KR20090009496A - 아치교량 및 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리플렉스를 인가한 합성거더에 아치의 특성을 도입하여 교량을 장경간화 하면서도 형고를 낮출 수 있으며, 긴장재 및 지지봉에 의해 수평 및 수직방향의 프리스트레스가 도입 및 조절됨으로써 추가하중에 따른 내하력의 강화 및 조절이 가능하고, 아치부재의 처짐 및 좌굴이 방지되며 아치부재의 단면을 감소시킬 수 있는 아치교량 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

아치부재, 지지블록, 덮개블록, 바닥판 부재, 프리플렉스, 합성거더

Description

아치교량 및 이의 시공방법{A ARCH BRIDGE AND METHOD FOR CONSTRUCTING IT}

도 1은 본 발명의 아치교량을 나타내는 측단면도이고,

도 2는 도 1에서 A-A부분의 절개 단면도이고,

도 3은 도 1에서 A-A부분의 분해사시도이고,

도 4a 및 도 4d는 본 발명의 일 구성인 강재를 나타내는 단면도이고,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 구성인 아치부재를 나타내는 사시도 및 절개 단면도이고,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 구성요소인 지지블록과 덮개블록을 나타내는 측단면도 및 사시도이고,

도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 아치교량의 시공방법을 나타내는 흐름도이고,

도 8은 본 발명의 아치교량 시공방법을 나타내는 블록도.

<주요 도면부호>

1 하부구조 10 합성교량

100 합성거더 110 강재

120 콘크리트부 200 바닥판 부재

210 지지틀 310 지지블럭

320 덮개블럭 400 아치부재

500 지지봉

본 발명은 프리플렉스를 인가한 합성거더에 아치의 특성을 도입하여 교량을 장경간화 하면서도 형고를 최소화 하였으며 긴장재 및 지지봉에 의해 수평 및 수직방향의 프리스트레스가 도입 및 조절됨으로써 추가하중에 따른 내하력의 강화 및 조절이 가능하고 아치부재의 처짐 및 좌굴이 방지되며 아치부재의 단면을 감소시킬 수 있는 아치교량 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 프리플렉스 거더교는 상로교로서 거더 내부에 강재가 있어 거더의 형고가 낮으며 교각사이의 지간이 최대 50M이하이다. 이러한 프리플렉스 거더교는 복잡한 도심지나 하천에서 형하 공간의 여유가 없을 때 많이 사용된다. 다만 다른 거더교에 비해 형고가 낮을 뿐이며 거더 자체의 형고는 대부분 1.0m가 넘으며 장지간으로 갈수록 형고는 2.0m내외로 증가된다. 따라서 홍수위가 높아 형하 공간의 여유가 매우 작거나 교각설치가 어려운 도심지에서 형하공간의 여유가 없으면서도 장지간을 필요로 하는 경우에는 사용하기 어렵다.

따라서 이러한 장지간을 필요로 하면서도 형고가 낮은 형식의 교량으로 아치 교를 선택하는 경우가 있는데 종래의 아치교량은 상로 아치교량과 하로 아치교량으로 구분하며 상로 아치교량은 아치상부에 교량상판을 두는 구조로 아치부재는 콘크리트를 주로 사용하며 원형강재를 사용하는 경우도 있다. 하로 아치교량은 아치 아래에 교량상판을 두는 구조로 대부분의 구조가 강재로 구성된다. 이러한 아치구조는 모든 아치부재가 압축력에 지배되는 구조이므로 아치부재 단면은 지간이 증가할수록 매우 커진다.

일반적으로 아치교량은 200M내외까지 적용 할 수 있으며 하로 아치교량의 경우 아치부재의 단면이 크므로 내부에 종 방향, 횡 방향, 수직 방향의 보강재를 두어 압축에 대한 좌굴을 방지하고 있는데 이러한 보강재는 아치교량의 공사비를 증가 시키게 되어 지간이 짧은 50m 내외의 교량에서는 경제적인 문제로 아치 형식을 적용하고 있지 않다. 다만 미관을 중시 하거나 현장 여건상 부득이한 경우는 예외적 일 수 있다. 각종 보강재 설치에 따른 문제점은 경제성 뿐만이 아니라 설계 및 시공이 어려운 점과 아치부재 내부점검이 쉽지 않은 점 등이 있으며 추후 유지관리 면에서도 많은 문제점을 야기 시킨다.

