KR100544647B1 - 단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법 - Google Patents

단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하천을 횡단하는 프리플렉스 합성형교의 형하공간을 최대한 확보하기 위해 합성형을 단부절취형으로 제작하여 동일지간대비 형고를 가진 교량에 비해 교좌장치를 높게 설치하여 홍수시 교량의 유실을 방지하고, 절취된 단부에 충복형 브레이싱을 시공하여 단부 가로보의 활하중에 의한 안정성의 확보와 더불어 단부절취형 합성형을 사용함에 따른 합성형의 낮은 강성으로 인한 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량에서 합성형의 비틀림에 의한 이상응력이나 교좌장치의 변형을 방지하는데 적당한 단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는, 양 단부가 교대 위에 가설되는 복수의 단부절취형 프리플렉스 합성형과, 교량의 시종점부에서 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형의 단부를 상호 연결하여 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형들을 폐합된 격자구조를 갖도록 하는 충복형 브레이싱과, 교량의 전 구간에 걸쳐 타설되며 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형 및 충복형 브레이싱을 피복하는 바닥판 콘크리트 및 복부판 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
단부절취형 프리플렉스 합성형, 충복형 브레이싱, 사용하중, 합성형 가로보

Description

단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법{preflex composite bridges cutting to ending point and method for consturcting thereof}
도 1a 내지 1b는 도를 횡단하는 교량과 하천을 횡단하는 교량의 형하공간을 나타낸 교량의 개념도
도 2는 교좌장치의 구성도
도 3은 종래 단부절취형 프리플렉스 합성형교의 형하공간을 설명하기 위한 교량의 측면도
도 4a 내지 4b는 종래 가로보가 없는 상태에서 바닥판 콘크리트를 타설할 때 바닥판 콘크리트 내, 외측의 길이차이로 인해 발생하는 교좌장치의 변형 상태를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교에 따른 단부절취형 프리플렉스 합성형의 구성도
도 6a 내지 6c는 도 5에 따른 단부절취형 프리플렉스 합성형의 제작방법을 설명하기 위한 제작 공정도
도 7은 도 6a 내지 6c와 같은 방법으로 제작되는 프리플렉스 합성형의 모멘트선도 및 전단력도
도 8a 내지 8e는 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교에 따른 단부절 취형 프리플렉스 합성형의 또 다른 제작방법을 설명하기 위한 제작 공정도
도 9는 도 8a 내지 8e와 같은 방법으로 제작되는 프리플렉스 합성형의 모멘트선도 및 전단력도
도 10은 도 6c의 I-I'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도
도 11 내지 12는 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교에 따른 개념도 및 측면도
도 13a 내지 13c는 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법에 따른 시공 순서도
도 14는 평면곡선이나 사각이 심한 교량에서 교량의 경간 중앙부에 충복형 브레이싱을 설치하는 것을 설명하기 위한 개념도
도 15는 평면곡선이나 사각이 심한 교량에서 교량의 시종점부에 설치된 충복형 브레이싱과 콘크리트의 합성에 의한 합성형 가로보가 설치된 상태를 설명하기 위한 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교의 개념도
도 16은 평면곡선이나 사각이 심한 교량에서 경간 중앙부에 충복형 브레이싱과 콘크리트의 합성에 의한 합성형 가로보가 설치된 상태를 설명하기 위한 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교의 개념도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 단부절취형 프리플렉스 합성형 100a : 강형
100b : 케이싱 콘크리트 120 : 교대
140 : 충복형 브레이싱 160 : 수직연결보강재
180 : 콘크리트 200 : 합성형 가로보
본 발명은 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 하천을 횡단하는 프리플렉스 합성형교의 형하공간을 최대한 확보하기 위한 단부철취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하천을 횡단하는 교량의 형하공간은 도로를 횡단하는 교량의 형하공간과는 달리 교좌장치를 제외한 교좌상면에서부터 측정한다. 즉, 도 1a 내지 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도로를 횡단하는 교량의 형하공간(가)은 교량의 상부구조(1)의 하면에서부터 측정하는 반면에, 하천을 횡단하는 교량의 형하공간(나)은 교좌장치(3)를 제외한 교량의 하부구조(5)의 상면, 즉 교좌상면부터 측정한다. 이는, 우리나라 연평균 강수량이 1,274mm로서, 세계 평균인 973mm의 약 1.3배에 달하나, 여름철에 강수량의 50~60% 정도가 집중되고 있고, 하천의 유역면적이 적어 하천을 횡단하는 교량의 유실이 문제되기 때문이다. 여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 교좌장치(3)는 그 시공성과 유지보수를 위해서 400mm 정도의 공간이 확보될 수 있도록 상부구조(1)의 하면과 교좌상면 사이에 위치하게 된다. 이로 인해서 하천을 횡단하는 교량은 도로를 횡단하는 교량과 동일지간대비 같은 형고를 갖는다고 하더라도 같은 형하공간을 유지하기 위해서는 종단면상에서 400mm 정도 높은 교량계획선을 가지게 된다. 이는, 교량 시종점에서의 성토고(盛土高) 증가를 의 미하므로 그에 따른 공사비, 성토의 점유면적, 차량의 주행성 및 운전자의 시야불량을 초래하게 된다.
