KR101034185B1 - 프리캐스트 코핑부와 교각 파일의 결합을 이용한 자전거 통행용 교량 및 그 시공방법 - Google Patents

프리캐스트 코핑부와 교각 파일의 결합을 이용한 자전거 통행용 교량 및 그 시공방법 Download PDF

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류근한
전규남
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콘비젼스 주식회사
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Abstract

본 발명에서는, 교각을 이루는 파일의 상단부에 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부를 일체로 결합시켜 교량의 하부구조를 구축하되, 코핑부 내에 강관과 타공 강판으로 이루어진 결합부재를 일체로 매립해두어 상기 결합부재를 통해서 파일 및 코핑부와 각각 견고한 전단결합구조를 이루도록 하여 일체화시키며, 교량의 상부구조는, 횡날개빔을 이용하여 바닥판을 지지하는 구조를 가지거나 또는 거더와 콘크리트 바닥판이 일체를 이루고 있는 합성형 거더로 제작하여 이러한 합성형 거더 1본을 교축 방향으로 코핑부 위에 거치함으로써 구축된 보행자 전용 또는 자전거가 통행하기에 적합한 자전거 교량와 그 시공방법이 제공된다.
구체적으로 본 발명에서는 통형상의 본체(31)와 외측 수직판(32)과 내측 수직판(33)으로 구성되는 결합부재(30)가, 코핑부(20)의 하부에 매립되어 파일삽입공이 형성되어 있는 구조로 코핑부(20)가 제작되고; 교각 파일(10)의 상단에는 연결철근(11)이 돌출되어 있고; 연결철근(11)이 상기 결합부재(30)에 의해 형성된 파일삽입공에 위치하도록, 코핑부(20)가 교각 파일(10)의 상단에 놓여, 교각 파일(10)의 상단이 파일삽입공으로 삽입되며; 채움경화재(26)가 파일삽입공으로 주입되어, 연결철근(11)과 내측 수직판(33)과 채움경화재(26)가 일체를 이루어서 교각 파일(10)과 코핑부(20)가 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 교량과, 그 시공방법이 제공된다.

Description

프리캐스트 코핑부와 교각 파일의 결합을 이용한 자전거 통행용 교량 및 그 시공방법{Bridge for Bike-lane and Construction Method thereof}
본 발명은 보행자나 자전거가 통행하기에 적합한 소규모의 자전거 교량 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명은, 교량의 하부구조는 교각을 이루는 파일의 상단부에 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부를 일체로 결합시켜 구축하고, 교량의 상부구조는, 횡날개빔을 이용하여 바닥판을 지지하는 구조를 가지거나 또는 거더와 콘크리트 바닥판이 일체를 이루고 있는 합성형 거더로 제작하여 이러한 합성형 거더 1본을 교축 방향으로 코핑부 위에 거치하여, 보행자 전용 또는 자전거가 통행하기에 적합한 소규모의 자전거 교량을 구축하는 기술에 관한 것이다.
최근 자전거의 이용이 급격히 증가하면서 자전거의 통행을 위한 자전거 교량의 필요성이 증대되고 있다. 종래 교량의 경우, 무겁고 큰 교량 상부구조물로 인하여, 이를 지지하는 교각과 코핑부의 규모가 거대해지고, 이를 시공하기 위해서는 상당한 비용과 시간이 소요되었다.
그러나, 자전거 교량의 경우, 자전거나 보행자만이 통행하는 것이므로, 교량의 규모가 소규모인데, 종래 교량을 단순히 그 규모만 축소해서는 이와 같은 자전거 교량에 적합한 교량을 구축하기 어렵다. 반면에 자전거 교량의 필요성이 커지는 마당에서, 이러한 소규모 교량을 신속하고 저렴한 비용으로 시공할 수 있는 교량과 그 시공방법이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 위와 같은 필요성을 충족하기 위하여 개발된 것으로서, 보행자, 또는 자전거만이 통행하는 소규모의 자전거 교량을 신속하고 저렴하게 제작할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하며, 이를 위한 교량과 교량 시공방법을 제공하는 것을 구체적인 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 교각을 이루는 파일의 상단부에 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부를 일체로 결합시켜 교량의 하부구조를 구축하되, 코핑부 내에 강관과 타공 강판으로 이루어진 결합부재를 일체로 매립해두어 상기 결합부재를 통해서 파일 및 코핑부와 각각 견고한 전단결합구조를 이루도록 하여 일체화시키며, 교량의 상부구조는, 횡날개빔을 이용하여 바닥판을 지지하는 구조를 가지거나 또는 거더와 콘크리트 바닥판이 일체를 이루고 있는 합성형 거더로 제작하여 이러한 합성형 거더 1본을 교축 방향으로 코핑부 위에 거치함으로써 구축된 보행자 전용 또는 자전거가 통행하기에 적합한 자전거 교량와 그 시공방법이 제공된다.
