KR20180017677A - 곡선형 교량 및 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법 - Google Patents

곡선형 교량 및 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나 이상의 경간들로 시공되는 곡선형 교량 및 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법을 개시하고 있다. 곡률반경의 중심에 인접한 내측부와, 상기 내측부에서 외측으로 연장되는 외측부를 구비한 곡선형 플레이트와, 상기 외측부의 하단에서 연장되도록 제1 경간들이 연결되는 제1 복부와, 상기 제1 복부에 대응하도록 제2 경간들이 연결되며, 상기 내측부의 하단에서 연장되는 제2 복부와, 상기 제1 복부 및 상기 제2 복부에 대칭되도록 각각 배치되고, 상기 제1 경간 및 상기 제2 경간의 길이방향 중심에서 양단으로 상승하도록 연속적으로 배치되는 메인 강선와, 상기 제1 경간의 길이방향의 중앙부에 인접하거나 상기 제1 경간이 연결되는 연결부에 인접하게 배치되는 제1 비틀림 저항 강선 및 상기 제2 경간의 길이방향의 중앙부의 상부나 상기 제2 경간이 연결되는 연결부의 하부에 설치되는 제2 비틀림 저항 강선을 포함한다.

Description

곡선형 교량 및 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법{Curved bridge and Method for controlling the torsional rotation of thereof}
본 발명은 장치 및 제어 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 곡선형 교량 및 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법에 관한 것이다.
혼잡한 교통이나 경제적, 환경적 요인으로 인해 곡선형 교량의 사용은 더욱 많아지고 있다. 요즘 교량의 해석, 설계 및 시공기술의 향상으로 콘크리트 및 PS강선의 재료적 특성을 효과적으로 이용한 교량의 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 교량들은 PS강선의 긴장력을 효율적으로 이용함으로써 단면의 슬림화를 구현하고 있다.
도 7a는 종래의 곡선형 교량을 도시한 부분 사시도이다.
도 7a를 참조하면, 곡선형 교량(10)은 곡선형 플레이트(11), 복수개의 북부(12, 13) 및 PS강선(14)을 가진다. 그러나, 곡선형 교량(10)의 슬림화에 따라 강성이 저하되고, 진동 및 피로에 대한 저항성이 감소될 수 있다. 또한 단면을 구성하는 복부와 상부 플랜지가 얇아짐에 따라 비틀림 저항성 또한 감소된다. 따라서, 곡선형 교량(10)의 비틀림 거동에 대한 정확한 해석 및 제어가 요구된다.
일반적으로 박판 구조물에 대한 비틀림 거동해석은 순수 비틀림(pure torsion)과 ??비틀림(warping torsion) 거동 고려를 필요로 한다.
FCM(Free Cantilever Method) 공법 이나 ILM(Incremental Launching Method)공법을 사용하여 장 경간 곡선형 교량을 시공하는 경우에 처짐 제어와 함께 거더의 기하학적 비선형성으로 인해 발생하는 비틀림 모멘트가 초래하는 단면회전의 제어가 요구된다.
이러한 단면회전이 적절하게 제어되지 않는 경우에는 교각으로부터 내민보 형식으로 시공이 진행되는 두 거더 부분을 최종 일체화하는 과정에서 시간 종속적/독립적 비틀림 거동에 의해 두 거더의 연결부에 불일치가 발생하며, 과도한 비틀림력이 발생하여 구조적 안전문제를 초래한다.
또한 지속적인 비틀림 회전 거동은 장기적으로 교량의 초기 응력상태와 단면형상 및 지점 반력을 변화시켜 교량의 기대 수명을 단축시킬 수 있다.
본 발명은 곡선형 교량의 비틀림을 제어 할 수 있는 곡선형 교량을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 경간들로 시공되는 곡선형 교량에 있어서, 곡률반경의 중심에 인접한 내측부와, 상기 내측부에서 외측으로 연장되는 외측부를 구비한 곡선형 플레이트와, 상기 외측부의 하단에서 연장되도록 제1 경간들이 연결되는 제1 복부와, 상기 제1 복부에 대응하도록 제2 경간들이 연결되며, 상기 내측부의 하단에서 연장되는 제2 복부와, 상기 제1 복부 및 상기 제2 복부에 대칭되도록 각각 배치되고, 상기 제1 경간 및 상기 제2 경간의 길이방향 중심에서 양단으로 상승하도록 연속적으로 배치되는 메인 강선과, 상기 제1 경간의 길이방향의 중앙부에 인접하거나 상기 제1 경간이 연결되는 연결부에 인접하게 배치되는 제1 비틀림 저항 강선 및 상기 제2 경간의 길이방향의 중앙부의 상부나 상기 제2 경간이 연결되는 연결부의 하부에 설치되는 제2 비틀림 저항 강선을 포함하는 곡선형 교량을 제공한다.
또한, 상기 제1 비틀림 저항 강선은 상기 제1 복부의 아래 방향으로 비틀림에 대해서 저항하는 저항력을 생성하고, 상기 제2 비틀림 저항 강선은 상기 제2 복부의 위 방향으로 비틀림에 대해서 저항하는 저항력을 생성할 수 있다.
