되는 점을 감안하여 볼 때, 첫째, 종방향에 따른 형고의 변화로 강형(12a)의 제작손실이 많고, 제작공정도 복잡하며, 둘째, 형고가 높아진 만큼 동일한 시공조건에서 교량의 통수단면이 상대적으로 감소되는 문제점이 있으며, 셋째, 형고가 변화하므로 더 이상의 다양성을 막기 위해 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)의 하부 케이싱 콘크리트(12b)의 크기를 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)의 하부 케이싱콘크리트(11b)와 동일한 크기로 제작하므로 별도의 프리스트레싱 작업이 없는 상태에서 지점부의 높은 단면력으로 인해 합성단면 내 순수 콘크리트가 차지하는 비중이 적은케이싱 콘크리트(12b)의 균열이 야기된다.

이러한 균열은 설계하중이 아닌 예기치 못한 시공 중 발생하는 하중에 의한 것으로서, 도 6a와 같이 제작된 강형(12a)을 현장에 운반한 후 가조립하여 솟음과 이음부의 연결상태 등을 검토한다. 그리고 정모멘트 구간용 강형(11a)에 프리플렉스 하중(P)을 도입한 후, 하부 케이싱 콘크리트(11b)를 타설, 양생한다. 이후, 정모멘트 구간용 강형(11a)에 도입된 하중을 제거하면 이음부 단부에 각의 변화(A)가 발생한다. 이는 프리플렉스 하중(P)을 재하 할 때의 단면은 강형(11a)이고, 도입된 하중을 제거할 때는 강형(11a)과 케이싱 콘크리트(11b)가 합성된 단면이므로 그 강성차이로 인해 초기 제작된 강형(11a)의 솟음량(D1)(도 6a 참조)보다 작은 솟음량(D2)(도 6d 참조)으로 복원되기 때문에 발생한 것이며, 하부 케이싱 콘크리트(11b)의 크리프 및 건조수축으로 인한 추정 가능하지만 정확한 값을 모르는 추가의 솟음 변화로 다소 그 값이 모호하게 되므로 각의 변화(A)는 필수적 시공오차에 해당한다. 이 각(A)의 발생으로 인하여 도 6e와 같이, 교대 및 교각에 가설할 때 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)이 단부에서 들뜨는 현상이 발생하고, 이를 도 5와 같이, 교대에 안치하면 마치 단부지점을 하강시키는 효과가 발생한다. 이로 인해 가설할 때, 전 부재에 걸쳐 가장 불리하고 항상 압축력을 받는 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)의 하부 케이싱 콘크리트(12b)에 추가의 압축력이 도입되어 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)의 하부 케이싱 콘크리트(11b) 크기로 인해 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)의 하부 케이싱 콘크리트(12b)의 크기가 결정되어진 단면으로는 콘크리트의 단면부족 현상으로 균열 발생이 불가피하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)의 하부 케이싱 콘크리트(12b)에 인장응력을 도입하는 방법이 있으나, 콘크리트의 인장응력은 콘크리트 압축응력의 1/10 수준이므로 이 정도의 보강효과를 확보하기 위한 인장응력의 도입수단은 고가의 프리플렉션 하중(P)의 도입과정과 동일하므로 경제성이 매우 떨어지고, 적은 량의 인장응력 도입은 콘크리트의 크리프로 인해 소산되기 쉬우므로 구조적으로도 별다른 효과를 얻기 힘들다.

시공성 측면에서도 종래 연속 합성형교의 많은 문제점이 제기되고 있다. 선출원 등록고안에 의하면, 이음부가 지점부 한 개소당 한 개가 존재하므로 분할 제작된 합성형의 연결은 반드시 수평을 이루어서 시공되어져야 한다. 만일, 수평을 이루지 못하면 복부 및 플랜지 이음판의 절곡이 발생하여 전 경간에 걸쳐 가장 크게 발생하는 단면력에 의해 이음판의 단면증가 및 피로파괴가 유발되기 쉽다. 또한, 이러한 부위의 이음판은 절곡시켜 사용하지 않는 것이 관례이다. 따라서 평면곡선(R)이 심한 교량일 경우, 캘틸레버 바닥판 길이(a₁)가 중앙부 바닥판 길이의 절반(a₂)에 비해 상당히 긴 구간이 발생하므로 외측의 프리플렉스 합성형(11)의 단면이 매우 거대해지며, 바닥판 및 복부 콘크리트 타설시 별다른 브레이싱 및 가로보가 없으므로 도 3b와 같이, 프리플렉스 합성형(11)의 비틀림에 의한 전도나 교좌장치의 심각한 변형을 초래하며, 이러한 상태에서 사용하중이 재하될 경우, 교좌장치의 탈락현상이 발생될 우려가 크다. 참고로, 프리플렉스 합성형(11)을 가설할 때 정도방지시설이 있으나, 바닥판 및 복부 콘크리트를 타설할 때 철거하고 있으며, 그 단면 또한 L형강과 케이블의 조합으로 설치되고 있어 강성이 매우 취약하므로 철거하지 않고 사용된다 하더라도 하중의 편심으로 인한 비틀림을 막을 수준이 되지 않는다.

