KR20090045825A - 에이취형 단면의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 H형 단면의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재를 병렬로 순차적으로 결합시켜 이루어진 교량상판이 직접 교대/교각 상부에 지지되도록 설치하여 주형(Girder)을 포함한 하부지지구조물이 필요 없는 채널브리지에 관한 것으로서, 상기 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재로서 최적화된 H형 단면형태를 채택함에 따라 구조적 안정성 및 세그먼트 자중의 감소를 기대할 수 있어 보다 효율적인 채널브리지 형태의 교량시공이 가능함과 더불어 그 사용성 및 적용성을 증진시켜 횡방향 폭이 큰 채널브리지 제작 및 시공이 가능하게 된다.

채널브리지, 측면빔, 횡방향 폭

Description

에이취형 단면의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재{WITH H-TYPED CROSS SECTION MEMBER FOR CHANNEL BRIDGE}

본 발명은 H형 단면의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 복수개의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재를 병렬로 순차적으로 결합시켜 이루어진 교량상판이 직접 교대/교각 상부에 지지되도록 설치하여 주형(Girder)을 포함한 하부지지구조물이 필요 없는 방식으로 교량을 시공할 수 있는 채널브리지에 관한 것이다.

주형(거더, GIRDER)의 설치 없이 하로교 방식으로 교량상판을 프리캐스트 세그먼트부재를 병렬로 순차적으로 결합시켜 완성시키는 종래의 교량시공공법과 관련하여 채널브리지(Girder Bridge)가 소개되어 있다.

상기 채널브리지(C) 전체적인 설치사시도를 도시한 것이 도 1a이며, 채널브리지용 세그먼트(10)의 단면형태를 도시한 것이 도 1b이다.

통상적으로 오버패스브리지(Over-Pass Bridge)는 도로 위를 횡단하는 교량을 의미한다. 이러한 오버패스브리지는 시공 중 횡단되는 도로 상부에 설치되기 때문에 오버패스브리지 시공 중 형하 공간을 잠식하면 교통에 큰 방해가 될 수 있 어 시공 상 많은 제약이 따르게 되어 필요한 형하 공간을 시공 중 및 완공상태에서도 충분히 확보할 필요가 있다

이러한 요구를 충족시킴과 더불어 횡단되는 도로에서 오버패스브리지에 의하여 운전자의 시야가 방해받지 않으면서도, 신속하게 시공할 수 있는 교량시공방법으로서 소개된 것이 바로 채널브리지(Channel Bridge, 미국특허 제 5577284호)이다.

상기 채널브리지(C)는 도 1b와 같이 길이방향으로 연장된 빔으로서 측면상부 바깥쪽으로 플랜지부(1)가 돌출되어 형성되며 내면벽은 파라펫 벽면(2)으로 형성되어 서로 대향되도록 설치된 양 측면빔(11); 및 상기 측면빔(11) 안쪽 하부 사이에 길이방향으로 연장된 데크슬래브(12)로 형성된 동일단면 형태의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(10)를 도 1a와 같이 병렬로 복수 개 결합시켜 완성시킨 교량이다.

이때, 상기 측면빔(11) 내부 상부/하부에는 길이방향 PC 강선(13)이 예컨대 포스트 텐션 방식으로 긴장 후 정착되도록 매설되어 있고, 데크슬래브(12) 하부 및 측면빔(11) 하부에도 횡방향 PC 강선(14)이 더 매설되어 통상 공장제작 단계에서 미리 긴장 후 정착된다.

상기 데크슬래브(12)의 표면상부에는 포장층(15)이 형성되고, 상기 포장층(15) 위로 차량이 통과하게 된다.

이러한 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(10)는 타 교량방식과 비교하여 슬림화된 단면구조형태를 취하게 되며, 형하 공간을 시공 중이라도 잠식하지 않아 횡단되는 도로의 통제가 거의 필요 없고,

프리캐스트 제작방식을 이용하기 때문에 품질관리가 뛰어날 뿐만 아니라, 현장에서는 세그먼트를 기계적으로 신속하게 결합시키는 것만으로 시공이 가능하여 공기단축 등을 통한 경제적인 오버패스브리지를 제공할 수 있게 된다.

