KR20180049518A - 프리캐스트 거더를 이용한 라멘교 타입 교량의 부모멘트구간의 슬래브에 압축응력을 도입하는 시공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라멘교 타입 교량 즉, 라멘교 및 라멘교 형식 교량의 시공에 있어 프리캐스트 거더(P.S.C 거더, P.S 강합성거더, 강박스거더)를 지면상에서 제작 또는 조립하여 한단 또는 양단의 교대 흉벽이 설치되기 전 상태에서 거치시키고 부모멘트구간의 모멘트 크기를 고려하여 거더 내부쪽의 피복강연선 끝단에는 고정정착장치가 설치된 피복강연선을 거더상단 또는 블록아웃된 단면 내부에 다단계로 배치한 후 배치된 피복 강연선이 흉벽 후면에서 인장 및 고정·정착이 가능토록 설치하여 교대의 흉벽과 일체화를 위한 연결철근과 연결재가 설치된 프리캐스트 거더 및 슬래브가 일체화되도록 콘크리트를 타설·양생시키고 양생 후 교대 흉벽의 뒷면에서 기 설치된 피복강연선을 인장 및 고정·정착시키므로 사용하중과 2차 사하중에 의해 슬래브에 발생되는 인장응력을 상쇄시키는 특징을 갖는 시공법이다.

Description

프리캐스트 거더를 이용한 라멘교 타입 교량의 부모멘트구간의 슬래브에 압축응력을 도입하는 시공법{Construction methods inducing compressive stress in slab of negative moment area for type of rahmen bridge using precast girder}

본 발명은 광의로는 교량건설분야에 속하고 세분하여서는 프리캐스트 거더를 이용한 라멘교의 부모멘트구간의 슬래브에 발생되는 인장응력을 상쇄시키는 압축응력을 도입하는 시공법에 관한 것이다. 상세히는 지면상에서 제작(P.S.C 거더, P.S 강합성 거더의 경우) 또는 조립(강박스의 경우)되는 프리캐스트 거더를 흉벽이 설치되기 전 상태의 교대와 교대 또는 교대와 교각상에 거치시킨 후 교대상에서는 흉벽과 슬래브를 포함하여 프리캐스트 거더를 교대와 일체화시키고 사용하중 및 2차 사하중에 의해 슬래브에 발생되는 부모멘트에 대응하는 압축응력의 도입을 부모멘트구간의 거더 상부에 다단계로 배치되는 피복강연선을 이용하여 시공하는 방법에 관한 것이다.

지금까지의 프리캐스트 거더를 이용한 라멘교의 부모멘트구간, 특히 라멘모서리의 슬래브에 발생되는 인장응력에 대응하는 방법으로는 인장철근을 이용하는 시공방법이었다. 절대최대모멘트가 되는 라멘모서리의 부모멘트에 대응하기 위해서는 매우 복잡한 인장철근의 배근이 필수적이었고 또한 프리캐스트 거더의 높은 형고가 요구되어짐에 따라 통수단면 또는 교량 진입도로의 토공량 증가 등 공사비에 부정정 효과가 불가피하였다. 본 발명에서는 부모멘트구간의 슬래브에만 발생되는 인장응력을 상쇄시키기위하여 부모멘트구간에 발생되는 모멘트의 크기를 고려하여 쉬스관 설치의 생략이 가능한 피복강연선을 거더의 상단에 다단계로 배치하고 슬래브콘크리트를 타설·양생시킨 후 거더 단부에서 인장하여 고정·정착시키는 시공법에 관한 것이다.

등록특허공보 제10-1107724호 등록실용신안공보 제20-0284234호 등록특허공보 제10-0988074호 등록특허공보 제10-1240477호

기존의 프리캐스트 거더를 이용한 라멘교의 문제점 즉, 절대최대모멘트가 발생되는 라멘모서리의 시공에 있어 복잡한 인장철근의 배근에 의한 시공의 복잡성 및 높은 형고에 의한 문제점 등을 개선하기 위해 부모멘트의 크기를 고려하여 쉬스관 설치의 생략이 가능한 피복강연선을 거더 상단에 다단계로 배치하여 사용하중 및 2차 사하중에 의한 부모멘트에 효율적으로 대응하는 시공법에 관한 것이다. 또한 프리캐스트 거더의 저형고화가 가능하므로 통수단면의 증대 또는 진입도로의 토공량감소 등을 통해 결론적으로 안전하고 경제적인 시공을 가능케 할 수 있고 고정정착장치의 설치위치가 분산되므로 강선의 인장시 고정정착장치에 작용되는 지압력이 분산됨에 따라 강선의 인장시 안전성이 제고된다. 또한 교량 노후화의 가장 큰 원인이 되는 교량의 시점·종점을 라멘화하므로 교량의 내구성을 향상시킬 수 있다.

