KR20050095049A - 피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법 - Google Patents

피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법 Download PDF

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Abstract

발명은 피 에스씨 거더를 이용한 교량시공에 있어서, 부모멘트 및 정모멘트 발생구간에 교량용 거더를 각각 구분하여 가설벤트를 이용하여 설치하고 각 거더의 길이 및 가설벤트 및 내측지점부의 지지방식을 통하여 내측지점부에 발생하는 부 모멘트의 크기를 줄일 수 있어 효율적인 피 에스씨 거더 단면설계가 가능함과 더불어 시공성이 뛰어나고 경제성과 미관이 우수한 피 에스씨 거더를 이용한 연속교 교량시공방법에 관한 것이다.

Description

피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법{Continuous bridge construction method using a PSC girder}
본 발명은 피 에스씨 거더를 연속시켜 교량을 시공하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 피 에스씨 거더를 이용한 교량시공에 있어서, 부모멘트 및 정모멘트 발생구간에 교량용 거더를 각각 구분하여 연결부를 형성시킨 상태에서가설벤트를 이용하여 설치하고 각 거더의 길이 및 가설벤트 및 내측지점부의 지지방식을 통하여 내측지점부에 발생하는 부 모멘트의 크기를 줄일 수 있는 피 에스씨 거더를 이용한 연속교 교량시공방법에 관한 것이다.
PSC 빔(Prestressed Concrete Beam)은 통상 I형 단면의 콘크리트 빔 내부를 길이방향에 걸쳐 설치된 PSC 강재(PSC Tendon, PSC Tendon)를 긴장 후 빔 단부에 정착시켜, 빔에 작용하는 자중 및 공용하중에 의하여 발생하는 빔 하부의 인장응력을 상쇄시킬 수 있는 압축응력이 미리 콘크리트 빔에 도입되도록 한 구조용 빔으로써, 교각 또는 교대 위에 설치되는 거더(Girder)로써 이용된다.
이러한 PSC 거더 하부에 상기 PSC 강재에 의하여 도입된 압축응력이 과도하여 콘크리트의 허용압축응력을 초과할 경우 균열 등에 의하여 내구성이 저하될 수 있으므로 통상은 거더의 형고를 증가시키거나, 형고가 제한되는 경우에는 거더의 설치개수(본수)를 증가시켜 형고를 낮추는 방법을 적용하는 것이 일반적이지만 이러한 방법은 거더 제작비 과다의 문제점이 지적되었다.
이에 형고가 제한되는 경우 PSC 거더에 설치되는 PSC 강재의 양을 증가시켜 외부하중에 의한 휨모멘트에 대한 저항능력을 증진시키는 방법을 이용할 수 있는데, 설치되는 PSC 강재의 양이 많아지게 되면 거더 하면에 과도한 압축응력이 발생하거나 거더 상면에 인장응력이 발생하게 되어 콘크리트의 허용기준을 초과하여 구조역학적으로 불가능한 단면이 될 수밖에 없다는 문제점이 지적되었다.
PSC 거더(Prestressed Concrete Girder)는 교량의 지간, 설치 가능한 형고 및 사용성 등을 기준으로 거더의 단면크기 및 PC 강재의 양을 결정하되 프리캐스트(Precast) 또는 현장에서 직접 제작되고, 교대 사이에 PSC 거더를 거치하는 단순보방식으로 시공되거나, 교대 사이에 교각을 형성하고 PSC 거더를 교대 및 교각 위에 다수 설치한 후 이를 연속화시키는 연속보방식으로 시공된다.