구체적으로 본 발명에서는 교각 파일의 상단부에, 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부가 조립되고, 거더와 바닥판으로 이루어진 교량 상부구조물이 코핑부 위에 교축방향으로 배치되어 형성되는 교량으로서, 코핑부는, 하부가 개방되어 있는 통형상의 본체와, 관통공)이 형성되어 있으며 본체의 주변에서 본체의 외면에 수직하게 복수개로 배치되어 본체와 일체 결합되어 있는 외측 수직판과, 관통공이 형성되어 있으며 본체의 주변에서 본체 내면에 수직하게 복수개로 배치되어 본체와 일체 결합되어 있는 내측 수직판으로 구성되는 결합부재가, 코핑부의 하부에 매립되어 결합부재의 본체 내부에 의하여 코핑부에 파일삽입공이 형성되어 있고, 파일삽입공과 외부가 연통되는 주입공이 형성되어 있으며; 교각 파일의 상단에는 연결철근이 돌출되어 있고; 연결철근이 상기 결합부재에 의해 형성된 파일삽입공에 위치하도록, 코핑부가 교각 파일의 상단에 놓여, 교각 파일의 상단이 파일삽입공으로 삽입되며; 교각 파일의 상단이 파일삽입공 내에 삽입된 상태에서 주입공을 통해서 채움경화재가 파일삽입공으로 주입되어, 교각 파일의 연결철근이 채움경화재에 매립됨과 동시에 내측 수직판도 채움경화재에 매립되어 채움경화재가 내측 수직판의 관통공을 통과한 상태로 경화됨으로써, 연결철근과 내측 수직판과 채움경화재가 일체를 이루어서 교각 파일과 코핑부가 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 교량이 제공된다.
또한 본 발명에서는 교각 파일의 상단부에, 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부가 조립되고, 코핑부 위에 교축방향으로, 거더와 바닥판으로 이루어진 교량 상부구조물이 배치되어 형성되는 교량의 시공방법으로서, 하부가 개방되어 있는 통형상의 본체와, 관통공이 형성되어 있으며 본체의 주변에서 본체의 외면에 수직하게 복수개로 배치되어 본체와 일체 결합되어 있는 외측 수직판과, 관통공이 형성되어 있으며 본체의 주변에서 본체 내면에 수직하게 복수개로 배치되어 본체와 일체 결합되어 있는 내측 수직판으로 구성되는 결합부재가, 코핑부의 제작을 위한 콘크리트 타설시 미리 배치되어 콘크리트에 매립되어, 결합부재의 본체 내부에 의하여 코핑부의 하부에 파일삽입공이 형성되어 있고, 파일삽입공과 연통되는 주입공이 형성되어 있는 구성의 코핑부를 제작하는 단계; 교각 파일은 그 상단에 연결철근이 돌출되어 있는 상태로 지반에 수직하게 복수개로 설치하는 단계; 교각 파일의 상단이 파일삽입공으로 삽입되어 연결철근이 상기 결합부재에 의해 형성된 파일삽입공에 위치하도록, 코핑부를 교각 파일의 상단에 거치하는 단계; 및 교각 파일의 상단이 파일삽입공 내에 삽입된 상태에서 주입공을 통해서 채움경화재가 파일삽입공으로 주입하여, 교각 파일의 연결철근이 채움경화재에 매립됨과 동시에 내측 수직판도 채움경화재에 매립되어 채움경화재가 내측 수직판의 관통공을 통과한 상태로 경화되도록 함으로써, 연결철근과 내측 수직판과 채움경화재가 일체를 이루어서 교각 파일과 코핑부를 일체로 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 시공방법이 제공된다.