지면상에서 제작 및 조립된 프리캐스트 거더(P.S.C거더, P.S 강합성 거더, 강박스거더)를 흉벽이 설치되기전 상태의 교대와 교대 또는 교대와 교각상에 거치시킨 후 부모멘트구간의 거더 상부에 사용하중 및 2차 사하중에 의해 발생되는 부모멘트의 크기를 고려하여 다단계로 피복강연선의 한단에는 고정정착장치를 슬래브하단에 매설토록 설치한 후 교대와 거더 및 슬래브, 흉벽이 일체화될 수 있도록 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설 및 양생시킨다. 다음단계로는 기 매설된 피복강연선을 흉벽 후면에서 인장 및 고정 정착시키므로 본 발명은 완성된다.

본 발명은 절대값으로 최대가 되는 부모멘트에 대응하는 압축응력을 도입시키므로 기존의 라멘모서리의 복잡한 인장철근의 배근을 생략할 수 있고 또한 사용하중 및 2차 사하중에 대응할 수 있는 압축응력을 부모멘트의 크기를 고려하여 다단계로 도입시킴으로 인해 라멘모서리의 슬래브에 발생되는 균열을 완전히 제어할 수 있다. 따라서 교량의 내구성을 향상시킬 수 있고 프리캐스트 거더를 저형고화함에 따라 통수단면의 확대 또는 교량진입도로의 토공량을 감소시킬 수 있고 고정정착장치의 설치위치가 분산되므로 강선의 인장시 고정정착장치에 작용되는 지압력이 분산됨에 따라 강선의 인장시 안전성이 제고된다. 또한 강연선 배치를 부모멘트의 크기를 고려하여 다단계화하므로 단일단계에 비해 강연선량을 30% 이상 감소시킬 수 있다.