또한, 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)의 양측에 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)을 설치하는 다른 형태의 연속 합성형교도 가설할 때 가로보가 없으므로 인해 많은 문제점이 발생하고 있다. 즉, 도 7a와 같이, 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)을 먼저 교각위에 가설하고 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)을 차례로 가설하여 순차적으로 모든 합성형을 가설한다. 이때 상대적으로 짧은 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)이 가설될 때 정 위치에 놓여지기 위해서는 알려진 점이 최소한 두 개소가 필요하나 도 7b와 같이 실제로는 교각 위 교좌장치 1개소만 존재하므로 평면상에서 비스듬히 놓여 있을 가능성이 커 추후 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)과 연결할 복부 이음판(21)이 도 7c와 같이 벌어지는 경우가 발생할 수 있어 고장력 볼트(23)의 체결이 어렵고 적정한 힘으로 체결될 수 없는 상황이 발생할 수 있으며, 교각에 가설된 상대적으로 하중이 작은 단일 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)이 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형(11)을 가설할 때 가설 부주위로 부딪혔을 경우, 전도 및 낙교의 발생 유려가 매우 크다. 그리고 선출원 등록고안에 비해 이음부가 지점부 한개소당 두개가 존재하므로 분할 제작된 합성형의 연결을 위해 합성형은 평면상에서 반드시 수평을 이룰 필요는 없다. 이는 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형(12)에서 곡선형태나 절곡된 형태로 제작이 가능하기 때문이다. 하지만, 이러한 방식 역시 곡선교에서는 적용하기 힘들다. 그 이유로 도 8과 같이 교대상의 교좌장치 중심선과 교각상의 교좌장치 중심선을 잇는 직선이 교량선과 일치하지 않고 편심되어 위치하고 있으므로 이는 횡좌굴을 유발하는 빌미를 제공하는 역할을 수행하므로 I형태의 거더교로서 치명적 결함에 해당하기 때문이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 연속 합성형교의 제작을 경간에 따른 종방향 동일 단면으로 제작하여 종래의 연속 합성형교의 지점부 형고 증대로 인한 통수단면 부족현상을 해결하는데 적당한 프리플렉스 연속 합성형교를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 강재 및 콘크리트의 횡방향 단면 증가를 통해 강성 부족을 보완하고, 증가되는 콘크리트 단면내에 보강철근을 기존의 단면보다 추가로 배근하여 강재량의 증가를 최소화시키는 대신 응력분포에 효율적인 보강철근으로 시공오차나 예상치 못한 가설하중에 대해 대비한 프리플렉스 연속 합성형교를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 강형을 모멘트 형상에 맞게 효율적으로 배치하여 강재 중량대비 단면 성능을 최적화시킨 프리플렉스 연속 합성형교를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 가설시 이음부의 낮은 강성으로 인한 비틀림이나 전도를 방지하기 위해 부모멘트 구간용 합성형을 서로 엮어주는 폐합가로보를 설치한 프리플렉스 연속 합성형교를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 시공단계별 시공오차를 줄이기 위해 강형 이음부 단부의 각이 변화(A)하는 것을 고려하여 제작하는 경제성 및 시공품질을 제고하여 주는 프리플렉스 연속 합성형교를 제공하는데 있다.

도 1a 내지 1b는 도로를 횡단하는 교량과, 하천을 횡단하는 교량의 형하공간을 나타낸 개념도

도 2는 교좌장치의 구성도

도 3a 내지 3b는 종래 가로보가 없는 상태에서 바닥판 콘크리트를 타설할 때 바닥판 콘크리트 내,외측의 길이차이로 인해 발생하는 교좌장치의 변형 상태를 나타낸 도면

도 4a 내지 4c는 종래 프리플렉스 연속 합성형교의 승, 하강 구조를 설명하기 위한 도면

도 5는 종래 프리프렉스 연속 합성형교의 측면도

도 6a 내지 6e는 종래 프리플렉스 연속 합성형교의 시공 방법을 설명하기 위한 시공 공정도

도 7a 내지 7c는 종래 프리플렉스 연속 합성형교의 부모멘트 구간용 합성형의 가설 방법을 설명하기 위한 도면

도 8은 종래 프리플렉스 연속 합성형교의 시공방법에 따른 합성형의 편심 발생을 설명하기 위한 도면

도 9는 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교를 설명하기 위한 도면

도 10은 도 9의 "A"부분을 보다 구체적으로 표현한 평면도

도 11 내지 13은 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교와 비교되는 종래 프리플렉스 합성형교의 모멘트선도 및 부분 단면도

도 14 내지 15는 종래의 프리플렉스 합성형교의 모멘트선과 비교되는 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교의 모멘트선도 및 부분 단면도

도 16은 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교가 곡선교로 배치되었을 경우, 충복형 브레이싱과, 부모멘트 구간용 합성형을 폐합하기 위한 폐합가로보는 콘크리트와 합성되어 합성형 가로보로 구성하고 경간중앙부와 중앙지점부는 일반 콘크리트 가로보로 구성한 경우를 설명하기 위한 도면

도 17은 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교를 평면곡선 및 사각이 심한 곡선교로 배치한 경우, 경간중간부에는 충복형 브레이싱과 콘크리트로 이루어진 합성형 가로보를 구성하고, 중앙지점부는 폐합가로보와 콘크리트로 이루어진 합성형 가로보를 구성한 경우를 설명하기 위한 도면

도 18a 내지 18e는 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교에 따른 프리플렉스 합성형을 제작하는 과정을 설명하기 위한 도면

도 19는 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 합성형 제작 방법에 따라 제작된 부모멘트 구간용 합성형을 교각 위에 가설한 상태를 설명하기 위한 도면

도 20a 내지 20b는 본 고안의 실시 예에 따른 부모멘트 구간용 합성형을 교각 위에 가설하는 방법을 설명하기 위한 도면

도 21a 내지 21b는 본 고안의 실시 예에 따른 교량 중심선이 일직선인 경우 부모멘트 구간용 합성형을 폐합가로보로 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면

도 22a 내지 22b는 본 고안의 실시 예에 따른 교량에 사각이 존재하는 경우 부모멘트 구간용 합성형을 폐합가로보로 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면

도 22c는 본 고안의 실시 예에 따른 평면곡선이나 사각이 심한 교량에서 부모멘트 구간용 합성형을 폐합가로보로 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면

도 23a 내지 23c는 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교의 시공방법에 따른 부모멘트 구간용 합성형을 폐합가로보를 이용하여 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면

도 24는 본 고안의 실시 예에 따른 정모멘트 구간용 합성형 및 부모멘트 구간용 합성형이 교량 위에 가설된 상태를 설명하기 위한 도면

도 25a 내지 25e는 본 고안의 실시 예에 따른 정모멘트 구간용 합성형을 가설하는 방법을 설명하기 위한 도면

도 26은 도 25d에 따른 본 고안의 실시 예에 따른 형고에 변화가 없는 프리플렉스 연속 합성형교를 나타낸 도면

도 27은 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교를 사교로 배치한 경우를 설명하기 위한 도면

도 28은 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교가 2경간이 아닌 다경간 이상에서도 가능함을 보여주기 위한 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 부모멘트 구간용 합성형 100a : 부모멘트 구간용 강형