이러한 본 발명의 교량 및 그 시공방법에 있어서, 결합부재의 내측 수직판의 아래쪽 길이는 본체의 길이보다 짧아서, 내측 수직판의 하단부가 본체의 하단에 미치지 못하도록 구성되어 있어, 교각 파일의 상단이 파일삽입공에서 내측 수직판의 하단부에 닿을 때까지만 삽입되도록 구성할 수 있다.
또한 본 발명의 교량 및 그 시공방법에 있어서, 코핑부 위에 교축방향으로 거치되는 교량 상부구조물은, 교축방향으로 배치되는 강재 I빔의 하부 플랜지에 콘크리트 하판이 결합되어 있고, 강재 I빔의 복부를 감싸도록 콘크리트 복부가 형성되어 있으며, 강재 I빔의 상부플랜지를 감싸며 교폭에 해당하는 연장길이를 가지는 콘크리트 상부바닥판으로 구성되어 거더와 바닥판이 일체를 이루고 있는 바닥판 일체형 합성거더로 이루어질 수 있는데, 이 경우, 상기 바닥판 일체형 합성거더는, 코핑부 위에 놓이는 지점부 위치에서의 콘크리트 하판과 콘크리트 복부의 폭이, 경간부에서의 콘크리트 하판과 콘크리트 복부의 폭보다 더 크도록 확폭되어 있으며; 코핑부 위에는 1본의 바닥판 일체형 합성거더만이 설치될 수도 있다.
또 다른 실시예로서, 본 발명의 교량 및 그 시공방법에 있어서, 코핑부 위에 교축방향으로 거치되는 교량 상부구조물은, 교축방향으로 배치되는 횡날개빔 거더와, 상기 횡날개빔 거더 위에 설치되는 교폭에 해당되는 폭을 가지는 바닥상판으로 이루어지며; 횡날개빔 거더는, 교축방향으로 배치되는 강재 I빔의 하부 플랜지에 콘크리트 하판이 결합되어 있고, 교축직각 방향으로 교폭 절반의 길이를 가지는 빔으로 이루어진 횡날개빔이 강재 I빔의 복부 상단과 상부 플랜지의 양측에 각각 일체 결합되어 있되, 횡날개빔은 교축방향으로 간격을 두고 복수개로 구비되어 있으며; 바닥상판은 횡날개빔 위에 거치되어 일체로 조립되어 있는 구조를 가질 수도 있다.
한편, 본 발명의 시공방법에서는, 복수개의 교각 파일을 지반에 수직하게 설치할 때, 교각 파일의 외면을 감싸는 2개의 판부재로 이루어진 외면고정부재를 각각의 교각 파일에 고정설치하고; 교각 파일에 고정설치된 외면고정부재 각각에 연결봉의 양단부를 결합하여, 외면고정부재 사이에 연결봉을 설치함으로써 교각 파일 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 교각 파일과 프리캐스트 코핑부가 견고하고 신속하게 일체화될 수 있다. 즉, 교각 파일이 프리캐스트 코핑부에 매립되어 강결되는 형식이므로, 충분한 강도로 교각 파일과 코핑부가 높은 안정성을 가지고 일체화된다.
또한, 프리캐스트로 코핑부를 제작하여 교각 파일과 결합하므로, 교각 파일 상단부에서 코핑부를 제작하기 위한 동바리 및 거푸집이 필요하지 않게 되며, 그에 따라 공기절감 및 우수한 시공성의 효과를 발휘하게 된다.
또한 보행자 또는 자전거 통행만이 이루어지므로, 낮은 하중만이 가해지게 되는데, 이에 맞추어 교량 상부구조물을 하나의 거더에 의하여 형성하게 되며, 그에 따라 필요 거더 수를 줄일 수 있어 경제성을 높일 수 있고, 거더의 높이를 낮출 수 있어 충분한 형하공간의 확보에 유리할 뿐만 아니라, 종단 계획의 수립에 매우 유리하다. 또한 장경간으로 교량을 시공하기가 좋으며, 그에 따라 통수단면 확보에 유리하게 되고 자연친화적인 교량의 시공이 가능하게 된다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따라 교각 파일의 상단에 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부가 조립 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 분해 사시도와 조립 사시도이다.
도 3은 도 2의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 코핑부에 구비되는 결합부재의 개략적인 사시도이다.