또한, 상기 제1 비틀림 저항 강선은 상기 제2 비틀림 저항 강선에 대해서 비대칭으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 경간 또는 상기 제2 경간은 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 거더이거나 강합성 거더일 수 있다.
또한, 상기 제1 복부와 상기 제2 복부 사이에 배치되는 제3 복부 및 상기 제3 복부와 상기 제2 복부 사이에 배치되는 제4 복부를 더 포함하고, 상기 제3 복부 및 상기 제4 복부는 대칭되도록 배치되는 상기 메인 강선이 배치되고, 상기 제3 복부는 상기 제1 비틀림 저항 강선이 상기 제1 복부와 대칭되게 배치되고, 상기 제4 복부는 상기 제2 비틀림 저항 강선이 상기 제2 복부와 대치되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 비틀림 저항 강선 또는 상기 제2 비틀림 저항 강선은 상기 제1 복부의 길이방향으로 나란하게 직선으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 비틀림 저항 강선은 상기 제1 경간의 길이방향의 중앙부에 인접하게 배치되고 아래로 오목한 제1 강선 및 상기 제1 경간이 연결되는 연결부에 배치되고 위로 볼록한 제2 강선 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제2 비틀림 저항 강선은 상기 제2 경간의 길이방향의 중앙부의 상부에 위로 볼록한 제3 강선 및 상기 제2 경간이 연결되는 연결부의 하부에 아래로 오목한 제4 강선 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 비틀림 저항 강선 또는 상기 제2 비틀림 저항 강선은 적어도 일부가 길이방향의 중심에서 플랫하게 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 적어도 하나 이상의 경간들 시공되는 곡선형 교량에 있어서, 곡률반경의 중심에 인접한 내측부와, 상기 내측부에서 외측으로 연장되는 외측부를 구비한 곡선형 플레이트와, 상기 외측부의 하단에서 연장되도록 제1 경간이 연결되는 제1 복부와, 상기 제1 복부에 대응하도록 제2 경간이 연결되며, 상기 내측부의 하단에서 연장되는 제2 복부와, 상기 제1 복부 및 상기 제2 복부에 대칭되도록 각각 배치되고, 상기 제1 경간 및 상기 제2 경간의 길이방향 중심에서 양단으로 상승하도록 연속적으로 배치되는 메인 강선과, 상기 메인 강선의 길이방향의 중심이나 단부에 설치되고, 상기 제1 복부 또는 상기 제2 복부의 비틀림에 대한 저항력을 생성하는 비틀림 저항 강선을 포함하는 곡선형 교량을 제공한다.
또한, 상기 제1 복부 및 상기 제2 복부는 상기 메인 강선이 대칭되게 배치되고, 상기 비틀림 저항 강선이 서로 비대칭되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 비틀림 저항 강선은 상기 제1 복부에 상기 메인 강선을 따라 배치되는 제1 비틀림 저항 강선 및 상기 제2 복부에 상기 메인 강선의 상부 또는 하부에 이격되어 배치되는 제2 비틀림 저항 강선을 구비할 수 있다.
또한, 상기 비틀림 저항 강선은 상기 제1 복부에 생성하는 제1 비틀림 저항력은 상기 제2 복부에 생성되는 제2 비틀림 저항력과 크기가 다르거나, 방향이 반대일 수 있다.
또한, 상기 비틀림 저항 강선은 상기 제1 복부에 배치되는 제1 비틀림 저항 강선 및 상기 제2 복부에 배치되는 제2 비틀림 저항 강선 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 메인 강선을 구비한 곡선형의 경간을 연결하여 제1 복부 및 제2 복부를 설치하는 단계와, 곡률반경의 중심에 인접한 내측부에 상기 제2 복부가 배치되고, 상기 내측부에서 외측으로 연장되는 외측부에 상기 제1 복부가 배치되는 곡선형 플레이트를 철치하는 단계와, 상기 제1 복부 또는 상기 제2 복부에서 발생되는 비틀림력에 대응하도록 상기 제1 복부 및 상기 제2 복부 중 적어도 하나에 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계 및 상기 비틀림 저항 강선을 압축 또는 인장하여 상기 제1 복부 또는 상기 제2 복부에서 발생된 상기 비틀림력의 반대방향으로 저항력을 생성하는 단계를 포함하는 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법을 제공한다.
또한, 상기 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계는 상기 제1 복부에 배치되는 상기 비틀림 저항 강선과 상기 제2 복부에 배치되는 비틀림 저항 강선이 비대칭 되도록 배치할 수 있다.
또한, 상기 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계는 상기 비틀림 저항 강선을 상기 제1 복부에 상기 메인 강선을 따라 배치하거나, 상기 제2 복부에 상기 메인 강선의 상부 또는 하부에 이격되도록 배치할 수 있다.
또한, 상기 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계 이전에 상기 제1 복부 및 상기 제2 복부에서 발생한 비틀림을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 곡선형 교량은 비틀림 저항 강선이 비틀림에 저항하는 저항력을 생성하여 비틀림을 제어 및 최소화 할 수 있다. 비틀림 저항 강선이 비틀림의 반대 방향으로 비틀림에 반대하는 모멘트를 생성하여 비틀림을 제어할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡선형 교량을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 곡선형 교량의 평면도이다.