110 : 폐합가로보 113 : 고장력 볼트

115a~115d : 강재 덮판 130 : 충복형 브레이싱

140 : 합성형 가로보 150 : 콘크리트 가로보

200 : 정모멘트 구간용 합성형 200a : 정모멘트 구간용 강형

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교는, 양쪽 단부가 소정의 각을 갖고 교각 위에 가설되는 부모멘트 구간용 합성형과, 적어도 일측 단부가 소정의 각을 갖고 교대 위에 가설되되, 상기 단부가 상기 부모멘트 구간용 합성형의 일측 단부와 연결되는 정모멘트 구간용 합성형과, 상기 부모멘트 구간용 합성형을 상호 연결하여 폐합시키는 폐합가로보와, 상기 교대 위에서 상기 정모멘트 구간용 합성형을 상호 연결하여 폐합시키는 충복형 브레이싱을 포함하여 구성되고, 상기 부모멘트 구간용 합성형, 정모멘트 구간용 합성형, 폐합가로보 및 충복형 브레이싱은 콘크리트에 의해 완전히 피복되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교는 상기 부모멘트 구간용 합성형의 양측에 각각 상기 폐합가로보를 연결하기 위한 가로보 이음부재가 구비되고, 이러한 가로보 이음부재는 상기 부모멘트 구간용 합성형을 제작할 때 미리 연결되며, 상기 폐합가로보와의 연결의 편의를 위해 고장력 볼트를 체결하기 위한 체결구멍이 플랜지 및 복부판에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교는 상기 부모멘트 구간용 합성형과 정모멘트 구간용 합성형의 상부에 설계 최대모멘트 형상에 만족하도록 교축 방향으로 강재 덮판이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교는 상기 정모멘트 구간용 합성형이 정모멘트 구간용 강형과, 상기 강형에 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 상기 강형의 하연에 타설되는 케이싱 콘크리트를 포함하여 구성되고, 상기 부모멘트 구간용 합성형은 부모멘트 구간용 강형과, 상기 강형에 설계최대모멘트보다 큰 저항모멘트가 발생하도록 상기 강형의 하연에 타설된 케이싱 콘크리트를 포함하여 구성되되, 상기 케이싱 콘크리트는 상기 강형에 대하여 횡방향으로 타설되며 정모멘트 구간용 합성형의 강형 하연에 타설되는 케이싱 콘크리트보다 더 큰 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 부모멘트 구간용 강형의 하연에 타설된 케이싱 콘크리트 내에는 보강철근이 더 구비되고, 상기 정모멘트 구간용 강형에는 충복형 브레이싱과 연결되는 수직연결보강재가 더 구비된다.

또한, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교는 폐합가로보와 충복형 브레이싱이 바닥판 및 복부콘크리트를 타설함에 따라 콘크리트가 피복되어 상기 폐합가로보와 콘크리트, 충복형 브레이싱 콘크리트로 이루어지는 합성형 가로보로 만들어져 중간경간부나 교각위 중앙지점에 가설되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교 시공방법은 시공오차와 최적단면을 고려하여 정모멘트 구간용 합성형과 부모멘트 구간용 합성형을 제작하는 단계와, 폐합가로보를 이용하여 상기 부모멘트 구간용 합성형을 폐합시키는단계와, 상기 폐합된 부모멘트 구간용 합성형과 상기 정모멘트 구간용 합성형을 교량위에 가설하는 단계와, 충복형 브레이싱을 이용하여 상기 정모멘트 구간용 합성형을 연결하여 교량 전체에 걸쳐서 부모멘트 구간용 합성형과 정모멘트 구간용 합성형을 폐합시키는 단계와, 폐합된 정모멘트 구간용 합성형 및 부모멘트 구간용 합성형을 포함한 상기 폐합가로보 및 충복형 브레이싱을 콘크리트로 완전히 피복하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교 시공방법은 상기 정모멘트 구간용 합성형을 제작하는 단계에 있어서, 부모멘트 구간용 합성형과의 연결시 연결지점에 발생하는 연결부의 각의 변화를 고려하여 적어도 일측 단부가 소정의 각을 유지하는 정모멘트 구간용 강형을 제작하는 단계와, 상기 정모멘트 구간용 강형에 프리플렉션 하중을 재하하는 단계와, 상기 정모멘트 구간용 강형의 하연에 케이싱 콘크리트를 타설하고 양생시키는 단계와, 상기 프리플렉션 하중을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교 시공방법은 상기 부모멘트 구간용 합성형을 제작하는 단계에 있어서, 정모멘트 구간용 합성형과의 연결시 연결지점에 발생하는 각의 변화를 고려하여 양측 단부가 소정의 각을 유지하는 부모멘트 구간용 강형을 제작하는 단계와, 상기 부모멘트 구간용 강형의 하연에 상기 강형에 대하여 횡방향으로 케이싱 콘크리트를 타설하고 양생시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교 시공방법은 부모멘트 구간용 강형을 제작할 때 폐합가로보와의 연결을 위한 가로보 이음부재를 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교 시공방법은 부모멘트 구간용 강형의 하연에 타설되는 케이싱 콘크리트는 내부에 보강철근이 보강되며, 상기 정모멘트 구간용 강형의 하연에 타설되는 케이싱 콘크리트보다 더 크게 형성하는 것을 특징으로 한다.

[실시 예]

이하, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교 및 그 시공방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교는 장경간 연속교량에서 종단의 상승이 없이 충분한 통수단면을 확보할 수 있도록 종방향 동일단면으로 제작하기 위해 부모멘트 구간용 합성형을 형고의 증가 없이 횡방향 단면증가로 보강하고, 강형을 모멘트 형상에 맞게 효율적으로 배치하여 강재 중량대비 단면 성능을 최적화시키고, 가설할 때 이음부의 낮은 강성으로 인한 비틀림이나 전도를 방지하기 위해 부모멘트 구간용 합성형을 서로 엮어주는 폐합가로보를 설치하고, 시공단계별 시공오차를 줄이기 위해 강형 이음부 단부의 각의 변화(A)를 고려하여 제작한다.

이와 같은 본 고안은 하천을 횡단하는 프리플렉스 연속 합성형교의 형하공간을 최대한 확보하기 위한 것으로서, 최적의 단면구성 및 그에 따른 시공 중 발생할 수 있는 문제점을 해결함으로써, 종래 공법에서 발생하는 문제점으로 인해 사용되지 못했던 장경간 연속교량에서의 종방향 등단면 교량의 계획 및 시공이 가능하여여름에 강수량이 집중되는 우리나라 기후환경에서 통수단면을 최대한 확보할 수 있도록 하여 교량의 유실을 막는데 기여한다.