이에 본 발명은 상기 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 아치교량의 특성을 도입하여 교량을 장경간화 할 수 있을 뿐 아니라 프리플렉스 거더교의 특성을 가미함으로써 형고를 낮출 수 있으므로 복잡한 도심지나 하천위에 형하 공간의 여유가 없는 곳에서도 용이하게 시공 할 수 있으며, 아치부재 의 단면감소 및 처짐이 제어되어 구조적으로 안정성이 있는 아치교량 및 이의 시공방법을 제공하고자 함이다.

본 발명은 합성거더와 그 상부에 아치부재로 구성되는 아치교량에 있어서, 상기 합성거더는 하부에 플랜지가 형성되며 상향 솟음이 인가된 강재와, 상기 강재의 외부에 타설되어 합성교량 중심방향으로 각각 받침부 역할을 하는 콘크리트부로 구성된 합성거더가 양측에 구성되며, 상기 받침부에 안치되는 바닥판 부재로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 합성거더의 상부에 아치부재가 체결되는 구조를 제시하는데, 이러한 구조로 상기 합성거더 상부에 복수의 지지블록과, 상기 지지블록 상부에 안치되며 내부에 콘크리트가 충진되는 한 쌍의 아치부재와 상기 지지블록을 덮는 덮개블록과, 상기 지지블록과 상기 덮개블록을 체결하는 체결수단을 제시한다.

상기 체결수단으로서 본 발명에서는 상기 강재에 부착되고 상기 지지블록과 상기 덮개블록을 관통하면서 상기 덮개블록의 상단에 고정되는 지지봉을 제시한다.

또한, 상기 합성거더는 각각 양단에 돌출된 전단보강부를 구성하고 상기 전단보강부의 일단은 상기 아치부재가 체결되도록 경사면을 형성하도록 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 아치부재는 그 내부에 콘크리트를 주입하는 구성으로써 양단에 형성된 주입공과 상기 주입공을 개폐하는 덮개로 구성되어 상기 주입공을 통해 양단에서 콘크리트를 주입하고 상기 덮개를 이용하여 밀폐할 수 있도록 구성된다.

더욱이 상기 아치부재의 중앙부에는 관통공을 구성하고 상기 관통공을 개폐하는 덮개를 구성함으로써 상기 주입공을 통해 주입된 콘크리트에 의해 공기를 외부로 배출하고 상기 관통공의 외부로 콘크리트가 노출되면 상기 덮개를 이용하여 밀폐할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 아치부재의 단면은 다양하게 구성될 수 있으며, 일 예로서 상기 덮개블록과 접하는 면이 상기 지지블록과 접하는 면보다 너비가 크게 구성하여 강성면에서 더욱 유리한 구조를 갖도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 합성거더에는 길이방향으로 긴장재가 삽입되어 수평 및 수직방향으로 프리스트레스를 도입할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 합성거더의 받침부 상부에는 보행자나 차량의 통행이 가능한 바닥판 부재를 설치 할 수 있도록 지지틀이 더 구성됨이 타당하다.

한편, 본 발명에서는 아치교량 시공방법을 제시하고 있는 바, 본 발명의 아치교량 시공방법은 합성거더 제작 단계와; 바닥판 부재 설치 단계와; 합성거더 상부에 지지블록 설치 단계와; 아치부재 설치단계와;

합성거더 긴장 단계와; 아치부재 고정단계와; 합성거더 긴장 해제 단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 합성거더 제작단계에는 미리 솟음을 준 강재에 긴장재를 매설한 후 수직 하중을 인가한 상태에서 콘크리트부를 타설하여 합성거더에 프리플렉스를 도입 함과 동시에 아치부재와의 체결수단으로서 지지봉을 설치하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도 1 내지 도 8에 의해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 아치교량을 나타내는 측단면도이고, 도 2는 도 1에서 A-A부분의 절개 단면도이고, 도 3은 도 1에서 A-A부분의 분해사시도이고, 도 4a 및 도 4d는 본 발명의 일 구성인 강재를 나타내는 단면도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 구성인 아치부재를 나타내는 사시도 및 절개 단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 구성요소인 지지블록과 덮개블록을 나타내는 측단면도 및 사시도이고, 도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 아치교량의 시공방법을 나타내는 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 아치교량 시공방법을 나타내는 블록도이다.