따라서, 도 3과 같이, 형하공간을 충분히 확보할 수 있는 단순교량 형식의 단부절취형 단순교량의 필요성이 대두되고 있다.
단순교량 형식의 단부절취형은 단순교량의 형하공간을 확보하기 위해 이전에서부터 시공되어져 왔으나, 이러한 단부절취형은 판형교(STEEL PLATE GIRDER BRIDGE)가 대부분이며, 콘크리트 교량은 찾아볼 수 없고, 짧은 경간의 프리캐스트 빔(PRECAST BEAM)교(橋) 정도에 한한다. 그 이유는 최대 전단력 발생구간에서 단면이 작아지므로 판형교의 경우에는 강판의 두께를 증가시켜 적용이 가능하지만, 콘크리트 교량의 경우에는 짧은 경간에도 불구하고, 단면 변화부에서의 균열발생을 피할 수 없기 때문이다.
또한, 이와 같은 단부절취형 판형교는 복부판의 두께 증가에도 불구하고 판형교 자체의 단점인 좌굴이 우려되고 하천을 횡단하는 교량에서의 판형교는 부식의 우려 등으로 도장 및 재도장으로 인한 유지보수비 및 환경 문제가 심각한 문제로 대두되고 있다.
한편, 일반적인 프리플렉스 합성형교는 프리스트레스트드 콘크리트 빔(PRESTRESSED CONCRETE BEAM)교와 동일하나 판형교와는 다르다. 즉, 판형교는 주형을 세그먼트(SEGMENT)화 하여 한 세그먼트를 가설한 후, 각 주형 사이를 브레이싱과 가로보로 연결하여 전체 교량을 가설하지만, 프리플렉스 합성형교는 한 경간에 해당하는 주형이 제작된 후, 교대 및 교각에 가설되고 브레이싱이나 가로보가 없는 상태에서 바닥판이 합성된 후, 가로보가 하중에 거동하는 가설형태이다.