도 3은 도 1의 곡선형 교량의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 도1의 곡선형 교량의 복부의 단면을 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 곡선형 교량의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 다른 실시예에 따른 곡선형 교량을 도시한 측면도이다.
도 7a는 종래의 곡선형 교량을 도시한 부분 사시도이고, 도 7b는 종래의 곡선형 교량의 비틀림에 의한 변형을 도시한 부분 사시도이다.
도 8은 도 1의 곡선형 교량의 비틀림을 제어하는 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
한편, 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 “바로 상에” 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡선형 교량(100)을 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 곡선형 교량(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1의 곡선형 교량(100)의 단면을 도시한 단면도이며, 도 4는 도 1의 곡선형 교량(100)의 복부의 단면을 도시한 단면도이다.
곡선형 교량(100)은 곡선형태로 구현되어 곡선형 교량이나, 교차로 등에서 설치될 수 있다. 곡선형 교량(100)은 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed concrete, PSC), 강재(steel) 또는 강합성(steel composite)으로 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 곡선형 교량(100)은 곡선형 플레이트(110), 제1 복부(120), 제2 복부(130), 메인 강선(140), 비틀림 저항 강선(170)을 구비할 수 있다.
곡선형 플레이트(110)는 제1 복부(120), 제2 복부(130)의 상부에 설치되고, 적어도 일부가 곡선형태로 형성될 수 있다. 곡선형 플레이트(110)는 곡률반경(R)의 중심(O)에서 인접한 내측부(110b)와, 내측부(110b)에서 외측으로 연장되는 외측부(110a)를 구비할 수 있다. 곡선형 플레이트(110)는 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)와 각각 생성한 후 조립되거나, 동시에 설치될 수 있다.
제1 복부(120) 및 제2 복부(130)는 곡선형 플레이트(110)의 하측에 설치되어 곡선형 플레이트(110)를 지지할 수 있다. 제1 복부(120)는 도 1과 같이 “T”형상을 가지거나, 도 6a와 같이 “I” 형상 또는 “|”형상을 가질 수 있다.
제1 복부(120)는 곡선형 플레이트(110)의 외측부(110a)의 아래에 설치되고, 복수개의 제1 경간을 연결하여 설치될 수 있다. 제2 복부(130)는 곡선형 플레이트(110)의 내측부(110b)의 아래에 설치되고 복수개의 제2 경간을 연결하여 설치될 수 있다. 제1 복부(120)와 제2 복부(130)는 서로 대향하도록 설치될 수 있다.
제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)는 복수개의 경간이 연결되고, 그 개수는 특정 개수에 한정되지 않는다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해 각각 3개의 경간이 연결되는 예를 중심으로 설명하기로 한다. 경간은 i지점과 j지점에서 이웃하는 경간과 연결될 수 있다.
메인 강선(140)은 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)에 설치될 수 있다. 메인 강선(140)은 제1 복부(120)와 제2 복부(130)에 대칭되도록 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 복부(120)에 설치된 메인 강선(140)과 제2 복부(130)에 설치된 메인 강선(140)은 서로 마주보며 대칭될 수 있다.
메인 강선(140)은 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)를 따라 웨이브되게 배치될 수 있다. 메인 강선은 각 경간의 중앙부에서 낮게 배치되고, 양단으로 갈수록 높아지도록 배치된다. 따라서 각 경간이 연결되는 양단에서는 높게 배치되므로, 전체적으로 연결된 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)는 연속되는 웨이브 형상을 가질 수 있다. 메인 강선(140)의 최저 지점은 각 경간의 중앙부이고, 최고 지점은 경간의 연결지점이다.
메인 강선(140)이 인장력을 가해져서 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)에 설치되면, 메인 강선(140)의 압축력이 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)에 가해져서 인장강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 메인 강선(140)은 PS 강선일 수 있으며, 시스관에 삽입되는 포스트 텐션방식이거나, 경간과 같이 형성되는 프리텐션 방식으로 형성될 수 있다. 메인 강선(140)은 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)의 겉보기 휨 강도를 증가시켜서 교량이 처짐 또는 균열을 최소화 할 수 있다.
비틀림 저항 강선(170)은 곡선형 교량(100)에서 발생하는 비틀림에 반대방향으로 저항하는 저항력을 생성하여, 곡선형 교량(100)의 변형을 예방할 수 있다. 비틀림 저항 강선(170)은 제1 복부(120)에 설치되는 제1 비틀림 저항 강선(150)과 제2 복부(130)에 설치되는 제2 비틀림 저항 강선(160)을 구비할 수 있다. 제1 강선(151)과 제2 강선(152)은 서로 비대칭 되도록 배치될 수 있다.
비틀림 저항 강선(170)은 PS 강선으로 형성될 수 있으며, 제1 복부(120) 및 제2 복부(130) 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 즉, 제1 복부(120)나 제2 복부(130) 중 하나에 설치되거나, 제1 복부(120) 및 제2 복부(130) 모두에 설치될 수 있다. 또한, 비틀림 저항 강선(170)은 단속적으로 설치될 수 있다.