본 발명은 합성거더(100)와 그 상부에 아치부재(400) 및 상기 합성거더(100)와 상기 아치부재(400)를 체결하는 블록(310, 320) 및 체결수단으로서 지지봉(500)으로 구성되는 아치교량에 관한 것이다.

우선 상기 합성거더(100)는 도 2 및 도 3, 도 4a 내지 도 4d에서 보는 바와 같이 하부플랜지(111)가 형성되며 상향 솟음이 인가된 강재(110)와, 상기 강재(110)의 외부에 타설되어 합성교량 중심방향으로 각각 받침부(120,123)가 형성되는 합성거더(100)가 양측에 구성되며, 상기 받침부(123)에 안치되는 바닥판 부 재(200)로 구성된다.

상기 강재(110)는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 "J"자형 및 "ㅗ"자형의 단면으로 구성되는 부재로서 도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이 교량 양측단에 설치되어 이하에서 설명할 콘크리트부(120)와 함께 합성거더(100)를 형성하여 바닥판 부재(200)를 지지하도록 하는 구성이다. "J"자형으로 구성되는 강재(110)는 하부플랜지(111)와 상부틀(112)로 구성되며, 세부적으로는 상기 상부틀(112)의 끝단에 상기 상부틀(112)과 직교하도록 판형상의 상부플랜지(113)가 부착되며 하부플랜지(111)에는 길이방향(교량에서 차량이동방향)으로 복수개의 체결봉(115)이 부착된다. 상기 상부플랜지(113)에는 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 이하에서 설명할 지지봉(500)이 체결되는데 이러한 체결은 다양한 공지기술을 사용할 수 있는 바, 일 예로 볼트결합(510)에 의한 체결이 가능하다. 상기 체결봉(115)은 이하에서 설명할 콘크리트부(120) 상에 노출되어 바닥판 부재(200)를 잡아주거나 지지틀(210)을 구성하는 경우 지지틀(210)을 체결하는 수단으로써 기능을 한다. 상기 체결봉(115)과 지지틀(210)의 체결도 공지기술을 사용할 수 있으며 볼트결합에 의한 체결도 가능함은 당연하다. 또한, 이러한 체결봉(115)의 구성에 의해 강재(110)와 콘크리트부(120)의 부착이 견고하도록 전단연결재의 기능도 수행하게 된다.

또한, 상기 강재(110)는 교량 너비가 큰 경우 도 4c 및 도 4d에서 보는 바와 같이 "ㅗ"자형의 단면으로 교량의 중앙에 설치되는 구조가 추가되는데 이러한 구조에서는 상부플랜지(111)가 상부틀(112)을 중심으로 양방향으로 구성되는 점이 상이할 뿐 타 구조는 도 4a 및 도 4b에 도시된 교량의 양측단에 설치되는 구조와 동일 한 구조를 가지게 된다.

또한, 상기 강재(110)는 양 단에 도 4b 및 도 4d에서 보는 바와 같이 전단보강틀(114)을 더 구성함으로써 전단에 대한 보강은 물론 아치부재(400)로부터의 압축을 받아 줄 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 합성거더의(100)의 제작순서는 상기 강재(110)에 미리 솟음을 준 후 상기 강재(110)에 수직하중을 준 상태에서 콘크리트부(120) 즉 상기 플랜지(111) 부분에 타설되는 1차 콘크리트부(121)를 인장력이 크게 작용하는 중앙부 먼저 타설한후 순차적으로 양단부까지 타설하고 상기 수직하중을 제거함에 의해 1차 콘크리트부(121)에 프리스트레스를 도입하는 프리플렉스 합성거더(100)로 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 프리플렉스 합성거더(100)로 구성함에 의해 합성교량(10)의 형고를 낮출 수 있게 되는 것이다.

상기 합성거더(100)는 1차 큰크리트부(121)에 의해 받침부(123)가 형성되며, 이러한 받침부(123)의 구성으로 바닥판 부재(200) 또는 지지틀(210)이 안치되어 합성교량(10)이 구성된다.