이러한 장점을 가진 채널브리지는 측면빔과 데크슬래브만을 포함하여 구성되기 때문에 차량 등에 의한 작용하중을 측면 빔(11)이 거의 부담하는 단면구조 형태를 가지게 된다.

또한 측면빔(11)은 일종의 방호벽 역할도 해야 하기 때문에 요구되는 최소한의 높이가 확보되도록 설계되고 지지하중을 고려하여 측면 빔의 폭도 정해지게 된다.

이러한 측면빔(11)을 공장에서 제작하고, 시공현장에 운반 한 후, 미리 시공된 교대, 교각에 설치하기 위해서, 현장에서는 한쪽 교대 측으로부터 다른 교대 또는 교각으로 런칭 시키는 방식의 가설시스템을 설치하게 되고, 이러한 가설시스템에 지지되어 런칭 되도록 측면빔의 상부 측면에는 바깥쪽으로 플랜지부(1)가 돌출되도록 형성된다.

나아가 측면빔의 내벽면(2)은 파라펫벽(Parapet Wall)으로 처리되어 방호벽으로서 역할을 수행할 수 있도록 하고 있고, 파라펫벽 아래쪽에는 세그먼트콘크리트의 시공이음 상 자연스럽게 형성된 하방 경사진 내면 헌치부가 형성되어 있으며, 측면빔의 외벽면은 경사져 형성되고, 데크슬래브(12) 상부면과 상기 헌치부의 하부까지 포장층(15)이 형성되게 된다.

이로서 채널브리지를 구성하는 세그먼트는 전체적으로 U형 단면형태를 가지게 되며, 제작 및 가설의 시공성 및 제작비 절감을 위하여 동일한 단면형태로 공장에서 미리 제작되어 차량으로 통상 현장에 운반됨으로서 현장에서 도 1a와 같이 복수의 세그먼트(10)가 서로 병렬로 결합되어 설치되게 된다.

하지만, 이러한 채널브리지는 구조적으로 측면빔이 주로 하중을 받고 데크슬래브(12)는 형하 공간 확보 등을 위하여 두께를 얇게 형성시키는 단면설계를 따르기 때문에 그 횡방향 폭을 크게 확보해야 할 경우에 있어서는 그 적용성에 한계가 있을 수밖에 없었다.

이에, 폭원(횡방향 폭)이 넓은 채널브리지를 설계할 필요가 있을 경우 즉 보다 횡방향 폭이 큰 채널브리지를 시공하기 위해서는

결국 측면빔(11)의 단면 및 높이를 크게 할 수 밖에 업는데 이럴 경우 측면빔의 높이가 커져 주행 차량의 운전자가 확보할 수 있는 시야가 확보되지 않아 사용성이 떨어질 수밖에 없고, 데크슬래브 두께를 증가시켜야 필요가 있을 경우 채널브리지의 자중이 커질 수밖에 없기 때문에 운반비 비중이 큰 채널 브지지 시공에는 바람직하지 않다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 종래의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재를 제작함에 있어서, 보다 큰 횡방향 폭을 확보하여 그 적용성을 확장시킬 수 있도록 하되, 채널브리지의 장점인 운전자의 주행 시야 공간 확보에 영향을 끼치지 않으면서도 형하 공간의 잠식이 없고 그 자중 증가를 최적화시켜 보다 효율적인 채널브지지용 프리캐스트 세그먼트부재를 제공함을 제공하고자 하는 기술적 과제로 한다.

본 발명의 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은

첫째, 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재의 데크슬래브의 형성 위치를 측면빔 하부 저면 사이에 형성시켜 전체적으로 U형 단면으로 제작하는 것이 아니라, 데크슬래브를 측면빔 하부 저면 상부로 이동시켜 전체적으로 H형 단면으로 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재가 제작되도록 하였다.

이에, 횡방향 폭(폭원)이 큰 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재의 경우 측면빔의 단면크기 및 높이가 커지는 경우라도 데크슬래브가 측면빔 하부 저면 상부에 있으므로 운전자는 측면빔의 높이에 의한 시야가 방해되지 않도록 할 수 있게 되고, 형하공간의 잠식이 없게 되도록 하였다.

둘째, 횡방향 폭(폭원)이 큰 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재는 데크슬래브의 폭이 넓어진다는 점을 고려하여 데크슬래브 저면에 횡방향 리브를 더 형성시켜 데크슬래브의 구조적 안정성이 증가될 수 있도록 하여 효율적인 단면설계 가 가능하도록 하였다.