특히 PSC 거더를 연속보방식으로 시공해야 하는 경우, 내측지점부(거더가 연결되는 교각지점부)에 발생하는 부 모멘트(Negative Bendinig Moment)를 줄임으로서 지점부에 형성되는 슬래브 콘크리트의 인장균열을 방지할 수 있도록 하고, PSC 거더의 단면크기를 최소화하되, 장경간으로 설치할 수 있게 하여 경제적인 교량시공이 가능하도록 하면서도 안전성 및 내구성을 충분히 확보할 수 있도록 하는 설계방법이 요구되지만, 통상적으로 연속보방식의 PSC 거더 시공은 지점부의 부 모멘트 감소를 위해 PSC 거더를 단순보 방식으로 모두 시공하고, 슬래브 콘크리트를 거더 위에 연속적으로 형성시킴으로서 거더를 연속화시키는 것이 아닌 슬래브가 연속화되는 방식으로 PSC 거더를 시공하는 것이 일반적이었다. 하지만 이러한 PSC 거더를 이용한 연속보 방식의 교량시공은 슬래브만을 연속화 시키는 것이므로 진정한 연속보 방식의 거더 단면설계로 구성될 수 없어 구조 역학적으로 비경제적이라고 볼 수 있으며, 무엇보다도 콘크리트의 크리프(Creep) 및 건조수축(Shrinkage)에 의하여 모멘트 재분배가 시간이 경과함에 따라 증가하기 때문에 부 모멘트 구간의 슬래브에 인장균열이 발생한다는 문제점이 지적되었다.
이러한 PSC 거더의 문제점을 해결하고자 하는 방법으로서 개발된 기술중의 하나가 IPC 거더(Incrementally Prestressed Concrete Girder)인데, 이러한 IPC 거더의 기술적 특징은 PC 강재에 의한 압축응력이 제작 단계(거더 제작단계, 슬래브 설치단계 및 교량난간, 중앙분리대 등의 2차구조물 설치단계 및 교통하중과 같은 활하중 작용단계 등)에 따라 거더에 단계적으로 도입되게 함으써 기존의 방법보다 거더의 높이를 현격히 줄이거나 경간을 증가 시킬 수 있도록 하는 것이다.
즉, 기존의 PSC 거더와 비교하여 동일한 형고 라면 보다 장경간의 교량시공이 가능하게 되었으며, 동일한 경간장이라면 보다 낮은 형고로써 거더제작이 가능하다는 장점을 가진 IPC 거더는 교량시공에 있어 많이 이용되고 있다.
하지만 이러한 IPC 거더를 이용한 통상의 연속교에 있어 거더 자체는 단순교 거동을 하며 슬래브만 연속화 시킨 구조로 시공된다. 즉 교각의 지점부에 교좌장치가 2개 있으며 각각의 교좌장치 위에 거더가 놓이게 되므로 2차사하중(포장, 방호벽, 난간) 및 활하중 작용 시 지점부에서 슬래브에 인장응력이 발생하게 되므로 슬래브에 인장균열이 발생한다는 문제점이 지적되었으며,
또한 PSC 거더에 있어 지간별로 단순보 방식으로 설치하되, 지간별 단위 거더들은 물론 내측지점부 슬래브에 압축응력을 도입할 수 있도록 함으로써, 완전한 연속형 구조물을 완성시켜 연속보방식의 구조역학상 경제적이라는 장점을 결합한 PSC 거더시공방법(특허발명 제 283603호, 발명의 명칭:지점상승 및 하강을 이용한 PSC BEAM의 연속화 공법)이 소개되어 있는데, 이는 경간별로 독립된 단위 거더를 제작하고 교대 및 교각에 교축방향으로 거치시키고, 상기 단위 거더들을 내측지점부에서 가로보로 연결하여 거더 자체를 연속화시킨 상태에서, 상기 내측지점부를 상승시킨 후 부 모멘트 구간의 슬래브콘크리트를 타설하고 내측지점부를 하강시킴으로서 슬래브콘크리트에 압축응력이 도입되도록 하고 있다. 즉 거더 자체를 연속보로써 기능하도록 하여 보다 효율적인 단면설계가 가능하며, 일종의 격자구조로 연속화된 구조물은 처짐 및 진동에 있어 유리하다는 장점이외에, 슬래브콘크리트에 압축응력이 도입되도록 함으로써 추후 슬래브의 균열방지가 가능하다는 점이 소개되어있다.
또한 프리플렉스 거더(Preflex Beam)에 있어서도 지점부 상승 및 하강에 의한 효과를 가지는 특허발명 제 105754호(발명의 명칭:연속보용프리스트레스트합성보와 이를 이용한 프리스트레스트 연속합성보 구조물의 시공방법)가 소개되어 있는데, 본 발명은 PSC 거더에 관한 것이기 때문에 프리플렉스 거더과 달리 외부하중에 의한 구조적 거동 및 응력의 작용이 서로 상이하여 그 설계방법이 상이하다는 점에서 본 발명과 직접적인 비교대상은 아니라고 할 것이나 PSC 거더 이외에도 내측지점부를 상승 또는 하강시킴으로서 발현되는 기술적효과를 기대할 수 있다는 점에서 소개하였다.