이러한 가설형태는 도 4a에 도시된 것처럼, 캔틸레버 바닥판의 길이(a1)와, 중앙부 바닥판의 길이(2a2)로 인해 도 4b에 도시된 바와 같이, 바닥판 콘크리트(5)를 타설하면 비틀림 현상이 발생하여 교좌장치(3)의 심각한 변형을 초래하며, 이러한 상태에서 사용하중이 재하될 경우, 교좌장치(3)의 탈락(이탈)현상이 발생될 우려가 크다. 특히 이러한 현상은 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량일수록 두드러지게 나타나는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 하천을 횡단하는 프리플렉스 합성형교의 형하공간을 최대한 확보하기 위해 합성형을 단부절취형으로 제작하여 동일지간대비 형고를 가진 교량에 비해 교좌장치를 높게 설치하여 홍수시 교량의 유실을 방지하는데 적합한 단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 절취된 단부에 충복형 브레이싱을 시공하여 단부 가로보의 활하중에 의한 안정성의 확보와 더불어 단부절취형 합성형을 사용함에 따른 합성형의 낮은 강성으로 인한 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량에서 합성형의 비틀림에 의한 이상응력이나 교좌장치의 변형을 방지하는데 적당한 단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는, 양 단부가 교대 위에 가설되는 복수의 단부절취형 프리플렉스 합성형과, 교량의 시종점부에서 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형의 단부를 상호 연결하여 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형들을 폐합된 격자구조를 갖도록 하는 충복형 브레이싱과, 교량의 전 구간에 걸쳐 타설되며 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형 및 충복형 브레이싱을 피복하는 바닥판 콘크리트 및 복부판 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는, 단부절취형 프리플렉스 합성형이 양단부의 절취부가 소정의 경사면을 갖는 단부절취형 강형과, 상기 강형에 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 상기 강형의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 강형에는 상기 충복형 브레이싱의 체결을 위한 수직연결보강재가 연결되며, 상기 수직연결보강재는 고장력 볼트에 의해 상기 충복형 브레이싱과의 체결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는, 상기 강형의 양 단부는 교좌장치와 평행해지도록 복부단면이 절취되되, 상기 절취부는 경간 중앙부의 형고와 동일한 형고를 유지하도록 소정길이의 경사면을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는, 교량의 경간 중앙부에 충복형 브레이싱이 더 설치되며, 상기 충복형 브레이싱은 복부판 콘크리트와 합성되어 합성형 가로보를 구성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법은 단부절취형 프 리플렉스 합성형을 제작하는 단계와, 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형을 교대 위에 가설하는 단계와, 교량의 시종점부에 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형의 단부를 상호 연결하는 충복형 브레이싱을 체결하여 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형들을 상호 폐합시키는 단계와, 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형 및 충복형 브레이싱을 피복하는 바닥판 및 복부 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법은, 단부절취형 프리플렉스 합성형의 제작이 양 단부가 절취된 단부절취형 강형을 제작하는 단계와, 상기 단부절취형 강형에 설계최대모멘트보다 큰 저항모멘트가 발생하도록 프리플렉션 하중을 재하하는 단계와, 상기 단부절취형 강형의 하연에 상기 단부절취형 강형의 형상에 맞게 케이싱 콘크리트를 타설한 후 양생하는 단계와, 상기 프리플렉션 하중을 제거하여 상기 단부절취형 강형 하연의 상기 케이싱 콘크리트에 압축력을 증대시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법은, 단부절취형 프리플렉스 합성형의 제작이 양 단부가 절취된 단부절취형 강형을 중앙부가 솟도록 제작하는 단계와, 상기 강형 양쪽의 L/4 지점과 상기 강형 중앙의 L/2 지점에 각각 제 1 프리플렉션 하중과 제 2 프리플렉션 하중을 재하하는 단계와, 상기 강형의 하부플랜지를 감싸도록 하부케이싱 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계와, 상기 강형 양쪽의 L/4 지점에 재하된 제 1 프리플렉션 하중을 제거하는 단계와, 상기 하부케이싱 콘크리트의 크리프 및 건조수축이 완료된 후 상기 강형의 L/2 지점에 재하된 제 2 프리플렉션 하중을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법은, 강형을 제작할 때 충복형 브레이싱의 체결을 위한 수직연결보강재를 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법은, 교량의 경간 중앙부에 충복형 브레이싱을 더 설치하여 충복형 브레이싱과 콘크리트 합성에 따른 합성형 가로보를 구성하여 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량에서의 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형과 가로보의 안정성을 더욱 향상시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는 절취부의 사용하중으로 인한 높은 전단력으로 복부판의 좌굴이 문제가 되고, 도장 및 재도장으로 인한 유지관리비 및 환경문제로 인해 사용되지 않고 있는 판형교 및 단면이 급격히 변하는 구간의 균열이 필연적으로 발생하는 콘크리트 빔교와는 달리, 강형 복부판이 콘크리트로 피복된 프리플렉스 합성형교이다.
이와 같은 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는 교량의 시종점부에 충복형 브레이싱을 이용하여 단부절취형 프리플렉스 합성형을 폐합 연결함으로써, 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형을 가설할 때 발생하는 편심하중에 의해서 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형과 단부 가로보가 상기 단부 절취로 인해 낮아진 형고로도 충분히 지지되도록 하여 합성형의 비틀림이나 교좌장치의 심각한 변형을 막을 수가 있다.