제1 비틀림 저항 강선(150)은 제1 복부(120)에 설치될 수 있다. 제1 비틀림 저항 강선(150)은 배치 위치에 따라 제1 강선(151)과 제2 강선(152)을 구비할 수 있다. 제1 강선(151)은 상기 제1 경간의 길이방향의 중앙부에 인접하게 배치되고, 제2 강선(152)은 상기 제1 경간이 연결되는 연결단에 인접하게 배치될 수 있다.
제1 강선(151)과 제2 강선(152)은 직선형태로 형성될 수 있다. 제1 강선(151) 및 제2 강선(152)은 제1 복부(120)의 변형을 방지할 수 있다.
제2 비틀림 저항 강선(160)은 제2 복부(130)에 설치될 수 있다. 제2 비틀림 저항 강선(160)은 배치 위치에 따라 제3 강선(161)과 제4 강선(162)을 구비할 수 있다. 제3 강선(161)은 상기 제2 경간의 길이방향의 중앙부의 상부에 배치되고, 제4 강선(162)은 상기 제2 경간이 연결되는 연결부의 하부에 배치될 수 있다.
즉, 제1 강선(151)과 제2 강선(152)은 경간의 중앙부 또는 연결지점에 배치되는 점에서 공통되나, 제1 비틀림 저항 강선(150)은 메인 강선(140)과 인접하게 배치되나, 제2 비틀림 저항 강선(160)은 메인 강선(140)에 이격되게 배치된다. 상세히, 제1 강선(151)은 경간의 중앙부에 배치되어 경간의 하측에 설치된다. 그러나 제3 강선(161)은 경간의 중앙부에 이격되게 배치되어 경간의 상측에 배치된다. 또한 제2 강선(152)은 경간의 양단부에 배치되어 경간의 상측에 설치된다. 그러나, 제4 강선(162)은 경간의 양단부에 이격되게 배치되어 경간의 하측에 설치된다.
도 7a는 종래의 곡선형 교량을 도시한 부분 사시도이고, 도 7b는 종래의 곡선형 교량의 비틀림에 의한 변형을 도시한 부분 사시도이다.
종래의 곡선형 교량은 구성요소들이 얇아짐에 따라 비틀림 거동에 대한 정확한 해석 및 제어가 요구된다. 일반적으로 박판 구조물에 대한 비틀림 거동해석은 순수 비틀림(pure torsion)과 ??비틀림(warping torsion) 거동 고려를 필요로 한다.
특히 콘크리트 곡선형 교량은 교량의 기하학적 비선형으로 인해 시공 초기단계에서 자중에 의해 발생하는 비틀림 회전이 초기조건이 되어 탄성계수의 발현, 건조수축 및 크리이프 현상으로 시간의 경과에 따라 지속적으로 처짐 및 비틀림 회전 거동이 발생한다.
즉, 곡선형 교량은 순수 비틀림과 ??비틀림에 의해서 변형이 발생된다. 도 7b를 보면, 순수 비틀림과 ??비틀림에 의해서 곡선형 거더의 외측은 아래 방향으로 제1 비틀림력(T1)이 발생되고, 내측은 위 방향으로 제2 비틀림력(T2)이 발생된다. 아래 방향으로 θ도의 변형이 발생하면 구조물 전체의 안전성에 심각하게 저하되므로 변형을 제거 또는 최소화 하여야 한다.
비틀림 저항 강선(170)은 곡선형 교량(100)의 복부에 서로 다른 저항력을 생성할 수 있다. 비틀림 저항 강선(170)은 제1 복부(120)와 제2 복부(130)에서 생성되는 저항력의 크기를 다르게 형성할 수 있으며, 저항력의 방향도 반대 방향으로 생성할 수 있다.
비틀림 저항 강선(170)은 곡선형 교량(100)에서 생성된 Torsional moment와 Bimoment를 제어하여 곡선형 교량(100)의 변형을 최소화 할 수 있다. 제1 비틀림 저항 강선(150)과 제2 비틀림 저항 강선(160)은 서로 반대 위치에 배치된다. 그리하여 제1 비틀림 저항 강선(150)에서 발생되는 제1 비틀림 저항력(F1)과 제2 비틀림 저항 강선(160)에서 발생하는 제2 비틀림 저항력(F2)은 서로 반대방향으로 생성된다.
또한, 비틀림 저항 강선(170)은 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 제1 복부(120)에만 제1 비틀림 저항 강선(150)이 설치되거나, 제2 복부(130)에만 제2 비틀림 저항 강선(160)이 설치될 수 있다. 또한, 제1 복부(120) 및 제2 복부(130) 각각에 비틀림 저항 강선(170)이 설치될 수 있다. 비틀림 저항 강선은(170) 내측부와 외측부에 서로 반대 방향으로의 저항력을 생성할 수 있다.
제1 비틀림 저항 강선(150)과 제2 비틀림 저항 강선(160)은 긴장력의 수직성분이 비틀림 저항 모멘트를 생성하고, 긴장력의 수평성분이 저항 바이모멘트를 생성할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 곡선형 교량의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 곡선형 교량(100a)의 곡선형 플레이트(110), 제1 복부(120), 제2 복부(130) 및 메인 강선(140)은 상기 서술한 곡선형 교량(100)의 각 구성과 동일 한바, 이에 대한 구체적인 서술을 생략 또는 약술하고, 이하에서는 제1 비틀림 저항 강선(150a)과 제2 비틀림 저항 강선(160b)에 대해 상세히 서술한다.