셋째, 횡방향 폭(폭원)이 큰 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재에 있어서, 상기 횡방향 리브에 긴장재를 설치함으로서 효과적인 데크슬래브 단면 설계가 가능하게 되며 이는 데크슬래브의 두께 증가를 요구하지 않으므로 횡방향 폭(폭원)이 큰 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재의 제작 및 시공이 가능하도록 하여 채널브리지의 사용성 및 적용성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명에 의한 교량시공방법에 의하여

교량상판을 공장 제작하므로 교량 공사기간을 대폭 단축할 수 있어 공사비 절감이 가능하게 되며, 품질관리를 철저하게 할 수 있어 내구성 및 사용성이 뛰어난 교량시공이 가능하게 되고, 가설 중에도 형하공간 제약에 따른 교통통제의 필요성이 없어 시공성이 뛰어나며, 타 교량 형식에 비해 매우 슬림한 교량시공이 가능하여 개방감이 우수하고, 하부구조물의 형식이 자유로운 채널브리지를 이용함에 있어서,

최적화된 세그먼트 H형 단면형태를 채택함에 따라 구조적 안정성 및 세그먼트 자중의 감소를 기대할 수 있어 보다 효율적인 채널브리지 형태의 교량시공이 가능함과 더불어 그 사용성 및 적용성을 증진시켜 횡방향 폭이 큰 채널브리지 시공이 가능하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위 에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재를 그 시공방법을 기준으로 도면에 도시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 물론 시공방법은 경우에 따라 달라질 수 있으나 본 발명에서는 아래와 같은 시공방법을 기준으로 설명하기로 한다.

이에 먼저, 도 2와 같이 양 측에 교대(100) 또는 교대 사이에 교각을 먼저 시공하게 된다.

본 발명에 의한 채널브리지 시공은 교대 또는 교각 위에 별도로 주형(Girder)을 설치하지 않고, 교량상판을 가설하기 때문에 별도의 주형설치 작업공정이 배제되어 보다 신속한 교량가설이 가능하게 된다.

다음으로는 교대 또는 교각 양 측방으로 가설기둥빔(210)을 다수 이격시켜 설치하게 되는데 상기 가설기둥빔으로는 I형 또는 H형 빔을 이용할 수도 있고, 다른 적층된 프레임 조립체를 이용할 수도 있다.

이러한 가설기둥빔(210) 상부에는 교량 전장(L)에 걸쳐 상부면에 미끄럼판이 형성된 길이방향가설빔(220)이 설치된다.

상기 길이방향가설빔(220)의 구체예로서 상부플랜지, 복부(WEB) 및 하부플 랜지로 구성된 H형 빔을 이용할 수 있으며, 상기 상부플랜지 상부면에는 태프론 재질의 미끄럼판이 부착되어 후술되는 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재의 플랜지부가 슬라이딩되어 길이방향가설빔(220)을 따라 세그먼트가 용이하게 이동될 수 있도록 한다.

본 발명에서는 상기 가설기둥빔(210) 및 길이방향가설빔(220)을 포함하여 가설시스템(200)이라 한다.

다음으로는 본 발명의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)를 공장에서 제작하고, 현장에 운반한 후 가설시스템(200)을 이용하여 상기 세그먼트를 가설하게 된다.

상기 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)를 도시한 도 3a 및 도 3b를 기준으로 하면, 기본적으로

길이방향으로 연장된 빔으로서 측면상부 바깥쪽으로 플랜지부(311)가 돌출되어 형성되며 내면벽은 파라펫벽면(312)으로 형성되어 서로 대향되도록 설치된 양 측면빔(310); 상기 측면빔 안쪽 하부 사이에 길이방향으로 연장된 데크슬래브(320)로 형성되도록 한다.

이때, 예컨대 동일한 단면적 및 단면2차 모멘트를 가지는 측면빔 단면형태를 정함에 있어서, 상기 측면빔 내면벽인 파라펫벽의 벽면각도 및 상기 측면빔 외벽면의 벽면각도를 15°이하로 형성되도록 제작함이 바람직하다.

이러한 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)는 상기 측면빔 및 데크슬래브 내부에 길이방향으로 PS 강선과 같은 긴장재가 매설되어 긴장 후 정착되도 록 한다.