본 발명의 목적은 내측지점부에 발생되는 부 모멘트의 크기를 최대한 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 정 모멘트 및 부 모멘트 크기를 조절할 수 있도록 하여 현장 여건에 맞게 정 모멘트 구간의 거더와 부 모멘트 구간의 거더의 크기 및 길이를 조정할 수 있으며 연속교설치방식으로써 단면을 최적화할 수 있어 구조적으로 유리하고 경제적인 시공이 가능한 교량시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 정모멘트 및 부모멘트 구간의 피 에스씨 거더 설치 시 가설벤트를 이용하여 단순보 방식으로 설치하기 때문에 시공이 간편하고, 거더의 운반, 설치가 용이한 교량시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내측지점부에 설치되는 피 에스씨 거더의 설치상태를 변경시킴으로써 내측지점부의 부 모멘트를 줄일 수 있어 가장 경제적인 연속교 시공이 가능한 교량시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 정모멘트 및 부모멘트 구간의 피 에스씨 거더 설치 시 연결부를 충분히 형성시켜 연속교 방식으로 거더를 연속화시킴과 동시에 각 거더의 연결시공성을 증진시킬 수 있는 교량시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적과제를 달성하기 위하여,
교대 및 교각에 피 에스씨 거더를 설치한 후 피 에스씨 거더를 연속화시키고, 피 에스씨 거더 상부에 내측지점부를 포함한 슬래브콘크리트를 형성시키는 연속교시공에 있어서, 부 모멘트 발생구간의 피 에스씨 거더1(300a)과 정 모멘트 발생구간의 피 에스씨 거더2(300b)를 구분하여 설치하되 시공성을 확보할 수 있는 거더 사이에 연결부를 형성시키면서, 상기 피 에스씨 거더1(300a)은 내측지점부(A)를 기준으로 좌, 우측으로 연장 설치되어 가설벤트(200) 위에 설치되도록 하고, 상기 피 에스씨 거더2(300b)는 교대(100)와 가설벤트(200) 사이 및 가설벤트(200) 위에 설치되도록 하여 상기 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더2(300b)의 길이조정에 의하여 내측지점부에 발생하는 부 모멘트의 크기를 조정 할 수 있도록 하고, 상기 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더 2(300b)의 설치방식에 있어
첫째, 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트(200)에 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부(A)에 가 지지되도록 하여 적어도 피 에스씨 거더1(300a)의 자중에 해당하는 반력이 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부에 작용하게 함으로써 내측지점부의 부 모멘트의 크기가 감소될 수 있도록 하고,
둘째, 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트(200)에 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부(A)에 닿지 않도록 하여 피 에스씨 거더1(300a)의 자중 및 슬래브콘크리트(500)에 해당하는 반력이 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부에 작용하게 함으로써 내측지점부의 부 모멘트의 크기를 더 감소될 수 있도록 하고,
셋째, 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트(200)에 가 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부(A)에 지지되도록 하여 적어도 피 에스씨 거더1(300a)의 자중을 캔틸레버 방식에 의하여 피 에스씨 거더1(300a)이 저항하게 함으로서 내측지점부의 부 모멘트가 감소될 수 있도록 하고,
나아가 교대(100) 및 교각(110)에 피 에스씨 거더를 설치한 후 피 에스씨 거더를 연속화시키고, 피 에스씨 거더 상부에 내측지점부를 포함한 슬래브콘크리트를 형성시키는 연속교시공에 있어서, 부 모멘트 발생구간의 피 에스씨 거더1(300a)과 정 모멘트 발생구간의 피 에스씨 거더2(300b)를 구분하여 설치하되 각 거더 사이에 연결부를 형성시키고, 상기 피 에스씨 거더1(300a)은 내측지점부를 기준으로 좌, 우측으로 연장 설치되어 가설벤트(200) 위에 설치되도록 하고, 상기 피 에스씨 거더2(300b)는 교대(100)와 가설벤트(200) 사이 및 가설벤트(200) 위에 설치되도록 하고, 상기 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더 2(300b)를 피 에스씨 강재에 의하여 연속화 시킴과 더불어 연결부콘크리트(400)를 타설하여 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더 2(300b)를 일체화 시킨 후 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더 2(300a) 상부에 슬래브콘크리트(500)를 형성되도록 하여 상기 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더2(300b)의 길이조정에 의하여 내측지점부에 발생하는 부 모멘트의 크기를 조정 할 수 있도록 하였다.