도 5a를 참조하면, 제1 비틀림 저항 강선(150a)과 제2 비틀림 저항 강선(160a)은 오목 또는 볼록하게 형성될 수 있다. 제1 비틀림 저항 강선(150a)의 제1 강선(151a)은 경간의 중앙부에서 아래로 볼록하게 형성되고, 메인 강선(140)에 인접하게 배치된다. 제1 비틀림 저항 강선(150a)의 제2 강선(152a)은 경간의 양단에 위로 볼록하게 형성된다. 제1 비틀림 저항 강선(150a)은 제1 강선(151a) 및 제2 강선(152a) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
제2 비틀림 저항 강선(160a)의 제3 강선(161a)은 경간의 중앙부에서 메인 강선(140)의 상측으로 이격되게 설치되고 위로 볼록하게 형성될 수 있다. 또한, 제2 비틀림 저항 강선(160a)의 제4 강선(162a)은 경간의 양단부에서 메인 강선(140)의 하측으로 이격되게 설치되고 아래로 볼록하게 형성될 수 있다.
제1 비틀림 저항 강선(150a)과 제2 비틀림 저항 강선(160a)의 만곡된 부분은 압축력 또는 인장력이 생성시에 플랫하게 변형되면서 메인 강선(140)에 상향력 또는 하향력을 생성할 수 있다. 생성된 상향력 또는 하향력은 비틀림의 저항력으로 작용한다. 상기 저항력은 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)의 비틀림의 반대방향으로 작용하여 곡선형 교량(100a)의 변형을 방지할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 제1 비틀림 저항 강선(150b)과 제2 비틀림 저항 강선(160b)은 오목 또는 볼록하게 형성될 수 있다. 제1 비틀림 저항 강선(150b)의 제1 강선(151b)은 경간의 중앙부에서 아래로 볼록하게 형성되고, 메인 강선(140)에 인접하게 배치된다. 제1 강선(151b)의 중앙은 메인 강선(140)에 접하도록 플랫하게 배치되고, 양단은 절곡되고 메인 강선(140)을 따라 상측으로 연장된다. 제1 비틀림 저항 강선(150b)의 제2 강선(152b)은 경간의 양단에 위로 볼록하게 형성된다. 제2 강선(152b)의 중앙은 메인 강선(140)에 접하도록 플랫하게 배치되고, 양단은 절곡되고 메인 강선(140)을 따라 하측으로 연장된다. 제1 비틀림 저항 강선(150b)은 제1 강선(151b) 및 제2 강선(152b) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
제2 비틀림 저항 강선(160b)의 제3 강선(161b)의 형상은 제2 강선(152b)과 유사하고, 제3 강선(161b)은 경간의 중앙부에서 메인 강선(140)의 상측으로 이격되어 배치된다. 제2 비틀림 저항 강선(160b)의 제4 강선(162b)의 형상은 제1 강선(151b)과 유사하고, 제4 강선(162b)은 경간의 양단부에서 메인 강선(140)의 하측으로 이격되어 배치된다.
제1 비틀림 저항 강선(150b)과 제2 비틀림 저항 강선(160b)의 절곡된 부분은 압축력 또는 인장력이 생성시에 플랫하게 변형되면서 메인 강선(140)에 상향력 또는 하향력을 생성할 수 있다. 생성된 상향력 또는 하향력은 비틀림의 저항력으로 작용한다. 상기 저항력은 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)의 비틀림의 반대방향으로 작용하여 곡선형 교량(100b)의 변형을 방지할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 제1 비틀림 저항 강선(150c)과 제2 비틀림 저항 강선(160c)은 오목 또는 볼록하게 형성될 수 있다. 제1 비틀림 저항 강선(150c)의 제1 강선(151c)은 경간의 중앙부에서 아래로 볼록하게 형성되고, 메인 강선(140)에 인접하게 배치된다. 제1 강선(151c)의 중앙은 메인 강선(140)에 접하도록 곡선으로 배치되고, 양단은 메인 강선(140)에 접하도록 곡선으로 배치된다. 제1 비틀림 저항 강선(150c)의 제2 강선(152c)은 경간의 양단에 위로 볼록하게 형성된다. 제2 강선(152c)의 중앙은 메인 강선(140)에 접하도록 곡선으로 배치되고, 양단은 메인 강선(140)에 접하도록 곡선으로 배치된다. 제1 비틀림 저항 강선(150c)은 제1 강선(151c) 및 제2 강선(152c) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
제2 비틀림 저항 강선(160c)의 제3 강선(161c)의 형상은 제2 강선(152c)과 유사하고, 제3 강선(161c)은 경간의 중앙부에서 메인 강선(140)의 상측으로 이격되어 배치된다. 제2 비틀림 저항 강선(160c)의 제4 강선(162c)의 형상은 제1 강선(151c)과 유사하고, 제4 강선(162c)은 경간의 양단부에서 메인 강선(140)의 하측으로 이격되어 배치된다.