도 9는 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교 주요 구성부분만을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 10은 도 9의 "A"부분을 보다 확대하여 나타낸 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교는 교각 위에 소정의 간격을 두고 가설되되, 시공오차와 최적단면이 고려된 형고의 변화가 없는 복수의 부모멘트 구간용 합성형(100)과, 교대 위에 가설되되, 상기 부모멘트 구간용 합성형(100)의 양측에 각각 연결되며 시공오차 및 최적단면이 고려된 정모멘트 구간용 합성형(200)과, 이웃하는 부모멘트 구간용 합성형(100)을 연결하여 폐합시키는 폐합가로보(110)와, 상기 교대 위의 정모멘트 구간용 합성형(200)을 상호 연결하여 부모멘트 구간용 합성형(100) 및 정모멘트 구간용 합성형(200)이 교량 전체에 걸쳐 격자 구조를 이루도록 폐합시키는 충복형 브레이싱(130)을 포함하여 구성되되, 상기 폐합된 부모멘트 구간용 합성형(100), 정모멘트 구간용 합성형(200), 폐합가로보(110), 충복형 브레이싱(130)은 콘크리트에 의해 완전 피복되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 정모멘트 구간용 합성형(200)은 그 일측 단부가 교대 위에 가설되고 타측 단부는 부모멘트 구간용 합성형(100)의 일측 단부와 연결되는데, 상기 정모멘트 구간용 합성형(200)과 부모멘트 구간용 합성형(100)을 상호 연결하면 그 연결부에는 필수적으로 각의 변화가 초래되어 시공오차가 발생되기 때문에 상기 부모멘트 구간용 합성형(100)과의 정확한 연결을 위해서 상기 정모멘트 구간용 합성형(200)의 단부에 미리 소정의 각(角)을 형성하고, 설계최대모멘트 형상에 맞게 교축방향으로 강재 덮판을 설치한다.

또한, 부모멘트 구간용 합성형(100) 역시, 가설시 정모멘트 구간용 합성형(200)과의 정확한 연결을 위해서 프리플렉스 합성형을 제작할 때 필수적으로 야기되는 연결부의 각의 변화를 고려하여 시공오차가 발생하지 않도록 그 양쪽 단부에 미리 소정의 각을 형성하고, 형고의 변화가 없이 설계최대모멘트 형상에 만족하도록 교축방향으로 강재 덮판을 설치한다.

상기 정모멘트 구간용 합성형(200)은 정모멘트 구간용 강형에 프리플렉션 하중(P)을 재하한 상태에서 그 하연에 케이싱 콘크리트를 타설한 후, 양생시킨 다음 상기 프리플렉션 하중(P)을 제거하여 제작하고, 부모멘트 구간용 합성형(100)은 부모멘트 구간용 강형(100a)을 보강철근 혹은 강재 등으로 보강한 후, 그 하연에 케이싱 콘크리트를 타설한 후, 양생시켜 제작한다. 이때, 도 10에 나타난 바와 같이, 상기 부모멘트 구간용 강형(100a)을 제작할 때 용접 등에 의해 가로보 이음부재(100c)를 설치하는데, 상기 가로보 이음부재(100c)는 추후 폐합가로보(110)를 연결하기 위한 장치로 사용된다. 상기의 가로보 이음부재(100c)는 I형 단면으로서, 폐합가로보(110)를 연결하기 위해 부모멘트 구간용 강형(100a)의 단부에 있는 이음부 안쪽의 복부단면에 사각(SKEW)을 고려하여 미리 형성되고, 연결의 편의를 위해 고장력 볼트(113)를 설치하기 위한 구멍이 플랜지 및 복부판에 형성된다.

상기 폐합가로보(110)는 부모멘트 구간용 강형(100a)에 부착된 가로보 이음부재(100c)와 연결되는데, 이러한 폐합가로보(110)는 이웃하는 부모멘트 구간용 강형(100a)을 상호 연결하여 폐합함으로써, 교각 위에 가설되는 부모멘트 구간용 합성형(100)들끼리 폐합된 격자구조를 이루도록 한다.

또한, 충복형 브레이싱(130)은 도 9에 나타난 바와 같이, 교대 위에 가설된 정모멘트 구간용 합성형(200)을 상호 연결하여 폐합된 부모멘트 구간용 합성형(100)과 정모멘트 구간용 합성형(200)이 교량 전체에 걸쳐서 완벽하게 폐합되도록 한다.

상기 폐합가로보(110)와 충복형 브레이싱(130)은 바닥판과 복부 콘크리트를 타설할 때, 완전히 콘크리트로 피복함으로써, 폐합가로보(110)와 콘크리트, 충복형 브레이싱(130)과 콘크리트로 이루어지는 합성형 가로보(140)가 형성된다. 이러한 합성형 가로보는 콘크리트 가로보의 개수를 줄이기 위해서 중간경간부(B) 및 중앙지점부(C)에 설치할 수 있다.

도 11은 종래 일반적인 판형교의 사용하중에 의한 설계최대모멘트선 및 저항모멘트선을 도시한 것으로서, 최적의 단면구성을 위해서 사용하중에 의한 설계최대모멘트선(50a)(50b)에 맞게 단계적으로 단면을 증가 또는 감소시켜 저항모멘트선(50c)이 그려짐을 알 수 있다. 여기서, 최적의 단면구성을 이루려는 목적은 공사비 중에서 재료비의 절감과 직접적으로 연관이 있으며, 최소한의 재료비로 최대한의 단면성능을 이끌어내기 위함이다. 그러나 기존의 프리플렉스 합성 형교는 도 12에 도시한 바와 같이, 저항모멘트선(50c)이 정모멘트구간(+)에서는 사용하중에 의한 설계최대모멘트선(50a)과 프리플렉션 하중(P)에 의한 모멘트선(50d)보다 크게 단순한 일직선의 형태를 유지하고 있는바, 이는 정모멘트구간(+)의 단면이 교축방향에 따라 변화가 없음을 나타내므로 최적의 단면구성을 유지하고 있다고 할 수 없다. 다시 말해서, 도 12의 I-I'선에 따른 단면과 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면을 도시한 도 13을 참조하면, 단면 I-I'와 같이, 정모멘트 구간용 합성형(200)을 제작하기 위한 강형(200a)의 상하연에 각각 강재 덮판(60a)이 필렛용접되어 전 경간에 걸쳐 동일한 덮판이 사용된다. 이렇게 제작된 단면은 설계모멘트의 변화와 상관없이 동일한 단면이므로 강재량이 많이 소요되고, 소요된 강재량만큼 하중이 추가적으로 발생하여 부모멘트 구간용 합성형(100)에 부담을 과중시킨다. 또한, 부모멘트 구간용 합성형(100)은 형고가 증가하게 되고, 그로 인해 부모멘트 구간형 합성형(100)을 제작하기 위한 강형(100a)의 복부단면이 필수적으로 증가하게 된다. 이렇게 사각형 단면이 아닌 사다리꼴 형태의 강형은 제작이 힘들고, 제작할 때 강재의 손실도 그 만큼 커지게 된다. 따라서, 기존 프리플렉스 합성형은 제작할 때의 어려움과 강재의 손실로 인해 경제성 및 시공성이 떨어지게 된다. 참고로, 도 13의 미설명부호 "60b"는 케이싱 콘크리트를 지시한다.