도 4b는 결합부재의 일예에 대한 분해사시도이다.
도 4c는 도 4a의 선 B-B에 따른 결합부재의 개략적인 단면 사시도이다.
도 5는 코핑부에 결합부재가 구비되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 투시도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 교각 파일 사이에 간격유지장치가 설치되는 상태를 보여주는 분해사시도와 조립사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 자전거 교량의 상기 코핑부 위에 배치되는 본 발명에 따른 제1실시예에 의한 바닥판 일체형 합성거더를 위,아래 뒤집어서 도시한 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 바닥판 일체형 합성거더가 코핑부 위에 놓여 있는 상태에서의 지점부 교축 방향 개략 단면도이다.
도 9는 바닥판 일체형 합성거더의 경간부 교축 방향 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 자전거 교량의 코핑부 위에 배치되는 본 발명에 따른 제2실시예에 의한 횡날개빔 거더를, 바닥상판이 아직 설치되지 아니한 상태로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 횡날개빔 거더의 개략적인 교축방향의 개략적인 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 상태에서 바닥상판이 설치된 상태의 교축 방향으로의 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
우선 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 자전거 교량의 교각 파일과 코핑부의 결합구조에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2에는 각각 본 발명에 따라 교각 파일(10)의 상단에 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부(20)가 조립 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 분해 사시도와 조립 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 4a에는 본 발명의 코핑부(20)에 구비되는 결합부재(30)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 4b에는 결합부재(30)의 일예에 대한 분해사시도가 도시되어 있고, 도 4c에는 도 4a의 선 B-B에 따른 결합부재의 개략적인 단면 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 코핑부(20)에 결합부재(30)가 구비되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 투시도가 도시되어 있다. 도면에서 부재번호 23은 거더가 놓이게 되는 교량받침(23)이다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명의 자전거 교량에서는 교각 파일(10)의 상단부에 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부(20)가 조립 결합된다.
상기 코핑부(20)의 하부에는 교각 파일(10)의 상단이 삽입되는 파일삽입공이 형성되는데, 본 발명에서는 도 4a에 도시된 바와 같은 결합부재(30)가 코핑부(20)의 하부에 매립되어 위치함으로써 파일삽입공이 형성된다. 상기 결합부재(30)는 하부가 개방되어 있는 통형상의 본체(31)와, 상기 본체(31)의 주변에서 본체(31)의 외면에 수직하게 복수개로 배치되어 일체 결합되어 있는 외측 수직판(32)과, 상기 본체(31)의 주변에서 본체(31) 내면에 수직하게 복수개로 배치되어 일체 결합되어 있는 내측 수직판(33)으로 구성된다. 도 4b에는 결합부재(30)를 제작하는 방법의 일 실시예를 보여주는 결합부재의 분해사시도가 도시되어 있는데, 도면에 도시된 것처럼, 본체(31)의 두께에 대응되는 폭을 가지는 수직 절취부(35)를 판재에 형성하고, 이러한 판재를 통형상의 본체(31)가 상기 수직 절취부(35)에 끼워지도록 하여 본체(31)의 주변에 상기 판재를 설치하고 수직 절취부(35)를 용접함으로써, 판재가 본체(31)에 의하여 내측과 외측으로 구분되도록 하여 판부재의 내측이 내측 수직판(33)이 되고, 판재의 외측이 외측 수직판(32)이 되도록 하여 도 4a에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 결합부재(30)를 용이하게 제작할 수 있다. 물론 결합부재(30)의 제작 방법은 도 5에 도시된 것에 한정되지 아니하며, 외측 수직판(32)과 내측 수직판(33)을 각각 별도의 판재로 제작하여 각각 본체(31)의 내,외면에 용접 등의 방법으로 부착할 수도 있다. 또한 도면에 도시된 실시예에서 본체(31)는 원통형으로 이루어져 있으나, 그 형상은 이에 한정되지 아니한다.