이하 본 발명의 특징에 따른 피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1a는 교량을 연속교(Continuous Bridge)방식으로 설치하기 위하여, 교대(100)와 교각(110) 사이 및 교각(110)과 교각(110) 사이에 적어도 1개 이상의 가설벤트(200)를 설치한 상태를 도시한 것이다.
먼저, 교각(110) 및 교대(100)와 같은 교량하부구조물을 설치하고, 그 사이에 피 에스씨 거더를 설치하기 위한 가설벤트(200)를 설치한다.
상기 가설벤트(200)는 일종의 가교각(Temporary Pier) 역할을 하는 것으로써, 트러스구조물 및 지반 위에 교대 또는 교각의 높이에 맞추어 소정의 높이로 설치되는 임시지지부재 등을 포함한다. 가설벤트 상부에는 피 에스씨 거더 1(300a) 및 피 에스씨 거더2(300b)의 단부가 위치하여 피 에스씨 거더들(300a,300b)이 단순보방식(부 모멘트가 발생하지 않는 양 단부 지지형태)으로 설치될 수 있도록 함으로써, 거더 설치가 용이하며, 단면크기를 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
도 1b는 교량을 연속교(Continuous Bridge)방식으로 설치하기 위하여, 교대(100)와 교각(110) 사이 및 교각(110)과 교각(110) 사이에 적어도 1개 이상의 가설벤트(200)를 설치한 상태에서, 내측지점부에 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더2(300b)를 설치한 상태를 도시한 것으로서 본 발명에서 가설벤트(200)을 이용하여 거더를 설치하는 이유를 아래에서 살펴본다.
도 3a는 피 에스씨 거더를 이용한 3경간 연속교에 있어서 등분포하중이 가해진다고 하였을 때, 개략적인 휨 모멘트도를 도시한 것이며 도 3b는 3경간 연속교에 있어 가설벤트가 설치된 상태에서의 가설벤트 제거 전까지의 개략적인 휨 모멘트도를 도시한 것이다. 도 3c는 가설벤트 제거 시 개략적인 휨 모멘트를 도시한 것이다.
도 3b와 같이 가설벤트(200)를 이용하여 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더2(300b)를 설치하는 경우 각 지간의 거더들은 단순교 방식으로 설치되기 때문에 각 지간에 정 모멘트(M+)가 발생되며 본 발명에서는 거더 설치 시 내측지점부(A)에서 부 모멘트(M-)가 발생되지 않아 이를 고려한 거더 단면설계의 필요성이 적어져 보다 유연한 거더 단면설계가 가능하다는 장점이 있게 된다.
또한 가설벤트 제거 전까지 자중과 슬래브 무게가 단순교 방식으로 지지될 수 있어 정 모멘트가 최대한 커지도록 유도한 다음 가설벤트를 제거함으로써 거더의 자중과 슬래브의 자중에 대하여 힘의 분배를 정 모멘트 쪽으로 유도될 수 있도록 할 수 있다.
최종적으로 가설벤트가 제거될 때 이때 발생할 수 있는 휨 모멘트가 도 3c에 도시되어 있다. 도 3c에서의 휨 모멘트(M+,M-)의 경우 그 크기는 동일 지간의 경우에 가설벤트의 설치 위치에 따라 설치되는 피 에스씨 거더1의 길이와 피 에스씨 거더2의 길이를 조정할 수 있고 이러한 길이 변경은 결국 교량에 발생하는 정 또는 부 모멘트의 크기를 변경시킬 수 있게 되어 내측지점부에 발생하는 부 모멘트의 크기가 최소화될 수 있도록 거더의 길이를 조정 할 수 있게 된다.