이에, 도 11 내지 도 12의 종래 기술과 대비되는 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교에 따르면, 도 14에 도시한 바와 같이, 사용하중에 의한 설계최대모멘트와 프리플렉션 하중(P)에 의한 모멘트 변화를 충분히 고려하여 단면을 최적의 형태로 배치하는 것에 의해 강재 중량대비 단면성능을 극대화하고, 이로 인해서 줄어든 강재량 만큼 하중이 줄어들어 부모멘트 구간용 합성형의 하부 케이싱 콘크리트에 작용하는 압축력의 부담감을 감소시킨다. 또한, 부모멘트 구간용 합성형(100)을 정모멘트 구간용 합성형(200)과 종방향으로 동일한 단면으로 제작하는 대신에 사용하중에 의한 설계최대부모멘트를 만족시키기 위해서는 도 15의 Ⅳ-Ⅳ' 단면의 타입 A이나 타입 B 형태로 구성할 수 있다. 즉, 타입 A은 부모멘트 구간용 강형(100a)의 상하연에 설치될 첫 번째 강재 덮판(115b)을 단면 Ⅱ-Ⅱ'에 나타난 정모멘트 구간용 강형(100a)의 상하연에 설치된 첫 번째 강재 덮판(115a)보다 더 큰 단면적을 갖는 것을 사용한다. 또한, 설치된 덮판(115b) 위에 두 번째 강재 덮판(115d)을 사용하여 설계최대부모멘트에 저항하도록 구성되어 있다.

한편, 도 15에서, Ⅳ-Ⅳ' 단면에 따른 타입 B는 부모멘트 구간용 강형(100a)의 상하연에 설치될 첫 번째 강재 덮판(115b)을 단면 Ⅱ-Ⅱ'에 나타난 정모멘트 구간용 강형(200a)의 상하연에 설치된 첫 번째 강재 덮판(115a)보다 큰 단면적을 갖는 것을 사용하고, 추가로, 상기 상연에 설치된 덮판(115b) 위에 두 번째 강재 덮판(115d)과 폭이 넓어진 케이싱 콘크리트(100b)내에 보강철근(115c)을 타입 A에 설치된 두 번째 강재 덮판(115d)의 단면성능에 해당하는 만큼 사용하여 최적단면에 의한 최대한의 단면성능을 확보한다. 따라서 타입 A에 비해 고가의 강판 사용량을 줄이는 효과가 있으며, 응력분포에 효율적인 보강철근(115c)을 하부 케이싱 콘크리트(100b)내에 일정간격으로 고르게 배근함으로써 사용성을 증대시키고, 강형(100a) 하연에는 첫 번째 강재 덮판(115b)만 사용할 뿐, 두 번째 강재 덮판을 사용하지 않은 관계로 당연히 첫 번째 강재 덮판과 두 번째 강재 덮판을 필렛 용접하는 과정이 생략되어 그 만큼 시공성도 좋아진다.

참고로, 도 16은 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교가 곡선교로 배치된 경우의 평면도로서, 도 9와 비교하여 보면, 충복형 브레이싱(130) 및 폐합가로보(110)를 콘크리트와 합성하여 합성형 가로보(140)로 구성하고, 교각 중앙지점과 중간경간부에는 일반 콘크리트 가로보(150)를 구성한 예를 도시한 것이다. 또한, 도 17은 평면곡선(R)과 사각(SKEW)이 심한 곡선교나 형고가 곡선교에 설치되는 프리플렉스 연속 합성형교를 도시한 것으로서, 도 17의 구조는 그 기하학적 특성 및 재료적 특성으로 인해 단면성능이 부족하거나 가로보의 소요개수를 줄일 목적으로 중간경간부(B)에는 충복형 브레이싱(130)과 콘크리트를 합성한 합성형 가로보(140)로 설치하고, 교각의 중앙지점부(C)에는 폐합가로보(110)와 콘크리트를 합성한 합성형 가로보(140)로 설치한 예를 도시한 것이다.

이하에서는 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교의 시공방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교는 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형교의 제작과정 중에 필수적으로 발생하는 이음부 단부에서 각의 변화(A)에 기인한 정모멘트 구간용 프리플렉스 합성형과 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형을 연결할 때, 교대 단부측의 합성형이 들뜨는 현상이 발생하여 합성형을 교대에 안치할 경우, 단부지점의 하강효과로 이어져 전 부재에 걸쳐 가장 불리하고, 항상 압축력을 받는 부모멘트 구간용 철골철근콘크리트 합성형의 하부 케이싱 콘크리트에 추가 압축력이 도입되어 균열이 발생할 가능성이 커지므로 이러한 피해를 막기 위해 제안된 것이다.