본체(31), 외측 수직판(32) 및 내측 수직판(33)으로 이루어지는 본 발명의 결합부재(30)에서 상기 외측 수직판(32)과 내측 수직판(33)에는 각각 복수개의 관통공(34)이 형성되어 있다. 또한 도면에 도시된 것처럼, 상기 내측 수직판(33)의 아래쪽 길이는 본체(31)의 길이보다 짧은 것이 바람직하다. 이는 후술하는 것처럼, 교각 파일(10)의 상단이, 상기 본체(31)의 내경에 의하여 만들어지는 구멍 즉, 파일삽입공으로 삽입될 때, 그 삽입 깊이를 제한하고 코핑부(20)를 교각 파일(10) 위에 올려 놓는데 유리하기 때문이다.
위와 같은 결합부재(30)는 코핑부(20)의 제작을 위해 콘크리트를 타설할 때부터, 도 5에 도시된 것처럼 코핑부(20)의 제작시부터 결합부재(30)의 본체(31) 하부의 구멍이 교각 파일(10)을 향하도록, 코핑부(20)의 하부에 미리 매립되어 설치된다. 코핑부(20)를 이루는 콘크리트가 타설될 때, 상기 코핑부(20)를 이루는 콘크리트는 상기 외측 수직판(32)의 관통공(34)을 통과하여 경화된다. 즉, 외측 수직판(32)에 관통공(34)이 형성되어 있으므로, 외측 수직판(32)이 코핑부(20)를 이루는 콘크리트에 매립되었을 때, 상기 코핑부(20)를 이루는 콘크리트가 상기 관통공(34)을 통과한 상태로 경화되어 외측 수직판(32)이 상기 코핑부(20)를 이루는 콘크리트와 일체를 이루게 되며, 그에 따라 결합부재(30)가 코핑부(20)의 콘크리트와 견고하게 일체를 이룬 상태로 코핑부(20)에 구비되는 것이다.
한편, 교각 파일(10)은 강관 파일이나 중공을 가지는 PHC 파일 등 다양한 종류의 파일로 제작될 수 있는데, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 하나의 코핑부(20)에 2개의 교각 파일(10)이 결합되는 경우, 2개의 교각 파일(10)간의 간격 유지 및 시공 용이성을 위하여 다음과 같은 간격유지장치(60)를 이용할 수 있다.
도 6a 및 도 6b에는 각각 교각 파일(10) 사이에 간격유지장치(60)가 설치되는 상태를 보여주는 분해사시도와 조립사시도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 것처럼, 간격유지장치(60)는, 교각 파일(10)의 외면을 감싸서 설치되는 외면고정부재(62)와, 2개의 교각 파일(10)에 각각 외면고정부재(62)가 결합된 상태에서 2개의 외면고정부재(62) 사이를 연결하는 연결봉(61)을 포함하여 구성된다.
상기 외면고정부재(62)는 교각 파일(10)의 외면을 감싸는 2개의 판부재(65)로 이루어지는데, 판부재(65)간의 결합을 위하여, 판부재(65)의 양단부에는 측면플랜지(64)가 형성되어 있어, 2개의 판부재(65)가 교각 파일(10)의 외면을 각각 감싼 후 측면플랜지(64)가 서로 마주접한 상태에서 볼트 등의 체결부재로 측면플랜지(64)를 관통체결함으로써 외면고정부재(62)가 교각 파일(10)의 외면을 감싸서 설치된다. 상기 판부재(65)의 상면에는 수평한 상면플랜지(63)가 형성될 수 있는데, 이와 같이 상면플랜지(63)가 구비되어 있는 경우, 후술하는 것처럼, 교각 파일(10) 위에 코핑부(20)를 올려놓을 때, 상면플랜지(63)는 코핑부(20)를 지지하는 기능을 수행할 수 있게 된다.
이와 같이 외면고정부재(62)가 교각 파일(10) 각각에 설치된 상태에서 연결봉(61)의 양단부가 외면고정부재(62)에 결합된다. 이를 위하여 외면고정부재(62)의 판부재(64) 외면에 연결봉(61)과 결합되는 결합철물을 부착 설치할 수 있다.