제1 비틀림 저항 강선(150c)과 제2 비틀림 저항 강선(160c)의 절곡된 부분은 압축력 또는 인장력이 생성시에 플랫하게 변형되면서 메인 강선(140)에 상향력 또는 하향력을 생성할 수 있다. 생성된 상향력 또는 하향력은 비틀림의 저항력으로 작용한다. 상기 저항력은 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)의 비틀림의 반대방향으로 작용하여 곡선형 교량(100c)의 변형을 방지할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 곡선형 교량(100d)은 곡선형 플레이트(110)의 외측에 배치된 제1 복부(120), 내측에 배치된 제2 복부(130), 제1 복부(120)와 제2 복부(130) 사이에 배치된 제3 복부(121) 및 제3 복부(121)와 제2 복부(130) 사이에 배치된 제4 복부(131)를 구비할 수 있다.
제1 복부(120)에는 제1 비틀림 저항 강선(150)이 배치되고, 제2 복부(130)에는 제2 비틀림 저항 강선(160)이 배치되며, 제3 복부(121)에는 제3 비틀림 저항 강선(153)이 배치되며, 제4 복부(131)에는 제4 비틀림 저항 강선(163)이 배치된다.
제1 복부(120)에 배치된 제1 비틀림 저항 강선(150)의 형상 및 배치는 제3 복부(121)에 배치된 제3 비틀림 저항 강선(153)의 형상 및 배치와 실질적으로 동일하고, 제2 복부(130)에 배치된 제2 비틀림 저항 강선(160)의 형상 및 배치는 제4 복부(131)에 배치된 제4 비틀림 저항 강선(163)의 형상 및 배치와 실질적으로 동일하다. 즉, 곡선형 플레이트(110)의 외측 복부에 배치되는 비틀림 저항 강선의 형상 및 배치는 서로 실질적으로 동일하고, 곡선형 플레이트(110)의 내측 복부에 배치되는 비틀림 저항 강선의 형상 및 배치는 서로 실질적 동일할 수 있다. 또한, 외측 복부에 배치된 비틀림 저항 강선의 배치는 내측 복부에 배치된 비틀림 저항 강선의 배치와 서로 상이하고, 비대칭으로 배치될 수 있다.
또한, 2개 이상의 복부를 구비하는 곡선형 교량에 배치되는 비틀림 저항 강선은 도 5a 내지 도 5c에서 설명한 비틀림 저항 강선들의 변형예 및 이들의 조합들이 배치될 수 있다.
또한, 복부의 개수는 이에 한정되지 않으며, 4개 이상으로도 구비될 수 있다. 이러한 경우 곡률반경 내측에 배치된 내측복부는 제2 복부(130) 또는 제4 복부(131)와 같이 형성되고, 곡률반경 외측에 배치된 외측복부는 제1 복부(120) 또는 제3 복부(121)와 같이 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 5d 에서는 메인 강선, 제1 비틀림 저항 강선 및 제2 비틀림 저항 강선은 제1 복부(120)와 제2 복부(130)에 배치되는 것을 도시하나 이에 한정되지 않고, 일부가 곡선형 플레이트(110)에 배치될 수 있다. 즉, 메인 강선, 제1 비틀림 저항 강선 및 제2 비틀림 저항 강선의 일부는 제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)에 배치되고 다른 일부는 곡선형 플레이트(110)에 배치될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 다른 실시예에 따른 곡선형 교량을 도시한 측면도이다.
도 6a를 참조하면, 곡선형 교량(200)은 곡선형 플레이트(210), 제1 복부(220), 제2 복부(230), 메인 강선(240), 제1 비틀림 저항 강선(250) 및 제2 비틀림 저항 강선(260)을 구비할 수 있다. 즉, 곡선형 교량(200)의 제1 복부(220) 및 제2 복부(230)는 “I”형 빔의 형상을 가질 수 있다.
도 6b를 참조하면, 곡선형 교량(300)은 곡선형 플레이트(310), 제1 복부(320), 제2 복부(330), 메인 강선(340), 제1 비틀림 저항 강선(350) 및 제2 비틀림 저항 강선(360)을 구비할 수 있다. 즉, 곡선형 교량(300)은 박스형 거더일 수 있다.
도 6c를 참조하면, 곡선형 교량(400)은 곡선형 플레이트(410), 외측 복부(420)인 제1 복부(421)와 제2 복부(422), 내측 복부(430)인 제3 복부(431)와 제4 복부(432), 메인 강선(440), 제1 비틀림 저항 강선(450) 및 제2 비틀림 저항 강선(460)을 구비할 수 있다. 즉, 곡선형 교량(400)의 외측 복부(420) 및 내측 복부(430)는 “I”형 빔의 형상을 가질 수 있다.
도 8은 도 1의 곡선형 교량의 비틀림을 제어하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 곡선형 교량의 비틀림을 제어하는 방법은 메인 강선을 구비한 곡선형의 경간을 연결하여 제1 복부 및 제2 복부를 설치하는 단계(S10)와, 제1 복부와 제2 복부의 위에 곡선형 플레이트를 설치하는 단계(S20)와, 제 1복부 또는 제2 복부의 비틀림력에 대응하도록 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계(S30)와, 비틀림 저항강선의 조절하여 저항력을 생성하는 단계(S40)를 구비할 수 있다.