도 1a는 일반적인 단경간 라멘교시스템을 그리고 도 1b는 도 1a 시스템에 등분포 하중 w가 작용될 경우의 모멘트도를 나타내고 있다. 도 1c는 한단은 라멘형식이고 타단은 가동지점으로 구성된 라멘형식의 구조시스템이고 도 1d는 도 1c 시스템에 등분포 하중 w가 작용될 경우의 모멘트도이다. 두 경우 모두 라멘모서리에 절대최대모멘트가 발생된다.
도 2a는 슬래브교에서 슬래브 전구간에 곡선으로 배치된 강연선을 나타내고 있다. 여기서 슬래브교는 프리캐스트 거더를 이용하지 않고 동발이상에서 현장타설콘크리트로 시공되는 공법이다. 프리캐스트 거더교는 경간장이 25~60m까지 가능한 반면 슬래브교는 경간장이 25m 내외에 적용되는 교량형식이다(등록특허공보 제10-1107724호). 슬래브교는 교각이 높은 경우 동바리 설치가 어려워지므로 공사비가 기하급수적으로 증가된다. 도 2b는 프리캐스트 거더를 이용한 단경간 라멘교로서 슬래브가 타설된 형태와 곡선으로 라멘교 전길이를 통해 강선이 곡선으로 배치되어 흉벽 뒷면에서 가동정착된 상태를 나타내고 있다(등록실용신안공보 제20-0284234호). 도 2c는 프리캐스트 거더를 이용한 단경간 라멘교 형식으로서 슬래브가 타설된 상태를 나타내고 있다. 이 경우 한단은 라멘형식이고 타단은 가동지점으로 구성되었으며 교량 전구간을 통해 곡선으로 배치된 강연선이 한단은 라멘부 흉벽 뒷면에 고정 정착되어있고 타단은 프리캐스트 거더단부에 가동정착장치가 설치된 형태이다(등록특허공보 제10-0988074호). 여기서 프리캐스트 라멘교 타입교량은 라멘교와 라멘교형식의 교량을 통칭하는 것으로 한다. 도 2d는 변단면 연속 슬래브거더교에 관한 것으로 부모멘트구간에 설치된 2차 연속 강선 또는 2차 지점부 강선(250)(등록특허공보 제10-1240477호의 표기를 그대로 따랐음)이 설치되어 있다. 인용발명에 따르면 2차 지점부 강선은 라멘모서리용이 아니고 연속 라멘 구조계를 형성하기 위한 것으로 명시되어 있다. 이 공법 또한 동바리상에서 현장타설콘크리트에 의해 시공되며 프리캐스트 거더교와 같이 경간장의 장대화가 불가능하다.
도 3은 본 발명에 의한 피복강연선의 배치와 라멘 모서리부의 모멘트도에 관한 것이다. 도 3a은 본 발명에 의한 단경간 라멘교 교량에서 라멘 모서리부 즉, 교대와 흉벽 및 슬래브와 프리캐스트 거더가 일체화된 부분의 강연선배치도를 나타내고 있다. 도 3b는 등분포하중하에서 발생되는 부모멘트도와 부모멘트구간(b)의 1/2 위치와 1/4 위치에서의 개략적인 모멘트의 크기를 절대최대모멘트 M'의 비로 나타낸 상태도이다. 여기서 M'는 라멘타입교량에서 발생될 수 있는 절대값으로 가장 큰 모멘트이다. 도 3c는 부모멘트구간에 2차함수로 변화하는 부모멘트의 크기를 고려하여 강연선이 배치된 평면도를 나타내고 있다. 여기서 c구간은 a구간에서 사용되는 강연선량의 약 1/4이 배치되고, b구간은 a구간에서 사용되는 강연선량의 약 1/3이 배치되도록 한다. 상기한 강연선량의 비는 흉벽 뒷면에서 인장재의 인장시 인장량 즉, 변위량이 일정함에 따라 피복강연선의 길이에 따라 압축응력 도입량의 차이를 고려한 개략적인 수치이다. 물론 설계시에는 정확한 계산값을 적용해야 한다.
도 4는 본 발명의 시공순서도이다. 도 4a는 교대의 흉벽이 설치되기 전 상태의 교대상에 거더와 흉벽의 일체화를 위해 흉벽과의 일체화를 위한 연결철근(420)과 프리캐스트 단부에 설치된 연결재(400)를 갖는 프리캐스트 거더가 거치된 상태도이다. 도 4b는 도 4a의 상태에서 모멘트의 크기를 고려하여 거더상부에 강연선이 3단계로 설치된 상태도이다. 도 4c는 도 4b의 상태에서 흉벽과 슬래브가 타설 및 일체화된 상태도이다. 도 4d는 흉벽 뒷면에서 강연선을 인장하여 고정·정착시킨 상태도이다. 도 4e는 강박스 거더인 경우 부모멘트구간의 강박스 거더 내부하단 즉, 압축측에 강성향상을 위해 콘크리트가 충진된 상태도이다.
도 5a는 프리캐스트 P.S.C 거더(500)의 단부에서 부모멘트구간의 슬래브에 압축응력을 도입시키기 위한 피복강연선(320)과 슬래브콘크리트(220) 및 거더의 합성단면의 중립축(N.A)에서 피복강연선이 설치된 위치까지의 편심거리 e₁을 나타내고 있다. 도 5b는 프리캐스트 P.S.C 거더(500)의 중앙부에서 피복강연선(320)과 슬래브콘크리트(220), 그리고 거더 전구간에 곡선으로 배치된 인장재(200)가 나타나 있다. 도 5c는 프리캐스트 P.S.C 거더에서 고정정착장치 설치위치의 단면을 나타내고 있다.
도 6a는 프리캐스트 P.S 강합성거더의 단부로서 부모멘트구간의 슬래브에 압축응력의 도입을 위한 피복강연선과 I형 강재거더(610) 및 하부케이싱콘크리트에 설치된 가동정착장치(620)와 복부콘크리트(630)의 구조를 나타내고 있다. 도 6b는 프리캐스트 P.S 강합성거더의 중앙부 단면으로서 I형 강재거더(610)와 하부케이싱콘크리트에 매설된 인장재의 구조를 나타내고 있으며 도 6c에는 프리캐스트 P.S 강합성거더에서 고정정착장치(320)와 단면이 보강된 상태(640)를 나타내고 있다.
도 7a는 강박스 거더의 단부로서 부모멘트구간의 슬래브에 압축응력을 도입하기위한 쉬스관이 생략된 피복강연선(300)과 강박스 거더(700) 및 강박스 거더 내부 하단의 충진콘크리트를 나타내고 있다. 도 7b는 강박스 거더의 중앙부 단면을 나타내고 있다. 도 7c는 강박스 거더에서 고정정착장치(320)와 슬래브 및 강박스 거더 내부 하단에 타설된 충진콘크리트(710)를 나타내고 있다.
도 8은 본 발명의 실시예로서 단경간 및 다경간 라멘구조시스템이 나타나 있다. 도 8a는 단경간 라멘교로써 부모멘트구간에 다단계로 매설된 피복강연선(320)과 교대 흉벽 후면에서 인장 후 가동정착장치(210)로 고정·정착된 상태를 나타내고 있다. 또한 교각(800) 상에 설치된 가동지점(230)이 나타나 있다. 도 8b와 도 8c는 2경간 및 3경간 연속라멘구조가 나타나 있다.
도 9는 본 발명에 의한 또 다른 실시예에 따른 라멘교 형식 구조시스템이 나타나 있다. 도 9a는 단경간 라멘교 형식의 구조시스템으로 상부구조가 거치된 교대 한단에서는 교대와 상부구조가 일체화되고 다른쪽 교대에는 가동지점상에 상부구조가 거치되는 구조가 나타나 있다. 도 9b는 2경간 연속 라멘교 형식의 구조시스템으로 상부구조가 거치된 교대 한단에서는 상부구조가 일체화되고 다른쪽 교대에는 가동지점상에 상부구조가 거치된 상태가 나타나 있다. 여기서 교각(800)상에는 가동지점(230)이 나타나 있다. 도 9c는 3경간 연속 라멘교 형식의 구조시스템으로 상부구조가 교대 한단에서는 상부구조와 일체화되고 다른쪽 교대에서는 가동지점상에 상부구조가 거치된 실시예를 보여준다. 여기서 교각(800)상에는 가동지점(230)이 나타나 있다