일반적으로 교각 파일(10)을 설치할 때, 시공과정에서 교각 파일(10)의 수직도가 변화되어 2개 교각 파일(10) 사이의 간격이 설계된 것보다 벌어지거나 좁아질 수 있다. 반면에 2개의 교각 파일(10)과 결합되는 코핑부(20)의 경우, 프리캐스트로 제작되므로, 결합부재(30)에 의해 형성되는 파일삽입공 간의 거리가 설계에 맞추어 고정된 상태이다. 따라서 위와 같이 2개 교각 파일(10) 사이의 간격이 설계된 것보다 벌어지거나 좁아지는 경우, 2개의 교각 파일(10) 상단부 위치가 코핑부(20)의 파일삽입공 위치와 일치하지 않아, 결합에 어려움이 발생할 수 있다. 그러나 위와 같이, 간격유지장치(60)를 이용하면, 2개의 교각 파일(10) 각각에 외면고정부재(62)가 결합되고, 외면고정부재(62) 사이에 연결봉(61)이 연결 설치되어, 2개의 교각 파일(10) 사이가 변화되지 않고 고정된다. 따라서 도면에 도시된 것처럼 2개의 교각 파일(10)에 하나의 코핑부(20)가 결합될 때 2개의 교각 파일(10)의 간격이 변화되지 않고 코핑부(20)에 형성된 관통삽입공 사이의 간격과 일치하게 되어, 교각 파일(10)과 코핑부(20)의 결합이 용이하게 이루어질 수 있다. 이와 같은 간격유지장치(60)는 교축 직각 방향으로 하나의 코핑부(20)에 결합되는 복수개의 교각 파일(10) 사이에 적용되는 것 이외에도 교축방향으로 배치되는 교각 파일(10) 간에도 적용될 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 결합부재(30)가 매립되어 파일삽입공이 형성되도록 코핑부(20)가 제작되고, 위와 같이 교각 파일(10)이 지반에 수직하게 설치되면, 교각 파일(10)의 상단에 코핑부(20)를 조립하게 된다.
코핑부(20)와의 일체 결합을 위하여 교각 파일(10)의 상단에는 연결철근(11)이 돌출되어 있다. 코핑부(20)가 교각 파일(10)의 상단에 설치될 때, 상기 연결철근(11)이 상기 결합부재(30)에 의해 형성된 파일삽입공에 위치하도록 교각 파일(10)의 상단이 파일삽입공으로 삽입되는데, 결합부재(30)의 내측 수직판(33)의 아래쪽 길이는 본체(31)의 길이보다 짧아서, 내측 수직판(33)의 하단부가 본체(31)의 하단에 미치지 못하게 되면, 교각 파일(10)의 상단이 결합부재(30)의 내경 즉, 파일삽입공으로 삽입된 후 내측 수직판(33)의 하단부에 닿을 때까지만 삽입되고 더 이상의 삽입이 저지되므로, 교각 파일(10)이 과도하게 삽입되는 것이 방지되고 미리 정해진 깊이만큼만 삽입되는 효과가 발휘된다. 또한, 위와 같이 내측 수직판(33)의 하단부에 교각 파일(10)의 상단이 닿게 되므로, 코핑부(20)가 용이하게 교각 파일(10) 상단에 놓이게 된다.
이와 같이, 상기 연결철근(11)이 상기 결합부재(30)에 의해 형성된 파일삽입공에 위치하도록 교각 파일(10)의 상단이 파일삽입공으로 삽입되어 도 3에 도시된 상태를 이루게 되면, 파일삽입공 내에 무수축 콘크리트 등과 같은 채움경화재를 주입하여 교각 파일(10)과 코핑부(20)를 일체화시킨다.
이와 같이 파일삽입공 내에 무수축 콘크리트 등과 같은 채움경화재를 주입하기 위하여, 코핑부(20)에는 상기 파일삽입공과 연통되는 주입공(21)이 형성되어 있다.
상기 주입공(21)을 통해서 채움경화재(26)가 파일삽입공으로 주입되면, 교각 파일(10)의 연결철근(11)이 채움경화재(26)에 매립되어, 채움경화재(26)와 연결철근(11) 간의 일체화가 이루어진다. 그와 동시에, 내측 수직판(33)도 채움경화재(26)에 매립되는데, 내측 수직판(33)에는 관통공(34)이 형성되어 있고 상기 채움경화재(26)가 내측 수직판(33)의 관통공(34)을 통과한 상태로 경화되어 내측 수직판(33)과 채움경화재(26)도 서로 일체를 이루게 된다. 이러한 구성에 의해 교각 파일(10)과 코핑부(20)가 견고하게 일체를 이루어서 합성된다.
다음에서는 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 자전거 교량의 코핑부 위에 배치되는 거더와 바닥판으로 이루어진 교량 상부구조물의 제1실시예에 대하여 설명한다.