상기 합성거더(100)는 강재(110)의 형상에 콘크리트부(120)가 타설된 구성으로써 상기 1차 콘크리트부(121)를 타설한 후에 상기 상부틀(112)부분에 2차 콘크리트부(122)가 타설되어 상부지지부(124)가 형성된다. 상기 2차 콘크리트부(122)는 상부플랜지(113)에 지지봉(500)이 체결된 상태에서 타설되는 구성으로 이러한 구성에 의해 지지봉(500)이 견고하게 합성거더(100)에 부착된 상태가 되는 것이다.

상기 합성거더(100)는 각각 양단에 돌출된 전단보강부(130)가 구성되는데 상 기 전단보강부(130)는 상기에서 언급한 전단보강틀(114)과 상부틀(112)이 일체로 형성되고 상부플랜지(113)는 전단보강틀(114) 양측에 반쪽씩 부착되어 형성되는 구성으로써 그 내부에는 보강 플랜지가 아치 접속부 및 하부 받침 지지부등 응력 전달이 원활 하도록 충분하게 부착하여 배치하여야 한다. 이러한 전단보강부(130)에 의해 합성거더(100)의 양단에 전단이 보강되는 것이다. 또한, 상기 전단보강부(130)의 일단은 경사면(131)을 형성하는데 상기 경사면(131)을 따라 합성거더(100) 중앙부로부터 연속성을 갖는 일체형 상부플랜지(113)를 설치하여 아치부재(400)와 체결이 용이하도록 할 뿐만 아니라 아치부재(400)로부터 압축을 받아 줄 수 있도록 구성되는 것이다. 이렇게 합성거더(100)의 양단에서는 전단보강부(130)를 구성하되 경사면(131)과 연이어 높이가 낮은 상부지지부(124)가 구성됨으로써 전체적으로 자중이 감소되는 것이며 이러한 자중감소는 시공중 이동,설치등 시공성을 용이하게 한다.

또한, 상기 합성거더(100)에는 길이방향으로 긴장재(140)가 삽입되어 수평방향으로 프리스트레스를 도입할 수 있음은 물론 상기 긴장재(140)의 긴장의 해제에 의해 이하에서 설명할 지지블록(310) 및 덮개블록(320)에 수직방향으로 프리스트레스를 도입할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 바닥판 부재(200)는 공장에서 기 제작된 철근콘크리트로 구성된 슬래브, 목재, 철재 등 다양하게 구성될 수 있으며 바닥틀(210)을 이용 철근조립 후 콘크리트를 현장타설 할 수도 있는 바, 허용 하중 등을 고려하여 선택적으로 구성할 수 있다.

또한, 상기 바닥판 부재(200)는 도면에 도시된 바는 없으나 합성거더(100) 양단부 즉 전단보강부(130) 위치에서는 합성거더(100)가 서로 구속될 수 있도록 받침부(123)와 받침부(123) 사이를 프리캐스트 콘크리트나 현장타설 콘크리트 즉 가로보를 통해 서로 연결하여야 하며 이때 바닥판 부재(200)도 일괄로 설치 되어 합성거더(100) 양단부가 강하게 결속 되어야 한다. 이때 강봉이나 철근을 상기 가로보 내부에 삽입하여 받침부(123)끼리 연결하는 인장재 역할을 수행 하므로 써 격자구조의 안정적인 합성교량을 형성하게 된다.

상기 가로보는 합성거더(100) 양단부를 연결하는 구서이며 단부를 제외한 중앙부에도 가로보를 적용하여야 한다. 다만 중앙부에는 가로보를 대신해서 강봉 및 철근으로만 받침부(123)끼리 연결하여 인장재로서의 역할을 수행하게 할 수 있다.

상기 지지틀(210)의 모서리 부분에는 돌출단(211)이 형성되어 상부 지지부(124)와 접하도록 구성됨으로써 시공 후 지지틀(210) 상부에 바닥판 부재(200)에 변형이 발생하는 경우에 이를 잡아 줄 수 있도록 구성된다.