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자에게 본 발명의 내용이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 실시예로서 서술되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위해 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소로 나타냈다.

참고로 본 명세서에서의 프리캐스트 거더는 미리 제작된 거더 즉, 지면상에서 제작된 거더를 의미한다. 또한 P.S 거더는 프리스트레스트(Prestressed) 거더를 의미하고 프리스트레스트 콘크리트(P.S.C)거더와 프리스트레스트(P.S) 강합성 거더를 통칭하는 것이다. 그리고 라멘교는 교대와 상부구조가 일체화 된 구조시스템이고 라멘교 형식의 구조시스템으로 구성된 교량은 상부구조 한단만 교대와 일체화된 구조시스템을 칭하며, 라멘모서리는 상부구조와 교대가 일체화된 부분을 의미하는 것으로 한다.

본 발명은 교량에 작용되는 등분포하중 하에서 발생되는 라멘 모서리의 부모멘트 크기를 고려하여 부모멘트 구간에 고정정착장치(320) 또는 고정정착장치를 대신하여 고정정착장치의 설치 위치의 거더 외측에 설치되는 가동정착 장치를 갖는 쉬스관의 생략이 가능한 피복강연선(300)을 교대 흉벽(410) 후면에서 인장시켜 고정 정착시킴으로 라멘 모서리의 부모멘트 구간에 압축응력을 도입시키는 특징을 갖는 공법으로 내구성에 유리하고 경제적이며, 형하공간에 유리한 프리캐스트P.S 거더 및 강박스 거더를 이용한 라멘교 타입 교량(라멘교 및 라멘교 형식)의 구조 시스템으로 구성된 교량의 시공 기술을 제공함에 목적이 있다. 여기서 고정정착장치(320)는 부모멘트의 크기를 고려하여 거더의 길이 방향으로 다단계로 설치한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 첫 번째 단계로써, 거더(330)를 지면위에서 제작 및 조립하되 교량의 사하중(거더 자중과 슬래브 콘크리트 자중 등) 및 사용 중 발생되는 하중의 부담을 상쇄시킬 수 있도록, 프리캐스트 P.S.C 거더의 경우 인장재(200)를 포물선으로 설치하고, 프리캐스트 P.S 강합성 거더의 경우에는 인장재(650)를 거의 직선으로 설치하고 인장하여 가동정착장치(620)를 이용하여 고정 정착시킨다. 강박스 거더는 이 단계에서 지면상에서 조립되고 프리스트레싱 되지 않는다(도 7참조). 이 때 프리캐스트 거더 단부에는 교대 흉벽(410)과의 일체화를 위해 연결재(400) 그리고 교대로부터 연장되는 연결철근(420)이 설치된다.