이때, 중요한 것은 상기 데크슬래브(320)의 형성 위치이다.

즉, 상기 데크슬래브(320)는 측면빔(310)의 저면으로부터 상방으로 이격된 높이에 형성되어 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300) 횡방향 단면이 H형 단면으로 형성되도록 한다.

개략 4차선을 확보할 수 있는 채널브리지를 시공하려고 했을 때, 그 횡방향폭은 20M 이상이 되어야 한다.

이러한 횡방향 폭을 가지는 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)는 데크슬래브(320)의 횡방향폭도 커져야 하지만, 작용하중에 대항 저항단면을 가지기 위해서는 측면빔(310)의 단면크기 및 높이도 함께 커지도록 설계해야 한다.

하지만 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)는 위에서 살펴본 것과 같이, 측면빔의 구조적으로 보다 큰 하중을 부담하도록 설계되기 때문에 측면빔의 높이가 커질 경우 차량 운전자의 전방 등, 시야 확보가 매우 어렵게 된다.

이는 채널브리지의 장점을 저해하는 요인이 되어 채널브리지의 사용성을 떨어뜨리는 요인이 될 수밖에 없다.

이에 본 발명에서는 설사 측면빔(310)의 형성 높이가 커지더라도 데크슬래브(320)의 형성위치를 상방으로 이동시켜 채널브리지의 장점을 그대로 살리면서 측면빔의 단면크기 및 높이 조정에 영향일 없도록 한 것이다.

도 3a의 경우에는 개략 지간(L=35M)일 때, 측면빔의 높이가 H=1.6M인 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)에 있어서, 데크슬래브(320)가 측면빔 하 부 저면으로부터 상방으로 이격 세팅된 상태를 도시한 것으로서

도 1b와 같이, 데크슬래브가 측면빔 하부 저면 사이에 형성되어 전체적으로 단면형상이 U형으로 형성되는 것이 아닌 H형 단면으로 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)가 형성되도록 하고 있음을 알 수 있다.

이에 데크슬래브(320)의 두께에는 변화가 없으면서도 그 세팅 위치가 높아져 결국 종래와 같이 차량 운전자에 있어 시야 확보가 충분히 가능해지도록 할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 데크슬래브(320)의 세팅 위치가 높아져 오히려 형하 공간은 더 크게 확보될 수 있음을 알 수 있다.

도 3b는 이러한 데크슬래브(320)의 형성 높이에 변함이 없어 그 저면에 횡방향 리브(321)가 더 형성되도록 할 수 있음을 보인 것이다.

이러한 횡방향 리브(321)는 빔 형태의 직육면체 부재로서 데크슬래브 형성 시 일체로 제작할 수 있는데, 이러한 횡방향 리브(321)에 의하여 데크슬래브는 평판 형태가 아닌 T형 단면 형태로 제작되어 구조적으로 평판 형태보다 보다 그 단면력을 증진시킬 수 있게 되어 횡방향 폭이 커진 데크슬래브(320)에 있어 구조적으로 매우 효율적인 단면 설계가 가능하게 된다.

이러한 횡방향 리브(321)는 세그먼트의 종방향 길이에 걸쳐 다수를 서로 이격시켜 형성시킬 수 있을 것이다.

나아가 이러한 횡방향 리브(321)도 일종의 빔 형태를 가지는 구조부재이므로 그 내부에 PS 강선과 같은 긴장재(400)를 매설하여 횡방향으로 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있다.

이때, 상기 긴장재는 데크슬래브로부터 이격된 배치되는 횡방향 리브에 배치되기 때문에 그 배치 위치에 의한 긴장재의 편심효과 때문에 보다 효과적인 프리스트레스 도입이 가능하도록 함을 알 수 있다.

또한, 데크슬래브는 슬래브판으로서 그 두께를 증가시키는 경우 그 자중 및 형하 공간의 감소를 초래할 수 있기 때문에 어느 정도 한계가 있을 수밖에 없다. 이에 긴장재를 데크슬래브에 매설하려고 해도 콘크리트 피복 두께 확보, 내부 철근의 간섭 등으로 인한 긴장재 설치가 용이하지 않을 수 있다.