한편 본 발명에서는 상기 합성거더(100)의 상부에 아치부재(400)가 체결되는 구조를 제시하는데, 이러한 구조로 상기 합성거더(100) 상부에 복수의 지지블록(310)과, 상기 지지블록(310) 상부 안치되며 내부에 콘크리트가 충진되는 한 쌍의 아치부재(400)와 상기 지지블록(310)을 덮는 덮개블록(320)과, 상기 지지블록(310)과 상기 덮개블록(320)을 체결하는 체결수단을 제시한다.

상기 지지블록(310)은 도 1 등에서 보는 바와 같이 교대 및 교각과 같은 하부구조(1) 상부에 시공되는 합성거더(100)의 길이방향(길이방향은 교량에 있어 사 람 또는 차량 등이 지나는 방향을 의미함.)의 상단에 형성되는 것으로써 더욱 상세히는 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이 기둥형상으로 그 단면은 사각형상을 제시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 원형 등 다양하게 구성될 수 있다.

상기 지지블록(310)은 콘크리트부(120)의 상부지지부(124) 상부에 체결되는 구조로써 그 재질을 철근콘크리트로 구성하는 경우 거푸집 및 철근을 배근하고 콘크리트를 타설함으로써 지지블록(310)을 시공할 수 있으나 더욱 바람직하게는 공작제작에 의해 프리캐스트 블록으로 현장에서는 단순 조립에 의해 시공하는 것이 타당하다. 상기 지지블록(310)은 이하에서 설명할 지지봉(500)이 관통하는 관통공(312)이 형성되며 상면에 아치부재(400)가 안치되는 안치홈(311)이 형성된다.

상기 안치홈(311)은 지지블록(310)의 위치에 따라 아치부재(400)의 다양한 형상에 맞춰 경사가 형성되어야 바람직 할 것이며 이렇게 구성됨으로써 지지블록(310)의 상부에 아치부재(400)가 견고하게 안치됨에 따라 합성거더(100)와 아치부재(400)가 일체로 거동하는 교량으로서의 기능을 발휘한다.

상기 아치부재(400)는 긴 봉 형상으로 그 내부에 콘크리트(470)가 충진되는 구성으로서 그 단면은 도 5a에서 보는 바와 같이 원형으로 구성할 수도 있으나, 도 5b에서 보는 바와 같이 덮개블록(320)과 접하는 면(450)이 상기 지지블록(310)과 접하는 면(460)보다 너비가 크게 구성할 수도 있다. 즉 상면이 넓고 하면이 좁은 역사다리꼴 형상, 역삼각형 형상 등으로 구성하는 것이다. 이렇게 아치부재(400) 단면이 도 5b와 같이 구성됨으로써 아치부재(400)가 설치되는 높이를 높이는 효과가 있게 하는 것이며 이렇게 높이를 높이는 효과에 기인하여 "I"값이 커지는 효과 가 있는 것이므로 강성면에서 유리함이 있는 것이다. 상기 아치부재(400)의 재질은 강으로 구성될 수 있으나 경우에 따라 다양하게 그 재질을 선택할 수 있으며, 일 예로 부식성 환경 하에서는 내부식성 및 연성능력을 가진 FRP로 구성할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 FRP는 보강재료를 첨부하여 CFRP(Carbon), AFRP(Aramid),GFRP(Glass) 등을 사용하여 현장 시공여건에 맞는 재료를 선택적으로 사용함이 타당하며 또한 부수적으로 상기 FRP 등을 사용함에 의해 자중을 감소시켜 시공을 용이하게 할 수 있는 기능을 발휘한다.

상기 아치부재(400)는 도 5a에서 보는 바와 같이 내부에 중공을 형성하며 상기 중공과 연통하도록 아치부재(400)의 양단부에 주입공(410)이 형성되며 상기 중공에 콘크리트(470)가 충진되는 것이 바람직하다. 따라서 아치부재(400)를 설치한 후에 주입공(410)을 통해 콘크리트(470)를 주입하여 상기 중공을 충진하게 되는 것이다. 또한, 상기 주입공(410)에 콘크리트(470)의 충진이 완료되는 경우에는 덮개(420)를 이용하여 상기 주입공(410)을 밀폐하도록 구성된다. 상기 덮개(420)는 다양하게 구성될 수 있으나 도 5a에서 보는 바와 같이 볼트로 구성하여 주입공(410)을 개폐하도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 주입공(410)을 통해 콘크리트(470)가 완전히 충진되었는지 여부를 판단할 필요가 있을 것인데 이를 위해서 상기 아치부재(400) 중앙부에는 관통공(430)을 구성하여 콘크리트(470) 충진 시 중공 내부에 공기를 빼내고 상기 관통공(430)에 콘크리트(470)가 노출되는 시점에서 상기 관통공(430)을 덮개(440)로 밀폐하도록 구성된다. 상기 덮개(440)의 경우에도 볼트로 구성할 수 있다. 이렇게 콘크리트(470)가 충진 된 아치부재(400)에 의해 강 으로만 아치부재를 구성하는 경우보다 단면이 감소되고 재료비가 절감되며 시공이 용이하게 되는 것이다.