도 3a는 프리캐스트 거더 상단에 3단계로 설치된 피복강연선을 나타내고 있다. 여기서 P.S.C 거더 상부플랜지에 블록아웃을 설치하여 피복강연선을 블록아웃된 단면의 내부에 배치하여 시공하는 방법도 있다. 부모멘트 구간에 배치된 피복강연선(300)의 한단은 고정정착장치(320)로 되어있고 압축응력 도입을 위한 피복강연선은 라멘교 타입 구조시스템의 라멘모서리에 발생되는 부모멘트구간에 다단계로 설치된다. 도 3b는 등분포하중하에서의 부모멘트도를 나타내고 있다. 부모멘트의 크기는 부모멘트구간의 모멘트도(310)와 같이 2차함수로 변화된다. 도 3c는 부모멘트구간에 피복강연선이 3단계로 배치된 평면도이다.

거더의 한단 또는 양단으로부터 부모멘트구간 위치에 고정정착장치(320)를 갖는 피복강연선(300)을 설치하는 경우, 프리캐스트 P.S.C 거더는 도 5에 도시된 바와 같이 상부플랜지 또는 블록아웃된 단면의 내부에 얹어지고, P.S 강합성 거더의 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, I형 강재 거더(610) 상부플랜지 좌우에 매달린 형태로 설치된다. 그리고 강박스 거더의 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 슬래브콘크리트 타설 시 상부 플랜지 충진 콘크리트(720)에 피복강연선이 매설되도록 제작된 거더로 완성할 수 있다. 여기서 강박스 거더는 블록아웃 시키지 않은 상태에서 강박스 거더 상부에 피복강연선을 직접 얹어 설치하여 시공할 수도 있다.

두 번째 단계로는 도 4a에 도시된 바와 같이 기 제작된 프리캐스트 P.S 거더 및 기조립된 강박스 거더를 교대 흉벽(410)이 설치되기 전 상태의 교대 상에 거치시킨 후, 부모멘트 구간 슬래브에 압축응력을 도입시키기 위해 설치된 고정정착장치(320) 또는 고정정착장치 대신에 거더 외부에서 인장 시킬 수 있는 가동정착장치를 갖는 피복강연선이 도 4b에 도시된 바와 같이 교대흉벽에 매입되도록 배치하게 된다. 이때의 프리캐스트거더는 교대 위에 거치한 후 거더 한단 또는 양단으로부터 돌출된 피복강연선이 교대 흉벽 후면에서 인장하여 정착시킬 수 있도록 설치하고, 한단 또는 양단의 교대와 흉벽과의 일체화를 위해 연결재(400)가 설치된 프리캐스트 거더와 교대로부터 연장된 연결철근(420)이 일체화 되도록 철근 배근을 한 후 슬래브와 함께 교대와 거더의 연결부를 일체화할 수 있는 콘크리트를 타설하고 양생시킨다. 교대 상면과 거더 하부의 접착부는 거더의 자중, 슬래브 자중과 향후 작용되는 사용하중 및 2차 사하중에 의해 영구히 압축되는 부분이므로 교대 및 거더와의 일체화를 위한 조치는 상기한 시공으로 충분하다. 도 4c에는 교대흉벽(410) 및 슬래브 콘크리트(220)를 타설·양생시킨 상태와, 흉벽 후면에서 인장력 도입을 위해 라멘모서리의 부모멘트 구간에 3단계로 매설된 피복강연선을 인장 후 고정 정착된 상태가 도시되어 있다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 P.S 강합성 거더의 경우, 슬래브 콘크리트와 복부 콘크리트(630)가 동시에 타설된다. 도 4e는 강박스 거더를 이용한 라멘교 타입의 교량에 관한 것으로서, 이러한 강박스 거더의 경우에는 강박스 거더 내부 하부에 충진콘크리트를 먼저 타설하고 슬래브 콘크리트의 타설과 동시에 상부 충진 콘크리트(720)를 타설하게 된다.