피 에스씨 거더1(300a)은 부 모멘트 구간인 내측지점부(A)의 교각(110)에 설치되는 피 에스씨 거더이다. 피 에스씨 거더1(300a)은 내측지점부인 교각(110) 위에 설치되는 것으로 프리캐스트방식으로 제작하거나 현장에서 거푸집을 이용하여 제작해도 된다. 피 에스씨 거더1(300a)는 교량의 부 모멘트(M-) 발생 구간에 설치된다. 통상 연속교에 있어 내측지점부에 발생하는 부 모멘트(M-)의 크기는 정 모멘트(M+)의 크기보다 크기 때문에 피 에스씨 거더1(300a)의 단면을 철근 등과 같은 보강재로 보강하지 않으면 거더 상부에 인장균열이 발생할 여지가 크다. 따라서 이러한 인장균열을 방지하기 위해 거더 상부에 인장철근을 설치하거나 PSC 강재를 이용하여 거더 상부에 압축응력을 도입시킬 필요가 있는데, 본 발명에서는 이러한 방법과 더불어 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부에 선행상향력(F)이 가해지는 효과를 발현시키거나 피 에스씨 거더1(300a)이 캔틸레버 방식으로 기능하게 함으로서 내측지점부에 발생하는 부 모멘트(M-)를 감쇄시킬 수 있도록 하고 있다.
본 발명에서 상기 선행상향력(F)이 발현되는 효과를 위하여
첫째, 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트에 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부에 가 지지되도록 하여 적어도 피 에스씨 거더1(300a)의 자중에 해당하는 반력이 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부에 작용하게 함으로써 내측지점부(A)의 부 모멘트의 크기가 감소되도록 하였다.
피 에스씨 거더1의 양 단부를 가설벤트에 지지시키면 피 에스씨 거더1의 자중에 의하여 가설벤트에 반력이 발생하게 된다. 이러한 반력은 결국 피 에스씨 거더1의 양 단부를 상방으로 들어올리는 선행상향력(F)의 기능을 가지게 된다.(필요에 따라서는 유압잭 등을 이용한 선행상향력의 크기를 조절하면서 가해줄 수 있으며, 병행해도 상관없다.) 이때 피 에스씨 거더1의 저면 중앙부는 내측지점부에 가 지지될 수 있도록 할 수 있는데 이는 피 에스씨 거더1이 내측지점부에 의하여 반력이 발생하지 않도록 하는 것을 의미한다. 실제로는 피 에스씨 거더1가 내측지점부에 거의 닿지 않도록 하되 기타 외력에 의하여 순간적으로 닿을 수 있는 정도에 해당된다. 이러한 선행상향력은 부 모멘트 구간에 설치된 피 에스씨 거더1에 발생되는 부모멘트를 상쇄시켜주는 기능을 가지게 되어 상쇄된 부모멘트 크기를 고려한 피 에스씨 거더1의 단면설계가 가능하게 되며 피 에스씨 거더1 자중 정도에 해당하는 선행상향력을 발현시키는 정도에 이용되는 방식이라 할 수 있다.
둘째, 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트에 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부에 닿지 않도록 하여 피 에스씨 거더1(300a)의 자중 및 슬래브콘크리트(500)에 해당하는 반력이 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부에 작용하게 함으로써 내측지점부(A)의 부 모멘트의 크기를 더 감소될 수 있도록 하였다.
피 에스씨 거더1(300a) 및 슬래브콘크리트(500)의 자중은 상당한 크기에 달할 수 있으므로 이때에는 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트(200)에 의해서만 지지될 수 있도록 하여 가설벤트에 더 큰 반력이 발생되도록 할 수 있다.
이러한 반력은 결국 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 상방으로 들어올리는 선행상향력(F)의 기능.(역시 필요에 따라서는 유압잭 등을 이용한 선행상향력을 가해줄 수 있으며, 병행해도 상관없다.)을 가지게 되며 이때 피 에스씨 거더1(300a)의 저면 중앙부는 내측지점부(A)로부터 위로 떠 있는 상태가 된다. 이러한 선행상향력은 부 모멘트 구간에 설치된 피 에스씨 거더1(300a)에 발생되는 부모멘트를 더 크게 상쇄시켜주는 기능을 가지게 되어 상쇄된 부모멘트 크기를 고려한 효율적인 피 에스씨 거더1의 단면설계가 가능하게 한다.