따라서, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는 지금까지는 사용하지 못했던 단부절취형 합성형이 갖는 시공상의 각종 문제점을 해결함으로써, 여름에 강수량이 집중되는 우리나라 기후환경에서 통수단면을 최대한 확보하고, 그로 인하여 교량이 유실되는 것을 방지할 수가 있다.
이와 같은 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교에 따른 단부절취형 프리플렉스 합성형을 도시한 것이고, 도 6a 내지 6c는 도 5와 같은 단부절취형 프리플렉스 합성형의 제작방법을 설명하기 위한 제작 공정도이다.
먼저, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)은 도 5에 도시한 바와 같이, 양쪽 단부가 절취된 단부절취형 강형(100a)과, 상기 강형(100a)의 하부플랜지를 감싸도록 타설된 케이싱 콘트리트(100b)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 강형(100a)은 "I"자 형상을 가지며, 양쪽의 절취부(截取部)는 소정의 경사면을 갖는다. 이는 상기 강형(100a)의 양쪽에 설치되는 교좌장치와 상기 강형(100a)이 평행해지도록 하기 위함이며, 이로써 지간 중앙부의 형고와 동일한 형고를 유지할 수가 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형의 제작 공정은 다음과 같다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 양쪽 단부(A)가 절취된 단부절취형 강형(100a)을 제작한다. 이후, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 강형(100a)에 설계최대모멘트보다 큰 저항모멘트가 발생하도록 프리플렉션 하중(P)을 재하한다. 이때, 상기 프리플렉스 합성형의 모멘트 및 전단력은 도 7에 도시한 바와 같다.
이어, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 단부절취형 강형(100)의 형상에 상응하여 상기 강형(100)의 하부플랜지를 감싸도록 케이싱 콘크리트(100b)를 타설 및 양생한 후, 강형(100a)에 재하되었던 프리플렉션 하중(P)을 제거하면 본 발명에 따른 프리플렉스 합성형의 제작공정이 완료된다.
한편, 도 8a 내지 8e는 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형의 또 다른 제작방법을 설명하기 위한 제작 공정도로서, 전술한 방법으로 제작된 프리플렉스 합성형에 비해 절취부의 사용하중으로 인한 전단력을 더욱 감소시킬 수 있는 방법이다.
즉, 도 8a에 도시한 바와 같이, 양쪽 단부가 절취된 I형 강형(100a)을 중앙부가 솟도록 제작한 후, 도 8b에 도시한 바와 같이, 상기 단부절취형 강형(100a)을 4등분하여 양쪽 L/4지점과 중앙이 되는 L/2지점에 서로 다른 크기의 프리플렉션 하중(P1)(P2)을 재하한다. 이때, 상기 강형(100a) 양쪽의 L/4지점에 재하되는 프리플렉션 하중(P1)은 상기 강형(100a)의 중앙부에 재하되는 프리플렉션 하중(P2)에 의한 L/4지점에서의 강형의 처짐을 고려하여 결정하는데, 상기 프리플렉션 하중(P1)(P2)은 바람직하게는 활하중과 고정하중을 합한 하중에 대한 모멘트 형상에 맞 게 재하한다.
즉, 강형(100a) 양쪽의 L/4지점에 각각 프리플렉션 하중(이하, 설명의 편의를 위해 "제 1 프리플렉션 하중(P1)"이라 함)을 재하하고, 상기 강형(100a)의 중앙부가 되는 L/2 지점에 프리플렉션 하중(이하, 설명의 편의를 위해 "제 2 프리플렉션 하중(P2)"이라 함)을 재하한 후, 도 8c에 도시한 바와 같이, 상기 강형(100a)의 하부플랜지를 감싸는 하부케이싱 콘크리트(100b)를 타설 및 양생한다.
이후, 도 8d에 도시한 바와 같이, 강형(100a) 양쪽의 L/4지점에 재하된 제 1 프리플렉션 하중(P1)을 제거한다. 이때, 상기 하부케이싱 콘크리트(100b)에는 상기 제 1 프리플렉션 하중(P1)을 제거함에 따른 압축응력이 도입된다.