이와 같은 시공과정 중 고정정착장치(300)를 상부 플랜지 상부에 설치하는 이유는 거더 단면의 중립축(N.A)으로부터 정착장치까지의 거리 즉, 중립축(N.A)으로부터의 편심거리를 가능한 한 최대가 되게 하므로 편심모멘트를 크게 발생시켜 부모멘트 구간에서는 슬래브 상부에, 정모멘트 구간에는 하부플랜지 하단에 추가의 압축응력을 도입시키기 위함이다. 여기서도 고정정착장치(300) 설치 위치에 고정정착장치 대신 가동 정착장치를 거더 외부에 설치하여 동일한 효과를 거둘 수 있는 시공을 할 수도 있다. 이 경우 역학적 거동은 고정정착장치(300)를 사용했을 경우와 동일하다.

타설된 콘크리트가 양생되면, 교대흉벽(410) 후면에서 매설된 피복강연선을 인장시키고 고정 정착시킴으로써 라멘교 및 라멘교 형식의 교량의 시공은 완성된다. 이와 같이 시공된 교량은 라멘모서리 부근의 부모멘트 구간에만 다단계로 강선이 설치되므로 역학적 및 자재 측면에서 최적의 설계가 가능하고 이에 따라 정모멘트와 부모멘트의 크기에 대응되는 설계가 가능하게 되어 경제적이고 합리적인 설계가 될 수 있다.

본 실시 예에서 프리캐스트 P.S 거더 및 강박스 거더를 이용한 라멘교 및 라멘교형식의 구조시스템으로 구성된 교량의 부모멘트 구간에 압축응력의 도입 원리는 다음과 같다.

프리캐스트 P.S.C 거더에서 부모멘트 구간에 배치된 피복강연선(300)을 교대 흉벽(410) 후면에서 인장시키고 고정 정착 시키므로 2차 사하중 및 사용하중하에서 부모멘트 구간의 슬래브에 발생되는 인장응력을 상쇄 시킬 수 있는 압축응력을 도입시키는 원리는 다음과 같다.

P.S.C 거더의 부모멘트 구간에서 2차 사하중 및 사용하중에 의해 슬래브 콘크리트 상단에 작용되는 인장응력을

이라 하고 인장재에 작용되는 인장력을 P라고 할 때 개략적으로 다음과 같은 조건하에서 P의 크기가 결정된다.

여기서

:슬래브가 포함된 단부의 합성 단면적

:단부 단면의 중립축(N.A)에서 인장재 위치까지의 거리

:슬래브가 포함된 합성단면 단부의 단면2차모멘트

:중립축에서 슬래브 상부까지의 거리를 의미한다.

위의 조건식은 컴퓨터 S/W에 의한 계산 결과를 검토할 수 있는 참고식이다. 왜냐하면 라멘교는 다차 부정정 구조이므로 교대의 높이 및 강성, 상부구조의 강성과 경간장

등에 따라 힘의 재분배 현상의 해석이 수계산으로는 불가능하기 때문이다.

한편 부모멘트 구간의 인장력 P는 부정정 구조의 힘의 재분배 현상 때문에 정모멘트 구간에도 영향을 준다. 정모멘트 구간에는 거더양단에서 인장되는 인장력 P에 의해 P의 일부분 즉, 약 20~30%가 인장력으로 작용되므로 거더 중앙부 단면 하단에 부정적 영향 즉, 인장응력이 발?壅풔? 반면 편심 모멘트에 의해 압축 응력이 단면하단부에 유리하게 작용되기 때문에 결과적으로 긍정적 결과를 도출할 수 있다. 이 관계를 식으로 나타내면 다음과 같다.

여기서

는 인장력 P에 의해 거더 중앙부 하부플랜지 하단에 추가로 발생되는 응력이고

의 조건 즉, 추가적인 압축응력이 도입되도록 단면의 칫수를 조절하여 프리캐스트 P.S.C 거더를 이용한 라멘교 타입 교량을 설계할 수 있다.