상기 덮개블록(320)은 도 1 등에서 보는 바와 같이 상기 지지블록(310) 각각의 상단에 아치부재(400)를 사이에 두고 설치되는 구성으로써 더욱 상세히는 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이 상기 지지블록(310) 보다 높이가 낮은 기둥형상으로 그 단면은 사각형상을 제시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 원형 등 다양하게 구성될 수 있다. 상기 덮개블록(320)은 상기 지지블록(310) 상단에 부착되는 구조로서 이하에서 설명할 지지봉(500)이 관통하는 관통공(322)이 형성되며 하면에 상기 아치부재(400)가 안치되는 안치홈(321)이 형성된다. 상기 안치홈(321)은 지지블록(310)에 형성된 안치홈(311)과 대향하는 형상으로 지지블록(310)과 덮개블록(320)이 접하여 각각의 안치홈(311, 321)에 의해 상기 아치부재(400)가 견고하게 안치되는 것이다. 따라서 상기 안치홈(321)의 경우도 덮개블록(320)이 위치에 따라 아치부재(400)의 형상에 맞춰 경사가 형성되어야 바람직 할 것이며 이렇게 구성됨으로써 지지블록(310) 및 덮개블록(320)의 사이에서 상기 아치부재(400)가 견고하게 안치될 수 있는 것이다. 상기 덮개블록(320)의 경우도 공장제작에 의한 프리캐스트 블록을 사용하여 현장에서는 단지 조립시공에 의해 마무리 시공을 할 수 있도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 본 발명에서는 상기 지지블록(310), 상기 덮개블록(320) 및 상기 지지블록(310)과 상기 덮개블록(320) 사이에 안치되는 아치부재(400)를 체결하는 수단으로써 상기 합성거더(100)에 부착되고 상기 지지블록(310)과 상기 덮개블록(320) 을 관통하면서 즉 각각의 관통공(312, 322)을 관통하면서 상기 덮개블록(320)의 상단에 고정되는 지지봉(500)이 제시된다. 상기 지지봉(500)은 PS강선, PS강봉 등이 사용될 수 있고 합성거더(100)에 수직으로 부착되는데 이러한 부착은 상기 강재(110)의 상부플랜지(113)에 체결이 된 상태에서 2차 콘크리트부(122)가 타설되어 상부지지부(124)가 형성됨으로써 상기 지지봉(500)이 합성거더(100)에 부착이 되는데 상기 상부플랜지(113)에 상기 지지봉(500)의 체결은 일 예로 볼트결합(510)에 의해 체결될 수 있다. 또한 상기 지지봉(500)이 덮개블록(320) 상면에서의 부착도 일 예로서 볼트결합(510)에 의해 체결될 수 있다. 상기 지지봉(500)의 수는 각각의 지지블록(310) 및 덮개블록(320) 당 그 부착의 견고성 및 도입할 프리스트레스를 고려하여 다양하게 구성될 수 있는 바 도 6b에서는 지지봉(500)이 4개가 구성된 일 예가 제시되고 있다.

한편, 본 발명에서는 아치교량 시공방법을 제시하고 있는 바, 도 7a 내지 도 7g 및 도 8에 의해 본 발명의 아치교량 시공방법을 설명한다.