이를 도 18a 내지 18e를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 18a에 도시한 바와 같이, 정모멘트 구간용 합성형의 이음부 단부의 각의 변화(A)를 고려하여 부모멘트 구간용 강형(100a)의 양쪽 단부(100b)를 소정의 각도가 유지되도록 제작한다. 이는 추후 가설시 교대 단부측의 들뜸 현상을 제거하기 위함이다. 이때 상기 부모멘트 구간용 강형(100a)을 제작할 때 용접 등에 의해 가로보 이음부재(100c)를 부착하는데, 상기 가로보 이음부재(100c)는 추후 폐합가로보를 연결하기 위한 장치로 사용된다. 참고로, 도 18a는 정모멘트 구간용 합성형(200)의 이음부 단부에 발생할 수 있는 각의 변화를 고려하여 부모멘트 구간용 강형(100a)의 양쪽 단부를 소정의 각도가 유지되도록 제작한 경우이나, 도 18b와 같이, 상기 정모멘트 구간용 합성형(200)의 이음부 단부(200c)에 발생할 수 있는 각의 변화를 고려하여 정모멘트 구간용 강형(200a)의 이음부 단부(200c)를 소정의 각도가 유지되도록 제작하는 것도 가능하다.

위의 두 가지 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 부모멘트 구간용 강형(100a)과 정모멘트 구간용 강형(200a)을 제작한 후, 도 18c에 도시한 바와 같이, 정모멘트 구간용 강형(200a)에 프리플렉션 하중(P)을 재하하고, 도 18d에 도시한 바와 같이, 상기 정모멘트 구간용 강형(200a)의 하연에 케이싱 콘크리트(200b)를 타설하여 양생시킨 후, 도 18e에 도시한 바와 같이, 상기 정모멘트 구간용 강형(200a)에 도입된 하중을 제거하여 정모멘트 구간용 합성형(200)을 제작한다. 상기 부모멘트 구간용 강형(100a) 역시 보강철근(미도시)으로 단면을 보강한 다음, 도 18d에 도시한 바와 같이, 그 하연에 횡방향으로 증가된 케이싱 콘크리트(100b)를 타설하고 양생시켜 도 18e에 도시한 바와 같이, 부모멘트 구간용 합성형(100)을 제작한다. 이러한 방식으로 부모멘트 구간용 합성형(100)과 정모멘트 구간용 합성형(200)을 제작하는 이유는 앞에서도 언급한 바와 같이, 정모멘트 구간용 합성형(200)의 이음부 단부(200c)에 발생하는 각의 변화(A)를 고려한 것으로서, 부모멘트 구간용 강형(100a)의 양쪽 단부(100b)나 정모멘트 구간용 강형(200a)의 이음부 단부(200c)를 소정의 각도(90ㅀ 이상)로 제작하여 추후, 프리플렉스 연속 합성형교를 가설할 때 교대 단부측의 들뜸 현상을 제거하기 위함이다. 여기서, 이음부 단부의 각의 변화(A)는 휨강성과 곡률과의 상관관계로부터 계산될 수 있다.

이와 같이 부모멘트 구간용 합성형(100)과 정모멘트 구간용 합성형(200)의 제작이 완료된 다음에는 도 19에 도시한 바와 같이, 상기 부모멘트 구간용 합성형(100)을 교대(102) 및 가벤트(104) 위에 가설한다. 이때, 상기 부모멘트 구간용 합성형(100)을 가설함에 있어서, 크레인을 이용하여 개별적으로 부모멘트 구간용 합성형(100)을 가설하는 방법과, 부모멘트 구간용 합성형(100)을 폐합가로보를 이용하여 지상에서 폐합한 후 가설하는 방법을 이용한다. 후자의 방법은 정모멘트 구간용 합성형(200)의 무게에 절반 정도밖에 되지 않는 부모멘트 구간용 합성형(100)을 개별적으로 가설하는 전자의 방법에 비해 크레인을 효율적으로 사용할 수가 있고, 크레인의 반복횟수를 최소화하여 다경간 교량을 가설할 때 공사시간을 단축시킬 수 있는 이점을 갖는다. 또한, 전자의 방법은 후자의 방법에 비해 상대적으로 가설 부주위로 인한 시공오차와 전도 및 낙교의 원인을 제공하기 때문에 본 고안의 실시 예에서는 후자의 방법을 이용하여 가설하는 것을 예로 하여 설명하기로 한다.

도 20a 내지 20b는 부모멘트 구간용 합성형(100)을 폐합가로보를 이용하여 지상에서 폐합한 후 교대 및 가벤트 위에 가설하는 방법을 설명하기 위한 것이다. 먼저, 도 20a에 도시한 바와 같이, 지상에서 부모멘트 구간용 합성형(100)을 가로보 이음부재(도시되지 않음)를 이용하여 폐합가로보(110)로 폐합한 후, 크레인을 이용하여 교대와 가벤트 위에 가설한 다음, 도 20b에 도시한 바와 같이, 폐합된 상태로 가설된 부모멘트 구간용 합성형(100)들 상호간을 마찬가지로 폐합가로보(110)를 연결하여 전체적으로 부모멘트 구간용 합성형(100)들이 완전히 폐합된 구조가 되도록 한다. 여기서, 상기 부모멘트 구간용 합성형(100)에 폐합가로보(110)의 연결은 도 21a 내지 21b에 도시한 바와 같다. 즉, 도 21a는 부모멘트 구간용 합성형(100)을 교대에 가설될 때의 위치와 동일한 위치와 간격으로 지상에 배치한다. 이후, 도 20a의 "A"부분을 확대한 도 21b에 도시한 바와 같이, 폐합가로보(110)를 가로보 이음부재(100c)에 고장력 볼트(113)나 용접 등을 이용하여 연결한다.

참고로, 도 21a 내지 21b에서 미설명 부호 "115b"는 부모멘트 구간용 강재(100a)의 상부에 첫 번째로 설치되는 강재 덮판을 지시하고, "115d"는 상기 첫 번째로 설치된 강재 덮판 위에 설치되는 두 번째 강재 덮판을 지시한다.

한편, 도 21a 내지 21b는 교량 중심선이 일직선인 경우이며, 도 22a 내지 22b는 사각(SKEW)이 있는 교량에서 부모멘트 구간용 합성형(100)에 폐합가로보(110)를 연결하는 방법을 설명하기 위한 것이고, 도 22c는 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량에서 부모멘트 구간용 합성형(100)에 폐합가로보(110)를 연결한 상태를 도시한 것이다.

여기서, 도 22a 내지 22b에 도시한 바와 같이, 사각(SKEW)이 존재하는 교량의 경우에는 사각(SKEW)이 발생된 만큼 가로보 이음부재(100c)를 경사지게 설계하고, 이렇게 경사지게 설계된 가로보 이음부재(100c)에 폐합가로보(110)를 고장력 볼트(113)나 용접 등으로 연결한 것을 보여준다.