위의 조건식에서

:거더 중앙부의 합성 단면적

:거더 중앙부의 슬래브를 포함한 합성단면의 단면2차 모멘트

:합성단면 중앙부의 중립축(N.A)으로부터 P의 작용점 즉, 강선의 위치까지의 거리

:중립축에서 합성단면의 하부플랜지 하단까지의 거리를 의미한다.

물론 여기서도 위의 조건식은 참고로 활용할 수 있다.

프리캐스트 P.S 강합성 거더와 강박스 거더의 경우에도 동일한 상기의 이론이 적용된다. 여기서 주지해야할 사항은 거더에 작용되는 사하중 및 사용하중에 의해 발생되는 응력이 인장측이 되는 곳 즉, 부모멘트구간에서는 슬래브 상부, 그리고 거더 중앙부에서는 하부플랜지 하부에 압축응력이 도입되도록 하는 것이 P.S 거더 및 모든 구조물의 제작 및 시공 철학이다.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 시공법은 단경간은 물론 다경간 구조시스템에도 적용된다. 다만 교각 위치의 슬래브 콘크리트에 발생되는 인장응력은 슬래브 연속화 공법 또는 지점 상승·하강 또는 하강 공법에 의해 해결 될 수 있다. 이상에서 본 발명의 기술적 특성에 대해 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 슬래브 또는 상부구조 110 : 교대
200 : 프리캐스트 P.S.C 거더의 전길이에 곡선으로 설치되는 인장재
210 : 가동정착장치 220 : 슬래브 콘크리트
230 : 가동지점
240 : 슬래브거더(특허문헌 표현대로 표기하였음)
250 : 2차 연속 강선 또는 2차 지점부 강선(특허문헌 표현대로 표기하였음)
260 : 라멘 벽체(특허문헌 표현대로 표기하였음)
300 : 다단계로 설치된 피복강연선
310 : 부모멘트구간의 모멘트도 320 : 고정정착장치
330 : 프리캐스트 거더
400 : 흉벽과의 일체화를 위한 연결재 410 : 흉벽
420 : 흉벽과의 일체화를 위한 연결철근
500 : 프리캐스트 P.S.C 거더 610 : I형 강재거더
620 : 프리캐스트 P.S 강합성거더에서의 가동정착장치
630 : 복부콘크리트
640 : 고정정착장치 설치를 위해 보강된 단면형상
650 : 지면에서의 인장을 위한 인장재
700 : 강박스 거더
710 : 강박스 거더 부모멘트구간의 내부 하단에 타설된 충진 콘크리트
720 : 상부 플랜지 충진 콘크리트
800 : 교각

Claims (2)

1. 라멘교타입의 교량(라멘교 및 라멘교 형식의 교량)에서 사용하중과 2차 사하중에 의해 교량 단부 즉, 라멘모서리 부근에 발생되는 부모멘트구간의 프리캐스트 거더 상부에 피복강연선을 2차 함수로 변화되는 부모멘트의 크기를 고려하여 거더 내부쪽의 피복강연선 끝단에는 고정정착장치가 설치된 피복강연선을 다단계로 배치하고 흉벽이 설치되기 전의 교대와 흉벽 및 슬래브와 프리캐스트 거더를 일체화시킨 후 라멘교 타입의 교량 부모멘트구간의 슬래브에 압축력을 도입시키는 특징을 갖는 시공법.
   
2. 프리캐스트 거더를 한단 또는 양단 모두가 흉벽이 설치되기 전 상태의 교대상에 거치시킨 후 흉벽과의 일체화를 위해 흉벽이 설치되기 전의 교대로부터 연장된 연결철근과 프리캐스트 거더 단부에 설치된 연결재를 갖는 프리캐스트 거더 상부 또는 블록아웃의 내부에 피복강연선을 다단계로 얹어 놓거나 매다는 형식의 상태(P.S 강합성 거더의 경우)에서 피복강연선이 흉벽 후면에서 인장 및 고정·정착이 가능하도록 설치한 후 흉벽 및 슬래브 콘크리트를 타설, 양생하므로 교대와 슬래브 및 프리캐스트 거더가 일체화되는 특징을 갖는 시공법.
   

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