상기 선행상향력(F)의 크기는 거더의 지간길이, 형고, 현장여건, 부 모멘트의 크기, 가설벤트의 등을 고려하여 결정하면 되고 일단 선행상향력이 가해진 상태에서 피 에스씨 거더1(300a)과 피 에스씨 거더2(300b) 슬래브와 연결부 콘크리트(400)를 형성시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 피 에스씨 거더1이 캔틸레버 방식으로 설치될 수 있도록 하기 위하여 도 2와 같이, 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트(200)에 가 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부(A)에 지지되도록 하여 적어도 피 에스씨 거더1의 자중을 캔틸레버 방식에 의하여 피 에스씨 거더1이 저항하게 함으로서 내측지점부의 부 모멘트가 감소될 수 있도록 하였다. 또한 시공방법에 따라 가설벤트에 지지되는 피 에스씨 거더1과 피에스씨 거더2를 연결(연속화)한 후 슬래브를 타설하면 각 거더는 슬래브 하중에 대하여 저항하게 된다. 이 상태에서 가설벤트를 제거하면 가설벤트 지지부위에서의 반력만큼 거더의 연결부에 하향 하중이 작용하는 효과가 발생하는데, 피 에스씨 거더1 및 피 에스씨 거더2는 연속화되어 있으므로 피 에스씨 거더1과 피 에스씨 거더2는 상기 하향하중에 의한 휨 모멘트를 분담하게 되어 구조적으로 매우 유리한 연속교 구조형식이 될 수 있다.
피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부는 가설벤트(200)에 대하여 거의 닿지 않도록 하되 기타 외력에 의하여 순간적으로 닿을 수 있는 정도로 하고, 피 에스씨 거더1의 중앙부는 내측지점부에 교량받침 등에 의하여 지지될 수 있도록 할 수 있다. 이로서 피 에스씨 거더1(300a)은 캔틸레버 방식에 의하여 내측지점부(A)에 발생하는 부 모멘트에 효과적으로 저항할 수 있게 된다.
위에서 살펴본 피 에스씨 거더1의 3가지 지지방식 및 이와 유사한 방법에 의한 피 에스씨 거더1의 설치 또는 지지방식은 본 발명의 기술적 범위에 속하게 되며, 만약 적어도 상기 3가지 방식에 의하지 않고서 즉, 피 에스씨 거더1 및 피 에스씨 거더2와 가설벤트에 의하여 거더를 단순하게 설치한 후, 피 에스씨 거더1과 피 에스씨 거더2 사이에 연결부콘크리트(400) 및 슬래브콘크리트(500)를 형성시킬 수 있다.
또한 피 에스씨 거더1은 교각(110)의 교량받침 위에 설치될 때 헌치부가 형성되도록 할 수 있으며, 형고에 문제가 있다면 헌치부 없이 설치할 수 있으며 피 에스 씨 거더1의 경간장이 피 에스씨 거더2(300b)보다는 다소 짧게 형성될 수 있다.
피 에스씨 거더2(300b)는 정 모멘트 구간인 내측지점부(A) 이외의 교대 및 교각 사이에 설치되는 피 에스씨 거더로써, 프리캐스트방식으로 제작하는 것이 바람직하다.
프리캐스트로 제작된 피 에스씨 거더2(300b)는 정 모멘트(M+)를 받는 거더로써, 상기 정 모멘트는 주로 거더의 자중, 상부 사하중(슬래브 자중, 포장, 중앙분리대, 방호벽 등) 및 활하중(교통하중 등)에 의하여 발생된다. 이러한 하중들에 의하여 발생하는 최종 정 모멘트에 저항할 수 있을 정도의 단면크기를 가진 거더를 제작하는 것은 종래의 피 에스씨 거더와 같이 상당히 비효율적이기 때문에, 본 발명에서는 상기 하중들의 작용단계 즉, 교량시공단계별로 이에 대응할 수 있는 PSC 강재에 의한 압축응력이 피 에스씨 거더2에 도입되도록 하여 경제적인 피 에스씨 거더2로 제작될 수 있도록 할 수 있다. 결국 본 발명의 피 에스씨 거더2(300b)는 다양한 하중에 의하여 발생되는 정 모멘트를 시공단계별로 긴장, 정착되는 PSC 강재에 의하여 저항할 수 있게 함으로써 단면크기를 줄일 수 있다.