이어서, 도 8e에 도시한 바와 같이, 강형(100a)의 중앙부가 되는 L/2지점에 재하된 제 2 프리플렉션 하중(P2)을 제거하면, 본 발명에 따른 단부절취형 프리플렉스 합성형의 제작이 완료된다.
도 9는 도 8a 내지 8e와 같은 방법으로 제작된 단부절취형 프리플렉스 합성형의 모멘트선도와 전단력도를 도시한 것으로서, 전단력의 경우 도 7에 나타난 전단력에 비해 더욱 감소됨을 알 수 있다. 즉, 상기와 같이 5점(A,B,C,D,E) 재하방식으로 프리프렉션 하중을 재하할 경우, 도 7과 같은 4점 재하방식으로 프리플렉션 하중을 재하할 때보다 전단력을 더욱 감소시킬 수가 있게 되고, 그에 따라 절취부에서의 사용하중으로 인한 높은 전단력에 기인한 복부판의 좌굴 문제를 제거할 수가 있게 된다.
위에서 설명한 두 가지의 방법으로 제작된 본 발명에 따른 단부절취형 프리 플렉스 합성형(100)은 도 10에 도시한 바와 같이, 단부가 절취된 부분(A)은 지간대비 형고가 낮아진 것을 알 수 있으며, 그 중앙 부분은 일반적인 프리플렉스 합성형과 동일함을 알 수 있다. 참고로, 도 8은 도 6c 및 도 8e의 I-I'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단부절취형 프리플렉스 합성형의 단면을 도시한 것으로서, 도면의 미설명부 "160"은 하기에서 설명될 충복형 브레이싱을 단부절취형 프리플렉스 합성형에 연결하기 위한 수직연결보강재를 지시한다.
이와 같은 방법으로 제작된 본 발명에 따른 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)은 교대 및 교각 위에 가설됨으로써, 단부절취형 프리플렉스 합성형교가 시공되는바, 이러한 단부절취형 프리플렉스 합성형을 이용한 단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 11은 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교의 개략도로서, 바닥판 및 복부 콘크리트가 타설되기 이전의 상태를 나타낸 것이고, 도 12는 바닥판 및 복부 콘크리트가 타설된 상태의 단부절취형 프리플렉스 합성형교의 측단면도이다.
도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는 교대(120) 위에 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)이 가설되고, 교량의 시종점부에는 상기 단부절취형 프리플렉션 합성형(100)을 상호 폐합시켜 교량의 전 구간에 걸쳐 격자 구조를 만드는 충복형 브레이싱(140)이 설치된다. 그리고 바닥판 콘크리트(300) 및 복부판 콘크리트(400)가 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형(100) 및 충복형 브레이싱(140)을 피복하도록 타설된다.
여기서, 상기 충복형 브레이싱(140)은 도 10에 나타난 바와 같이, 상기 단부 절취형 강형(100a)에 미리 용접된 수직연결보강재(160)에 고장력 볼트 혹은 용접 등에 의해 연결되며, 상기 수직연결보강재(160)에는 고장력 볼트 체결을 위한 볼트 구멍(미도시)이 형성된다. 참고로, 상기 수직연결보강재(160)는 강형(100a) 제작시 강형(100a)의 양쪽에 미리 연결된다. 따라서 앞에서 설명한 강형(100a)에 프리플렉션 하중을 재하한다고 함은 수직연결보강재(160)가 연결된 강형(100a)에 프리플렉션 하중을 재하한다는 것을 의미한다.
이와 같은 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는 강형(100a) 복부판이 콘크리트로 피복된 프리플렉스 합성형교로서, 양쪽 단부가 절취된 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)의 양 단부를 충복형 브레이싱(140)을 이용하여 상호 연결하여 교량의 전 구간에 걸쳐 상기 프리플렉스 합성형(100)들을 상호 폐합함으로써, 단부절취형 프리플렉스 합성형을 가설할 때 발생하는 편심하중에 의해서 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)과 단부 가로보(미도시)가 상기 단부 절취로 인해 낮아진 형고로도 충분한 지지가 가능하여 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)의 비틀림 및 그에 따르는 교좌장치의 심각한 변형을 막을 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법을 설명하기로 한다.