한편, 도 22c에 도시한 바와 같이, 평면곡선(R)과 사각(SKEW)이 동시에 존재하는 교량의 경우, 부모멘트 구간용 강형(100a)이 절곡된 부분("B")에 폐합가로보(110)를 연결한다. 이와 같은 구조는 특별한 기능이 추가된 형태로서, 상부 첫 번째 강재 덮판(115b)의 시종점부분에서 부모멘트 구간용 강형(100a)이 절곡되어 있음을 알 수 있다. 부모멘트 구간용 강형(100a)을 절곡시키는 이유는 평면곡선(R)이 심한 교량에서 전 경간에 걸쳐 직선으로 배치된 교량에 비해 2개소의 절곡부위를 가지고 있어 캔틸레버 바닥판 길이를 효과적으로 줄일 수 있기 때문이다. 따라서 도 22c와 같이, 교량 중심선이 일적선이 아닌 경우, 부모멘트 구간용 합성형(100)이 횡좌굴을 유발시킬 염려가 있으므로 이때의 폐합가로보(110)의 역할은 단순 사교에 비해서 절대적이다. 결국, 부모멘트 구간용 합성형(100)이 절곡된 구조뿐만 아니라, 곡선형태를 갖는다고 하더라도 상기 폐합가로보(110)를 설치하게 되면 횡좌굴을 방지할 수가 있게 된다.

이상에서 설명한 부모멘트 구간용 합성형과 폐합가로보의 연결 방법을 설명하였으나, 보다 자세한 설명을 위해 부모멘트 구간용 합성형과 폐합가로보의 연결방법을 횡단면상으로 살펴보기로 한다.

도 23a 내지 23c는 부모멘트 구간용 합성형과 폐합가로보의 연결 상태를 설명하기 위한 횡단면도로서, 도 23a에 도시한 바와 같이, 두 개씩 쌍을 이룬 부모멘트 구간용 합성형(100)을 교대와 가벤트 위에 거치시키고, 도 23b에 도시한 바와 같이, 부모멘트 구간용 합성형(100)의 사이에 폐합가로보(110)를 고장력 볼트(113)나 용접 등에 의해 연결시킴으로써, 부모멘트 구간용 합성형(100)을 전체적으로 폐합 상태가 되도록 한다. 참고로, 도 23c는 도 23b의 상태에서 바닥판(120), 복부 콘크리트, 가로보 콘크리트가 타설된 후의 상태를 도시한 것이다.

이와 같은 방법으로 교대 및 가벤트 상에 폐합된 부모멘트 구간용 합성형(100)을 가설한 다음에는 상기 부모멘트 구간용 합성형(100)과 정모멘트 구간용 합성형(200)을 연결시키는데, 그 연결 상태를 도 24에 도시하였다. 여기서, 도 24는 부모멘트 구간용 합성형(100)을 폐합가로보(110)를 이용하여 완전히 폐합시킨 상태에서 정모멘트 구간용 합성형(200)을 가설한 상태를 도시한 것이다.

이하에서는 도 25a 내지 25e를 참조하여 상기 정모멘트 구간용 합성형(200)을 가설하는 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 25a에 도시한 바와 같이, 폐합가로보(110)에 의해 완전 폐합된 격자구조를 갖는 부모멘트 구간용 합성형(100)에 정모멘트 구간용 합성형(200)을 각각 연결한다. 참고로, 도 25b는 평면곡선(R)과 사각(SKEW)이 존재하는 교량에서의 정모멘트 구간용 합성형(200)을 연결하는 상태를 도시한 것이다.

위와 같이 정모멘트 구간용 합성형(200)을 각각 연결하여 도 25c에 도시한바와 같이, 모든 정모멘트 구간용 합성형(200)의 연결이 완료되고 나면, 이번에는 교대의 단부에 충복형 브레이싱(130)을 연결하여 최종적으로 도 25d에 도시한 바와 같이, 교량의 전 경간에 걸쳐 완전히 폐합된 격자 형태로 가설한다. 참고로, 도 25d는 바닥판과 복부 콘트리트가 타설되기 이전의 상태를 나타낸 것이며, 사각(SKEW)이 심하거나 가로보의 강성이 부족한 경우에는 교량의 안정성을 높이기 위해 도 25e에 도시한 바와 같이, 경간중앙부에 충복형 브레이싱(130)을 추가로 설치할 수 있다.

한편, 도 25d와 같이 완전히 폐합된 격자 구조 위에 바닥판 및 복부 콘크리트를 타설하면 도 26에 도시한 바와 같이, 시공중이나 완공 상태에서도 안전하며 최적단면으로 구성되어 그 단면성능이나 비용면에서 매우 효율적이면서 형고의 변화가 없는 프리플렉스 연속 합성형교가 완성된다.

도 27은 본 고안의 실시 예에 따른 프리플렉스 연속 합성형교를 사교로 배치한 경우를 나타낸 것으로서, 위와 같은 방법으로 완성된 프리플렉스 연속 합성형교는 교대의 단부에 설치된 충복형 브레이싱(130)과, 부모멘트 구간용 합성형(100)을 폐합하기 위한 폐합가로보(110)는 콘크리트와 합성되어 합성형 가로보(140)가 되므로 더욱 효과적인 단면성능을 발휘하고, 그 외 경간중앙부와 교각 중앙지점부는 일반 콘크리트 가로보(150)로 구성되어 합성 후 고정하중 및 활하중에 의한 정모멘트 구간용 합성형(200) 및 부모멘트 구간용 합성형(100)의 하중 부담을 인접한 합성형에게 부담시키는 역할을 수행한다.