도 1c는 상기 피 에스씨 거더1(300a)에 선행상향력(F)이 작용된 상태 또는 피 에스씨 거더 1(300a)이 캔틸레버 방식으로 지지되거나 나아가 별도의 지지방식이 채택되지 않은 상태에서 피 에스씨 거더1(300a)과 피 에스씨 거더2(300b)의 연결부콘크리트(400)와 거더 1, 거더 2 위의 슬래브콘크리트(500)를 형성시킨 상태를 도시한 것이다.
종방향으로 피 에스씨 거더들을 서로 연결시키기 위하여 본 발명에서는 연결부와 슬래브콘크리트의 양생이 완료되면 미리 피 에스씨 거더1(300a)과 피 에스씨 거더2(300b)를 연속적으로 관통하여 설치된 PSC 강재를 긴장 후 피 에스씨 거더2(300b) 단부에 정착시킬 수 있다. 이에 거더들이 서로 횡방향 및 종방향으로 연결되어 본 발명의 거더가 연속보로써 작용하게 된다.
통상 피 에스씨 거더2는 피 에스씨 거더1보다 경간장이 길게 형성시키게 되어 PSC 강재가 내부에 긴장되어 단부에 정착되어 설치된다. 이때 연결되는 다른 피 에스씨 거더1에 상기 내부 PSC 강재는 서로 연속하여 이어져 설치되어야 하는데 이때 필요한 공간을 확보할 수 있는 수단이 연결부콘크리트가 타설되는 부분이다. 상기 연결부에서는 PSC 강재가 커플러와 같은 연결장치에 의하여 피 에스씨 거더1에 연속하여 설치될 수 있게 된다. 또한 상기 연결장치는 연결부콘크리트와의 접촉을 피하기 위하여 쉬스관이 미리 피 에스씨 거더2와 피 에스씨 거더1 사이에 설치될 수 있다. 상기 쉬스관 및 연결장치의 설치작업이 이루어지기 위해서는 연결부는 상당 폭을 요구하게 되는데 본 발명에서는 이에 개략 1M 정도의 연결부 폭을 두어야 한다.
이는 피 에스씨 거더2에 PSC 강재에 의하여 긴장력이 도입되면 상부로 캠버가 발생하고 자중에 의하여 약간의 처짐이 발생하게 되어 약간의 회전을 먹은 상태에서 피 에스씨 거더1과 연결되려면 시공성이 매우 떨어지기 때문이다.
도 1d는 상기 연결부콘크리트(400) 및 슬래브콘크리트가 형성되어 연속교로써 교량을 완성시킨 상태를 도시한 것이다.
가설벤트(200)는 최종적으로 도 1d와 같이 해체된다. 가설벤트의 해체는 가설벤트가 설치되는 부위에 있어 일종의 하향하중(C)이 가해지는 효과가 발생하는데 이러한 하중은 결국 PSC 거더들이 부담해야할 하중이 되며, PSC 거더 설계 시 상기 하향하중에 의한 휨 모멘트 상쇄를 고려한 단면설계 및 PSC 강재량의 조정을 초래하게 된다. 결국 이러한 조정은 곧 거더단면 크기의 증대 및 PSC 강재량의 증가를 의미하는데 이를 위하여 본 발명에서는 각 거더들의 길이조정, PSC 거더1의 양단부에 선행상향력의 도입, PSC 거더1의 중앙부에 의한 지지방식, 거더에 시기와 량을 조절한 PSC 강재 긴장 후 정착, 슬래브콘크리트 형성 및 가설벤트의 해체 순서 조정에 의하여 상쇄시킬 수 있도록 한다.
본 발명은 가설벤트를 이용하여 내측지점부 및 그 이외의 구간에 거더를 달리하여 설치하되 부모멘트 구간의 PSC 거더1의 단부에 선행상향력을 가하거나 PSC 거더1의 중앙부에 교량받침을 설치하여 지지되도록 하거나 PSC강재, 슬래브콘크리트 및 가설벤트의 제거작업순서를 조정함으로써 정모멘트와 부모멘트의 크기를 조절하며 현장여건과 교량의 미관, 시공성, 장비운용의 편리성을 고려하여 거더의 단면을 최적화시켜 경제적인 시공이 가능하도록 하고, 기존의 PSC 거더의 연속화와는 다른 연속교 거동이 되도록 함으로써 구조적으로 효율적인 거더 단면설계가 가능함과 더불어 형고를 최대한 낮출 수 있어 최적화된 PSC 거더 단면구성에 유리할 뿐만 아니라 내측지점부에 충분한 압축응력이 도입될 수 있도록 하여 내구성이 증진된 PSC 거더를 이용한 교량시공이 가능하다.