메인 강선(140)을 구비한 곡선형의 경간을 연결하여 제1 복부(120) 및 제2 복부(130)를 설치하는 단계(S10)에서 복수개의 경간을 연결하여 제1 복부(120) 및 제2 복부(130)를 설치할 수 있다.
제1 복부(120)와 제2 복부(130)의 위에 곡선형 플레이트(110)를 설치하는 단계(S20)에서 제1 복부(120)가 곡선형 플레이트(110)의 곡률반경(R) 외측에 배치되고, 제2 복부(130)가 곡선형 플레이트(110)의 곡률반경(R) 내측에 배치되게 설치할 수 있다.
제1 복부(120) 또는 제2 복부(130)의 비틀림력에 대응하도록 비틀림 저항 강선(170)을 배치하는 단계(S30)는 제1 복부(120)와 제2 복부(130)에 서로 비대칭되도록 비틀림 저항 강선(170)을 배치 할 수 있다. 즉, 제1 복부(120)와 제2 복부(130)에 각각 제1 비틀림 저항 강선(150) 및 제2 비틀림 저항 강선(160)을 배치할 수 있으며, 이때, 제1 비틀림 저항 강선(150)과 제2 비틀림 저항 강선(160)의 배치는 비대칭되게 배치될 수 있다.
비틀림 저항 강선(170)의 조절하여 저항력을 생성하는 단계(S40)는 제1 비틀림 저항 강선(150) 또는 제2 비틀림 저항 강선(160)의 압축력 또는 인장력을 조절하여 비틀림에 저항하는 저항력을 생성할 수 있다. 제1 복부(120) 및 제2 복부(130)의 비선형성에 의해 기인된 곡선형 교량(100)의 비틀림의 반대방향으로 저항력을 생성하여 제1 복부(120) 및 제2 복부(130)의 비틀림을 방지할 수 있다.
제1 비틀림 저항력(F1)은 제1 복부(120)에 윗 방향으로 작용하고, 제1 복부(120)가 아래 방향으로 받는 제1 비틀림력(T1)에 대응하는 크기로 형성되어 제1 복부(120)의 변형을 줄일 수 있다. 제2 비틀림 저항력(F2)은 제2 복부(130)에서 아래 방향으로 작용하고, 제2 복부(130)가 윗 방향으로 받는 제2 비틀림력(T2)에 대응하는 크기로 변형되어 제2 복부(130)의 변형을 줄일 수 있다.
또한, 곡선형 교량의 비틀림을 제어하는 방법은 기 설치된 곡선형 교량의 비틀림을 완화 및 제거할 수 있다. 곡선형 교량의 제1 복부(120) 및 제2 복부(130)에서 발생된 비틀림을 측정하고, 이에 대응하여 비틀림 저항 강선(170)을 제1 복부(120) 및 제2 복부(130)에 설치할 수 있다. 이후, 제1 비틀림 저항 강선(150) 및 제2 비틀림 저항 강선(160)을 조절하여 비틀림 저항력을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 곡선형 교량
110: 곡선형 플레이트
120: 제1 복부
130: 제2 복부
140: 메인 강선
150: 제1 비틀림 저항 강선
151: 제1 강선
152: 제2 강선
153: 제3 비틀림 저항 강선
160: 제2 비틀림 저항 강선
163: 제4 비틀림 저항 강선
161: 제3 강선
162: 제4 강선
170: 비틀림 저항 강선

Claims (18)

  1. 적어도 하나 이상의 경간들로 시공되는 곡선형 교량에 있어서,
    곡률반경의 중심에 인접한 내측부와, 상기 내측부에서 외측으로 연장되는 외측부를 구비한 곡선형 플레이트;
    상기 외측부의 하단에서 연장되도록 제1 경간들이 연결되는 제1 복부;
    상기 제1 복부에 대응하도록 제2 경간들이 연결되며, 상기 내측부의 하단에서 연장되는 제2 복부;
    상기 제1 복부 및 상기 제2 복부에 대칭되도록 각각 배치되고, 상기 제1 경간 및 상기 제2 경간의 길이방향 중심에서 양단으로 상승하도록 연속적으로 배치되는 메인 강선;
    상기 제1 경간의 길이방향의 중앙부에 인접하거나 상기 제1 경간이 연결되는 연결부에 인접하게 배치되는 제1 비틀림 저항 강선; 및
    상기 제2 경간의 길이방향의 중앙부의 상부나 상기 제2 경간이 연결되는 연결부의 하부에 설치되는 제2 비틀림 저항 강선;을 포함하는, 곡선형 교량.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비틀림 저항 강선은 상기 제1 복부의 아래 방향으로 비틀림에 대해서 저항하는 저항력을 생성하고, 상기 제2 비틀림 저항 강선은 상기 제2 복부의 위 방향으로 비틀림에 대해서 저항하는 저항력을 생성하는, 곡선형 교량.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비틀림 저항 강선은 상기 제2 비틀림 저항 강선에 대해서 비대칭으로 배치되는, 곡선형 교량.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 경간 또는 상기 제2 경간은
    프리스트레스트 콘크리트(PSC) 거더이거나 강합성 거더인, 곡선형 교량.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 복부와 상기 제2 복부 사이에 배치되는 제3 복부; 및
    상기 제3 복부와 상기 제2 복부 사이에 배치되는 제4 복부: 를 더 포함하고,
    상기 제3 복부 및 상기 제4 복부는 대칭되도록 배치되는 상기 메인 강선이 배치되고, 상기 제3 복부는 상기 제1 비틀림 저항 강선이 상기 제1 복부와 대칭되게 배치되고, 상기 제4 복부는 상기 제2 비틀림 저항 강선이 상기 제2 복부와 대치되게 배치되는, 곡선형 교량.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비틀림 저항 강선 또는 상기 제2 비틀림 저항 강선은 상기 제1 복부의 길이방향으로 나란하게 직선으로 배치되는, 곡선형 교량.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비틀림 저항 강선은
    상기 제1 경간의 길이방향의 중앙부에 인접하게 배치되고 아래로 오목한 제1 강선; 및
    상기 제1 경간이 연결되는 연결부에 배치되고 위로 볼록한 제2 강선; 중 적어도 하나를 구비하는, 곡선형 교량.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 비틀림 저항 강선은
    상기 제2 경간의 길이방향의 중앙부의 상부에 위로 볼록한 제3 강선; 및
    상기 제2 경간이 연결되는 연결부의 하부에 아래로 오목한 제4 강선; 중 적어도 하나를 구비하는, 곡선형 교량.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비틀림 저항 강선 또는 상기 제2 비틀림 저항 강선은 적어도 일부가 길이방향의 중심에서 플랫하게 설치되는, 곡선형 교량.