우선 도 7a에 도시된 바와 같이 하부구조 상부에 합성거더(100) 제작 단계(S1)을 갖는다. 이 단계에서는 상기 강재(110)에 솟음을 인가한 상태에서 상기 강재(110)를 설치한 후 필요한 철근을 배근하고 긴장재(140)를 장착한다. 그 후에는 강재(110)에 콘크리트부(120)를 타설하는데 강재(110)에 수직하중을 인가한 상태에서 중앙부부터 양단부로 1차 콘크리트부(121)를 타설하고, 1차 콘크리트부(121)가 타설되면 수직하중을 제거한다. 상기 합성거더(100)를 현장 운반하여 교대 및 교각 등의 하부구조 상부에 합성거더(100)를 거치함으로써 프리플렉스가 도입된 합성거더(100)의 설치가 완성된다.

그 다음으로 도 7b에 도시된 바와 같이 바닥판 부재(200) 설치 단계(S2)를 갖는다. 상기 S1단계에서 완성된 합성거더(100)에 의해 형성되는 받침부(123)에 바닥판부재(200)를 설치하는데 이 단계에서 상기 합성거더(100)끼리 단부 가로보로 서로 연결하고 지지틀(210)을 설치하면서 바닥판 타설과 2차 콘크리트부(122)의 타설을 병행 한다. 이때 합성거더(100) 외부로 돌출된 지지봉(500)을 설치한 후 2차 콘크리트부(122)를 타설하여야 한다. 또한 현장타설을 제외한 바닥판은 별도로 2차 콘크리트부(122)를 타설하여야 한다. 상기 바닥판 부재(200)를 현장타설로 설치하기 위해서는 상기 받침부(123) 상부에 지지틀(210)을 우선 설치하고 그 다음으로 상기 지지틀(210) 상부에 바닥판 부재(200)를 설치할 수 있다. 이때 상기 지지틀(210)은 바닥판의 거푸집 역할과 바닥판의 인장재 역할을 동시에 수행한다. 따라서 상기 지지틀(210)은 상기 합성거더(100) 외부로 돌출된 체결봉(115)에 나사결합 등을 통해 체결하여야 한다.

그 다음으로 도 7c에서 보는 바와 같이 합성거더(100) 상부에 지지블록(310) 설치 단계(S3)를 갖는다. 이 단계에서는 상기 지지블록(310)에 형성된 관통공(312)을 관통하도록 합성거더(100) 외부로 돌출된 지지봉(500)을 삽입한다.

그 다음 단계로서 도 7d에서 보는 바와 같이 아치부재(400) 설치단계(S4)를 갖는다. 이 단계에서는 아치부재(400)의 양단을 힌지체결 또는 고정체결로 합성거더(100) 양단에 형성된 경사면(131)에 설치하고, 지지블록(310)의 상부에 아치부 재(400)를 안치한다.

그 다음으로 도 7e에서 보는 바와 같이 합성거더 긴장 단계(S5)를 갖는다. 이 단계에서는 합성거더(100)에 기 구성된 긴장재(140)를 긴장함으로써 합성거더(100)에 솟음을 주는 단계이다. 이렇게 합성거더(100)에 솟음을 줌으로써 합성거더(100)와 아치부재(400)가 연결되는 다음 단계(S6)에서 지지봉(500), 지지블럭(310) 및 덮개블럭(320)에 의해 아치부재(500)를 고정하는데 있어서 각각의 지지봉에 무리한 인장력이 발생하지 않도록 할 수 있다.

그 다음으로 도 7f에서 보는 바와 같이 아치부재(400) 고정단계(S6)를 갖는다. 이 단계에서는 상기 지지블럭(310)과 그 상부에 안치된 아치부재(400) 상부로 덮개블럭(320)을 설치하는데 상기 덮개블럭(320)에 형성된 관통공(322)을 관통하도록 지지봉(500)을 관통시키고 덮개블럭(320) 상부에서 나사결합(510)을 통해 지지봉(500)을 덮개블럭(320)에 체결한다. 상기 S5단계에서 솟음을 줌으로써 상기 덮개블럭(320)을 아치부재(400) 상부에서 지지봉(500)을 통해 체결이 용이하게 되는 것이다.