한편, 본 고안에 따른 프리플렉스 연속 합성형교를 평면곡선(R)이나사각(SKEW)이 심한 교량이나 형고가 낮은 교량에서 곡선교로 배치한 경우에는 전술한 도 17에 도시한 바와 같이, 그 기하학적 특성 및 재료적 특성으로 인해 단면성능이 부족하거나 가로보의 소요개수를 줄일 목적으로 경간중앙부(B)는 충복형 브레이싱(130)과 콘크리트를 합성한 합성형 가로보(140)로 설치하고, 교각 중앙지점부(C)는 폐합가로보(110)와 콘크리트를 합성한 합성형 가로보(140)로 설치한다. 이상에서 설명한 프리플렉스 연속 합성형교는 도 28에 도시한 바와 같이, 2경간이 아닌 다경간 이상에서도 적용된다.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 고안은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시 예들을 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기의 실용신안범위의 한계에 의해 정해지는 본 고안의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상 상술한 바와 같이, 본 고안의 프리플렉스 연속 합성형교는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 연속 합성형교의 제작을 경간에 따른 종방향 동일 단면으로 제작하여 종래의 연속 합성형교의 지점부 형고 증대로 인한 통수단면 부족현상을 해결할 수 있다.

둘째, 강재 및 콘크리트의 횡방향 단면 증가를 통해 강성 부족을 보완하고, 증가되는 콘크리트 대신에 보강철근을 기존의 단면보다 추가로 배근하여 강재량의 증가를 최소화시키는 대신 응력분포에 효율적인 보강철근으로 시공오차나 예상치못한 가설하중에 대비할 수가 있다.

셋째, 강형을 모멘트 형상에 맞게 효율적으로 배치하여 강재 중량대비 단면 성능을 최적화시킬 수 있다.

넷째, 부모멘트 구간용 합성형을 서로 폐합시켜 주는 폐합가로보를 설치하여 가설시 이음부의 낮은 강성으로 인한 비틀림이나 전도를 방지할 수 있다.

다섯째, 정/부모멘트 구간용 강형을 제작할 때, 미리 그 이음부 단부에 소정의 각을 유지하도록 제작하여 시공단계별 시공오차를 최대한 줄일 수 있다.

Claims (10)

1. 장지간의 교량공사에서 다경간에 상응하도록 2개 이상의 합성형을 연결하여 구성된 프리플렉스 연속 합성형교에 있어서,

   양쪽 단부가 소정의 각을 갖고 교각 위에 가설되는 부모멘트 구간용 합성형;

   적어도 일측 단부가 소정의 각을 갖고 교대 위에 가설되되, 상기 단부가 상기 부모멘트 구간용 합성형의 일측 단부와 연결되는 정모멘트 구간용 합성형;

   상기 부모멘트 구간용 합성형을 상호 연결하여 폐합시키는 폐합가로보;

   상기 교대 위에서 상기 정모멘트 구간용 합성형을 상호 연결하여 폐합시키는 충복형 브레이싱;을 포함하여 구성되고,

   상기 부모멘트 구간용 합성형, 정모멘트 구간용 합성형, 폐합가로보 및 충복형 브레이싱은 콘크리트에 의해 완전히 피복되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 부모멘트 구간용 합성형과 정모멘트 구간용 합성형의 상부에는 설계 최대모멘트 형상에 만족하도록 교축 방향으로 강재 덮판이 설치되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부모멘트 구간용 합성형은,

   그 양측에 각각 상기 폐합가로보를 연결하기 위한 가로보 이음부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 가로보 이음부재는,

   상기 부모멘트 구간용 합성형을 제작할 때 미리 연결되고, 상기 폐합가로보와의 연결의 편의를 위해 고장력 볼트를 체결하기 위한 체결구멍이 플랜지 및 복부판에 형성되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 정모멘트 구간용 합성형은,

   정모멘트 구간용 강형과,

   상기 강형에 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 상기 강형의 하연에 타설되는 케이싱 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 부모멘트 구간용 합성형은,

   부모멘트 구간용 강형과,

   상기 강형에 설계최대모멘트보다 큰 저항모멘트가 발생하도록 상기 강형의 하연에 타설된 케이싱 콘크리트를 포함하여 구성되되, 상기 케이싱 콘크리트는 상기 강형에 대하여 횡방향으로 타설되며 정모멘트 구간용 합성형의 강형 하연에 타설되는 케이싱 콘크리트보다 더 큰 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 부모멘트 구간용 강형의 하연에 타설된 케이싱 콘크리트 내에 보강철근이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 정모멘트 구간용 강형에는 충복형 브레이싱과 연결되는 수직연결보강재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 폐합가로보와 충복형 브레이싱은 바닥판 및 복부콘크리트를 타설함에 따라 콘크리트가 피복되어 상기 폐합가로보와 콘크리트, 충복형 브레이싱 콘크리트로 이루어지는 합성형 가로보가 구성되어 중간경간부나 교각위 중앙지점에 가설되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.
10. 장지간의 교량공사에서 다경간에 상응하도록 2개 이상의 정모멘트 구간용 합성형과 부모멘트 구간용 합성형을 연결하여 구성되는 프리플렉스 연속 합성형교에 있어서,

    정모멘트 구간용 강형과, 상기 정모멘트 구간용 강형에 프리플렉션 하중이 재하된 상태에서 타설된 케이싱 콘크리트로 구성되어 교대 위에 가설되되, 적어도 일측 단부는 상기 부모멘트 구간용 합성형과의 연결시 그 연결지점에 발생하는 각의 변화를 고려하여 미리 소정의 각을 갖는 복수의 정모멘트 구간용 합성형과;

    부모멘트 구간용 강형과, 상기 부모멘트 구간용 강형의 하연에 상기 정모멘트 구간용 강형의 하연에 타설된 케이싱 콘크리트보다 더 크게 타설되고, 내부에 보강철근이 보강된 케이싱 콘크리트로 구성되어 교각 위에 가설되되, 그 양쪽 단부는 상기 정모멘트 구간용 합성형과의 연결시 그 연결지점에 발생하는 각의 변화를 고려하여 소정의 각을 갖는 복수의 부모멘트 구간용 합성형과;

    상기 부모멘트 구간용 합성형을 상호 연결하여 상기 부모멘트 구간용 합성형끼리 격자형태를 이루도록 폐합시키는 폐합가로보와;

    상기 교대 위에서 상기 정모멘트 구간용 합성형을 상호 연결하여 상기 교량 전체에 걸쳐 상기 부모멘트 구간용 합성형 및 정모멘트 구간용 합성형을 완전히 폐합시키는 충복형 브레이싱을 포함하여 구성되고,

    상기 부모멘트 구간용 합성형, 정모멘트 구간용 합성형, 폐합가로보 및 충복형 브레이싱은 콘크리트에 의해 완전히 피복되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 연속 합성형교.