  10. 적어도 하나 이상의 경간들로시공되는 곡선형 교량에 있어서,
    곡률반경의 중심에 인접한 내측부와, 상기 내측부에서 외측으로 연장되는 외측부를 구비한 곡선형 플레이트;
    상기 외측부의 하단에서 연장되도록 제1 경간들이 연결되는 제1 복부;
    상기 제1 복부에 대응하도록 제2 경간들이 연결되며, 상기 내측부의 하단에서 연장되는 제2 복부;
    상기 제1 복부 및 상기 제2 복부에 대칭되도록 각각 배치되고, 상기 제1 경간 및 상기 제2 경간의 길이방향 중심에서 양단으로 상승하도록 연속적으로 배치되는 메인 강선;
    상기 메인 강선의 길이방향의 중심이나 단부에 설치되고, 상기 제1 복부 또는 상기 제2 복부의 비틀림에 대한 저항력을 생성하는 비틀림 저항 강선;을 포함하는, 곡선형 교량.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 복부 및 상기 제2 복부는
    상기 메인 강선이 대칭되게 배치되고, 상기 비틀림 저항 강선이 서로 비대칭되게 배치되는, 곡선형 교량.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 비틀림 저항 강선은
    상기 제1 복부에 상기 메인 강선을 따라 배치되는 제1 비틀림 저항 강선; 및
    상기 제2 복부에 상기 메인 강선의 상부 또는 하부에 이격되어 배치되는 제2 비틀림 저항 강선;을 구비하는, 곡선형 교량.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 비틀림 저항 강선은
    상기 제1 복부에 생성하는 제1 비틀림 저항력은 상기 제2 복부에 생성되는 제2 비틀림 저항력과 크기가 다르거나, 방향이 반대인, 곡선형 교량.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 비틀림 저항 강선은
    상기 제1 복부에 배치되는 제1 비틀림 저항 강선 및 상기 제2 복부에 배치되는 제2 비틀림 저항 강선 중 적어도 하나를 구비하는, 곡선형 교량.
  15. 메인 강선을 구비한 곡선형의 경간들을 연결하여 제1 복부 및 제2 복부를 설치하는 단계;
    곡률반경의 중심에 인접한 내측부에 상기 제2 복부가 배치되고, 상기 내측부에서 외측으로 연장되는 외측부에 상기 제1 복부가 배치되는 곡선형 플레이트를 설치하는 단계;
    상기 제1 복부 또는 상기 제2 복부에서 발생되는 비틀림력에 대응하도록 상기 제1 복부 및 상기 제2 복부 중 적어도 하나에 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계; 및
    상기 비틀림 저항 강선을 압축 또는 인장하여 상기 제1 복부 또는 상기 제2 복부에서 발생된 상기 비틀림력의 반대방향으로 저항력을 생성하는 단계;를 포함하는 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계는
    상기 제1 복부에 배치되는 상기 비틀림 저항 강선과 상기 제2 복부에 배치되는 비틀림 저항 강선이 비대칭 되도록 배치하는, 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계는
    상기 비틀림 저항 강선을 상기 제1 복부에 상기 메인 강선을 따라 배치하거나, 상기 제2 복부에 상기 메인 강선의 상부 또는 하부에 이격되도록 배치하는, 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 비틀림 저항 강선을 배치하는 단계 이전에 상기 제1 복부 및 상기 제2 복부에서 발생한 비틀림을 측정하는 단계;를 더 포함하는, 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법.
KR1020160101877A 2016-08-10 2016-08-10 곡선형 교량 및 곡선형 교량의 비틀림 제어 방법 Active KR101931343B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110820513A (zh) * 2019-11-22 2020-02-21 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 一种曲线桥预制混凝土t梁横隔板对齐施工方法

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