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 본 발명에 의한 교량가설을 순서대로 도시한 시공순서도이고,
도 2는 본 발명의 PSC 거더1이 캔틸레버 보로써 기능하는 경우를 부분도시한 것이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 3경간 연속보 교량과 본 발명의 가설벤트가 설치된 경우에 있어서의 휨 모멘트도를 개략적으로 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200:가설벤트 300a:피 에스씨 거더 1
300b:피 에스씨 거더 2 400:연결부 콘크리트
500:슬래브1(정모멘트부)

Claims (5)

  1. 교대 및 교각에 피 에스씨 거더를 설치한 후 피 에스씨 거더를 연속화시키고, 피 에스씨 거더 상부에 내측지점부를 포함한 슬래브콘크리트를 형성시키는 연속교시공에 있어서,
    부 모멘트 발생구간의 피 에스씨 거더1(300a)과 정 모멘트 발생구간의 피 에스씨 거더2(300b)를 구분하여 설치하되, 상기 피 에스씨 거더1(300a)은 내측지점부를 기준으로 좌, 우측으로 연장 설치되어 가설벤트(200) 위에 설치되도록 하고, 상기 피 에스씨 거더2(300b)는 교대(100)와 가설벤트(200) 사이 및 가설벤트(200) 위에 설치되도록 하는 것을 포함하며, 상기 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더2(300b)의 길이조정에 의하여 내측지점부에 발생하는 부 모멘트의 크기를 조정 할 수 있는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트(200)에 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부(A)에 가 지지되도록 하여 적어도 피 에스씨 거더1(300a)의 자중에 해당하는 반력이 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부에 작용하게 함으로써 내측지점부의 부 모멘트의 크기를 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트(200)에 가 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부(A)에 지지되도록 하여 적어도 피 에스씨 거더1(300a)의 자중을 캔틸레버 방식에 의하여 피 에스씨 거더1(300a)이 저항하게 함으로서 내측지점부의 부 모멘트의 크기를 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 피 에스씨 거더1(300a)의 양 단부를 가설벤트(200)에 지지시키고, 피 에스씨 거더1(300a)의 중앙부가 내측지점부(A)에 닿지 않도록 하여 피 에스씨 거더1(300a)의 자중 및 슬래브콘크리트(500)을 포함하는 반력이 피 에스씨 거더1의 양 단부에 작용하게 함으로써 내측지점부(A)의 부 모멘트의 크기를 더 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법.
  5. 교대(100) 및 교각(110)에 피 에스씨 거더를 설치한 후 피 에스씨 거더를 연속화시키고, 피 에스씨 거더 상부에 내측지점부를 포함한 슬래브콘크리트를 형성시키는 연속교시공에 있어서,
    부 모멘트 발생구간의 피 에스씨 거더1(300a)과 정 모멘트 발생구간의 피 에스씨 거더2(300b)를 구분하여 설치하되 각 거더 사이에 연결부를 형성시키고 상기 피 에스씨 거더1(300a)은 내측지점부를 기준으로 좌, 우측으로 연장 설치되어 가설벤트(200) 위에 설치되도록 하고, 상기 피 에스씨 거더2(300b)는 교대(100)와 가설벤트(200) 사이 및 가설벤트(200) 위에 설치되도록 하고, 상기 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더 2(300b)를 피 에스씨 강재에 의하여 일체화 시킨 후, 피 에스씨 거더1(300a) 및 피 에스씨 거더 2(300b) 상부에 슬래브콘크리트(500)를 형성되도록 하여 상기 피 에스씨 거더1 및 피 에스씨 거더2의 길이조정에 의하여 내측지점부에 발생하는 부 모멘트의 크기를 조정 할 수 있는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더를 이용한 연속교 시공방법.
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