도 13a 내지 13d는 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법을 설명하기 위한 시공 순서도이다.
먼저, 도 13a에 도시한 바와 같이, 앞에서 설명한 도 6a 내지 6c와 같은 방법과 도 8a 내지 8e와 같은 방법 중 어느 한 방법으로 제작된 단부절취형 프리플렉 스 합성형(100)을 교대(120) 위에 가설한다.
이후, 도 13b에 도시한 바와 같이, 교량의 시종점부에서 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)의 양쪽 단부를 충복형 브레이싱(140)으로 상호 연결하여 교량의 전 구간에 걸쳐 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)을 폐합시킨다. 즉, 도 13c에 도시한 바와 같이, 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)에 미리 용접되어 있는 수직연결보강재(160)에 상기 충복형 브레이싱(140)을 고장력 볼트(미도시)나 용접 등으로 체결한 후, 도면에는 도시되지 않았지만, 바닥판 및 복부 콘크리트를 타설하면, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교의 시공이 완료된다. 여기서, 상기 충복형 브레이싱(140)의 체결은 고공에서 작업하기 때문에, 고장력 볼트로 체결하는 것이 바람직하며, 따라서 수직연결보강재(160)에는 상기 고장력 볼트를 체결하기 위한 볼트 구멍이 형성된다.
한편, 이러한 단부절취형 프리플렉스 합성형교는 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량 또는 형고가 낮아 가로보의 강성을 확보할 수 없는 교량에도 적용할 수가 있는데, 이런 경우에는 도 14에 도시한 바와 같이, 경간 중앙부(B)에도 충복형 브레이싱(140)을 연결함으로써, 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)과 가로보의 안정성을 더욱 높일 수가 있게 된다.
특히, 도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교는 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)과 충복형 브레이싱(140)의 체결된 상태에서 바닥판 및 복부 콘크리트가 피복되기 때문에, 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량에서도 단부절취형 프리플렉스 합성형(100)의 비틀림 발생을 방지할 수 있 어 합성형(100)의 비틀림으로 인한 이상응력이나 교좌장치에 변형이 일어나는 것을 근본적으로 방지할 수가 있다. 더욱이, 상기 충복형 브레이싱(140)이 콘크리트(180)로 피복되기 때문에 충복형 브레이싱(140)과 콘트리트(180)로 이루어진 합성형 가로보(200)가 되므로 추가고정하중 및 활하중에 대한 안정성을 더욱 확보할 수가 있게 된다.
한편, 일반적인 프리플렉스 합성형교의 경우, 바닥판 콘크리트 및 복부판 콘크리트를 타설하고 양생하면 경간에서는 콘크리트가 가로보 역할을 하게 되는데, 콘크리트로 이루어진 가로보는 그 강성이 적기 때문에 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량에서는 많은 수의 가로보가 요구된다. 하지만, 본 발명에서는 도 14와 같이, 경간 중앙부(B)에 충복형 브레이싱(140)을 가설한 상태에서, 콘크리트를 피복하게 되므로 도 16에 도시한 바와 같이, 경간 중앙부의 콘크리트가 충복형 브레이싱(140)과 합성되어 콘크리트 가로보에 비해 훨씬 강성이 큰 합성형 가로보(200)가 되기 때문에 그 만큼 가로보 설치 개수를 대폭적으로 감소시킬 수가 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시 예들을 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 단부절취형 프리플렉스 합성형교 및 그 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.
하천을 횡단하는 프리플렉스 합성형교의 형하공간을 최대한 확보하기 위해 합성형을 단부절취형으로 제작하여 동일지간대비 형고를 가진 교량에 비해 교좌장치를 높게 설치할 수 있어 홍수시 교량의 유실을 방지할 수 있다.
또한, 절취된 단부에 충복형 브레이싱을 시공하여 단부 가로보의 활하중에 의한 안정성의 확보와 더불어 단부절취형 합성형을 사용함에 따른 합성형의 낮은 강성으로 인한 평면곡선(R)이나 사각(SKEW)이 심한 교량에서 합성형의 비틀림에 의한 이상응력이나 교좌장치의 변형을 방지할 수 있다.