이에 본 발명의 경우 데크슬래브의 형성 높이를 증가시키지 않도록 하면서, 그 저면에 형성시킨 횡방향리브(321)에 긴장재가 매설되도록 할 경우 필요로 하는 데크슬래브의 횡 방향 프리스트레스가 도입 가능하기 때문에 데크슬래브의 경량화를 가능하도록 하면서도 횡방향 폭이 큰 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)가 가능하게 됨을 알 수 있게 됨을 알 수 있다.

도 4a의 경우에는 개략 지간(L=40M)일 때, 측면빔의 높이가 H=2.1M인 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)에 있어서, 역시 데크슬래브(320)가 측면빔 하부 저면으로부터 상방으로 이격 세팅된 상태를 도시한 것으로서 도 3a와 비교하여 데크슬래브의 형성 위치가 다소 더 위로 세팅되도록 함을 알 수 있다.

이에 교량의 지간 및 측면빔의 높이가 커질 수 록 데크슬래브(320)의 세팅 위치가 상방으로 더 배치될 수 있음을 알 수 있다.

또한 도 4b에 의하면 이러한 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)에 도 데크슬래브(320)의 저면에 횡방향 리브(321) 및 긴장재(400)가 더 형성될 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이 도 3a, 도 3b 및 도 4a, 도 4b와 같은 H형 단면형태로 공장 제작되는 측면빔(310) 및 데크슬래브(320)로 구성된 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재(300)는 차량 등을 이용하여 현장에 운반하게 되고,

현장에서는 크레인등과 같은 양중장치를 이용하여 도 2와 같이 한쪽 교대 측에서 미리 설치된 가설시스템(200)의 횡방향가설빔(220) 위에 설치하되 세그먼트(300)의 플랜지부(311)가 횡방향가설빔(220)의 미끄럼판 위에 지지되도록 하게 된다.

이에 미 도시된 윈치 등을 이용하여 반때쪽 교대쪽으로 세그먼트(300)가 슬라이딩되면서 용이하게 이동되도록 하여 순차적으로 전장에 걸쳐 세그먼트(300)를 가설시키게 된다.

이때 각 세그먼트들은 전단키 및 홈에 의하여 서로 물려 결합되도록 하고, 에폭시를 이용하여 서로 병렬로 밀착 결합되도록 한다.

다음으로는 서로 결합된 프리캐스트 세그먼트 내부에 측면빔에 종방향(길이방향)으로 기 매설된 긴장재를 긴장 후 양 단부를 프리캐스트 세그먼트 최측단 단부면에 정착시켜 교량상판 전체에 압축 프리스트레스가 도입되도록 하여 교량시공을 완성하게 된다.

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 종래의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트를 이용한 채널브리지를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재를 이용한 채널브리지 시공 방법을 개략 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 H형 단면의 채널브리지를 일예를 도시한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 H형 단면의 채널브리지를 다른 예를 도시한 것이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100:교대 200:가설시스템

300:채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재

310:측면빔 320:데크슬래브

321:횡방향리브 400:횡방향 긴장재

Claims (4)

1. 길이방향으로 연장된 빔으로서 측면상부 바깥쪽으로 플랜지부가 연장 돌출되어 형성되며 내면벽은 파라펫 벽면으로 형성되어 서로 대향되도록 설치된 양 측면빔; 및 상기 측면빔 내측 사이에 길이방향으로 연장된 데크슬래브로 형성된 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재에 있어서,

   상기 데크슬래브는 측면빔의 저면으로부터 상방으로 이격된 높이에 형성되어 채널브리지 횡방향 단면이 H형 단면으로 형성되도록 한 H형 단면의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 데크슬래브 저면에는 횡방향으로 리브가 더 형성되어 데크슬래브와 횡방향 리브가 결합되도록 한 H형 단면의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 측면빔 내부 및 데크슬래브에는 길이방향으로 길이방향 긴장재가 더 매설되어 긴장 후 측면빔 단부면에 더 장착되도록 한 H형 단면의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재.
4. 제 2항에 있어서, 상기 측면빔과 데크슬래브를 횡방향으로 관통하는 횡방향 긴장재가 추가로 더 매설되어 긴장 후 정착되도록 하되, 상기 횡방향 긴장재는 횡방량 리브내부에 장착되도록 한 H형 단면의 채널브리지용 프리캐스트 세그먼트부재.

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