최종적으로 도 7g에서 보는 바와 같이 합성거더 긴장 해제 단계(S7)를 갖는다. 상기 S5단계에서 긴장한 긴장재(140)를 인가된 인장력의 일부 또는 전부에 긴장을 해제하는 단계를 갖는 것이다. 이렇게 함으로써 자연스럽게 교각상판(10)이 원위치 또는 어느 정도의 수평방향 프리스트레스가 필요한 경우 원위치 방향으로 이동을 하고 이와 동시에 자연스럽게 복수의 지지봉(500)에 인장이 부여되어 결국 각각의 지지봉(500)에는 동일하게 인장력이 부여된다. 이렇게 지지봉(500)에 인장 력이 부여됨으로써 지지블록(310) 및 덮개블록(320)에 프리스트레스 즉 압축력이 발생하며 이러한 압축력은 추가 하중에 대한 아치부재(400)의 내하력을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

이상 설명된 내용은 본 발명의 실시예에 의하여 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서에 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 교각상판의 형고를 낮추면서도 교량을 장경간으로 구성할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 아치교량의 시공이 동바리 등의 지지보가 없이도 교량상부를 순차적으로 일괄가설 할 수 있으므로 지간이 긴 교량에서도 시공이 용이한 장점이 있다.

세째, 합성거더를 아치부재와 연결하면서 하로교의 형상을 가지므로 바닥판 부재 하면에는 돌출된 받침부만이 있어 형하공간에 제약이 있는 하천, 도심지등 기존의 교량의 설치가 어려운 곳에서도 설치가 가능한 장점이 있다.

네째, 압축을 받는 아치부재에 콘크리트를 충진하고 지지블록 및 덮개블록에 의해 합성거더와 강하게 결합됨에 따라 아치부재의 단면을 줄일 수 있는 장점이 있다.

다섯째, 합성거더는 양단부에만 전단보강부를 구성함으로써 자중을 감소시킴으로써 운반 및 크레인에 의한 현장거치 시 시공이 용이하며 아치부재 또한 콘크리트를 충진시킴으로써 그 자중을 줄일 수 있어 현장 시공이 용이한 장점이 있다.

Claims (11)

1. 합성거더과 그 상부에 아치부재로 구성되는 아치교량에 있어서,

   상기 합성거더는 하부에 플랜지가 형성되며 상향 솟음이 인가된 강재와, 상기 강재의 외부에 타설되며 중심방향으로 각각 받침부가 형성되는 콘크리트부로 구성된 합성거더가 양단에 구성되며, 상기 받침부에 안치되는 바닥판 부재로 구성됨을 특징으로 하는 아치교량.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 합성거더에는 복수의 지지블록과; 상기 지지블록 상부 안치되며 내부에 콘크리트가 충진되는 아치부재와; 상기 지지블록을 덮는 덮개블록과; 상기 지지블록과 상기 덮개블록을 체결하는 체결수단;으로 구성됨을 특징으로 하는 아치교량.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 체결수단은 상기 강재에 부착되고 상기 지지블록과 상기 덮개블록을 관통하면서 상기 덮개블록의 상단에 고정되는 지지봉으로 구성됨을 특징으로 하는 아치교량.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 합성거더는 각각 양단에 돌출된 전단보강부를 구성하고 상기 전단보강부의 일단은 상기 아치부재가 체결되도록 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 아치교량.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 아치부재는 양단에 형성된 주입공과 상기 주입공을 개폐하는 덮개로 구성됨을 특징으로 하는 아치교량.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 아치부재의 중앙부에는 관통공을 구성하고 상기 관통공을 개폐하는 덮개로 구성됨을 특징으로 하는 아치교량.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 아치부재는 상기 덮개블록과 접하는 면이 상기 지지블록과 접하는 면보다 너비가 크게 구성됨을 특징으로 하는 아치교량.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 합성거더에는 길이방향으로 긴장재가 삽입됨을 특징으로 하는 아치교량.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 합성거더의 받침부 상부에는 지지틀이 더 구성됨을 특징으로 하는 아치교량.
10. 아치교량 시공방법에 있어서,

    합성거더 제작 단계와;

    바닥판 부재 설치 단계와;

    합성거더 상부에 지지블록 설치 단계와;

    아치부재 설치단계와;

    합성거더 긴장 단계와;

    아치부재 고정단계와;

    합성거더 긴장 해제 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 아치교량 시공방법.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 합성거더 제작단계에는 미리 솟음을 준 강재에 긴장재를 매설한 후 수직 하중을 인가한 상태에서 콘크리트부를 타설하고 지지봉이 설치되는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 아치교량 시공방법.

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