즉, 양쪽 단부가 절취된 강형의 복부판이 콘크리트로 피복되어 프리플렉스 합성형을 구성하고, 상기 프리플렉스 합성형을 충복형 브레이싱을 이용하여 상호간에 완전 폐합함으로써, 절취부 다부의 사용하중으로 인한 높은 전단력으로 복부판이 좌굴되는 문제를 해결할 수 있으며, 도장 및 재도장으로 인한 유지관리 및 환경 문제를 해결할 수가 있으며, 프리플렉스 합성형을 연결할 때 발생하는 편심하중에 의해 프리플렉스 합성형과 단부 가로보가 단부 절취로 인해 낮아진 형고로도 충분한 지지가 가능하여 합성형의 비틀림이나 교좌장치의 심각한 변형을 방지할 수가 있다.

Claims (11)

  1. 양 단부가 교대 위에 가설되는 복수의 단부절취형 프리플렉스 합성형과;
    교량의 시종점부에서 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형의 단부를 상호 연결하여 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형들을 폐합된 격자구조를 갖도록 하는 충복형 브레이싱과;
    교량의 전 구간에 걸쳐 타설되며 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형 및 충복형 브레이싱을 피복하는 바닥판 콘크리트 및 복부판 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형은,
    양단부의 절취부가 소정의 경사면을 갖는 단부절취형 강형과,
    상기 강형에 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 상기 강형의 하부플랜지를 감싸는 케이싱 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 강형에는 상기 충복형 브레이싱의 체결을 위한 수직연결보강재가 연결되며, 상기 수직연결보강재는 고장력 볼트에 의해 상기 충복형 브레이싱과의 체결되는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 강형은,
    교좌장치와 평행해지도록 그 양단의 복부단면이 절취되되, 상기 절취부는 교량의 경간 중앙부 형고와 동일한 형고를 유지하도록 소정길이의 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 교량의 경간 중앙부에 충복형 브레이싱이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 충복형 브레이싱은 복부판 콘크리트와 합성되어 합성형 가로보를 구성하는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교.
  7. 단부절취형 프리플렉스 합성형을 제작하는 단계와;
    상기 단부절취형 프리플렉스 합성형을 교대 위에 가설하는 단계와;
    교량의 시종점부에 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형의 단부를 상호 연결하는 충복형 브레이싱을 체결하여 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형들을 상호 폐합시키는 단계와;
    상기 단부절취형 프리플렉스 합성형 및 충복형 브레이싱을 피복하는 바닥판 및 복부 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형을 제작하는 단계는,
    양 단부가 절취된 단부절취형 강형을 제작하는 단계와,
    상기 단부절취형 강형에 설계최대모멘트보다 큰 저항모멘트가 발생하도록 프리플렉션 하중을 재하하는 단계와,
    상기 단부절취형 강형의 하연에 상기 단부절취형 강형의 형상에 맞게 케이싱 콘크리트를 타설한 후 양생하는 단계와,
    상기 프리플렉션 하중을 제거하여 상기 단부절취형 강형 하연의 상기 케이싱 콘크리트에 압축력을 증대시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 단부절취형 프리플렉스 합성형을 제작하는 단계는,
    양 단부가 절취된 단부절취형 강형을 중앙부가 솟도록 제작하는 단계와,
    상기 강형 양쪽의 L/4 지점과 상기 강형 중앙의 L/2 지점에 각각 제 1 프리플렉션 하중과 제 2 프리플렉션 하중을 재하하는 단계와,
    상기 강형의 하부플랜지를 감싸도록 하부케이싱 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계와,
    상기 강형 양쪽의 L/4 지점에 재하된 제 1 프리플렉션 하중을 제거하는 단계와,
    상기 하부케이싱 콘크리트의 크리프 및 건조수축이 완료된 후 상기 강형의 L/2 지점에 재하된 제 2 프리플렉션 하중을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 강형을 제작하는 단계는,
    상기 충복형 브레이싱의 체결을 위한 수직연결보강재를 연결하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 교량의 경간 중앙부에 상기 충복형 브레이싱을 설치하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단부절취형 프리플렉스 합성형교 시공방법.
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