도 7에는 본 발명에 따른 자전거 교량의 상기 코핑부(20) 위에 배치되는 교량 상부구조물로서, 본 발명에 따른 제1실시예에 의한 바닥판 일체형 합성거더(40)를 위,아래 뒤집어서 도시한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 8에는 도 7에 도시된 바닥판 일체형 합성거더(40)가 코핑부(20) 위에 놓여 있는 상태에서의 단면도 즉, 지점부에서의 교축 방향 개략 단면도가 도시되어 있으며, 도 9에는 바닥판 일체형 합성거더(40)의 경간부 개략 단면도 즉, 도 7의 선 B-B에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
코핑부(20) 위에는 거더와 바닥판으로 이루어진 교량 상부구조물이 교축방향으로 배치되는데, 본 발명에 따른 자전거 교량에서는 도 7 내지 도 9에 도시된 것과 같은 거더와 바닥판이 일체를 이루고 있는 바닥판 일체형 합성거더(40)가 코핑부(20) 위에 배치될 수 있다.
상기 바닥판 일체형 합성거더(40)는, 예를 들어 특허 제541163호 또는 특허 제596072호에 개시된 바와 같이 교축방향으로 배치되는 강재 I빔(41)의 하부 플랜지에 콘크리트 하판(42)이 결합되어 있고 콘크리트 하판(42)에 다단 긴장에 의한 긴장력이 도입되어 있는 합성 거더에서, 강재 I빔(41)의 복부를 감싸도록 콘크리트 복부(43)를 형성하고, 강재 I빔(41)의 상부플랜지를 감싸며 교폭에 해당하는 연장길이를 가지는 콘크리트 상부바닥판(44)을 형성한 구성으로 제작할 수 있다. 즉, 강재 I빔의 하부 플랜지에 콘크리트 하판이 결합되어 있는 합성거더와 자전거 등이 통행하게 될 바닥판이 일체를 이루도록 바닥판 일체형 합성거더(40)를 구성하는 것이다.
특히, 본 발명에 따른 바닥판 일체형 합성거더(40)는, 코핑부(20) 위에 놓이는 위치(지점부 위치)에서, 콘크리트 하판(42)과 콘크리트 복부(43)가 확폭되어 있다. 즉, 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 바닥판 일체형 합성거더(40)의 콘크리트 하판(42)은 중간의 경간부에서보다 지점부에서 그 폭이 더욱 확장되어 있는 것이다. 물론 콘크리트 복부(43)의 폭도 이와 같다.
본 발명에서는 코핑부(20) 위에는 위와 같은 바닥판 일체형 합성거더(40) 1본만이 설치된다. 따라서 2본 이상의 거더를 설치하는 것보다 경제성 등이 우수한데, 상기와 같이 지점부에서 바닥판 일체형 합성거더(40)의 콘크리트 하판(42)을 확폭시켜 복수개의 교량받침(23)에 의해 지지하도록 함으로써, 1본의 거더만을 설치함에 따른 거더의 전도 위험성을 제거하게 된다.
다음에서는 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 자전거 교량의 코핑부 위에 배치되는 교량 상부구조물의 제2실시예에 대하여 설명한다.
도 10에는 본 발명에 따른 자전거 교량의 상기 코핑부(20) 위에 배치되는 본 발명에 따른 제2실시예에 의한 횡날개빔 거더(50)를, 바닥상판(52)이 아직 설치되지 아니한 상태로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 11에는 도 10에 도시된 횡날개빔 거더(50)의 개략적인 교축방향의 개략적인 단면도가 도시되어 있으며, 도 12에는 도 11에 도시된 상태에서 바닥상판(52)이 설치된 상태의 교축 방향으로의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 교량에서는, 횡날개빔 거더(50)와, 상기 횡날개빔 거더(50) 위에 설치되는 교폭에 해당되는 폭을 가지는 바닥상판(52)으로 이루어진 교량 상부구조물이 코핑부(20) 위에서 교축방향으로 배치될 수 있다. 본 발명에서 상기 횡날개빔 거더(50)는, 예를 들어 특허 제541163호 또는 특허 제596072호에 개시된 바와 같이 강재 I빔(41)의 하부 플랜지에 콘크리트 하판(42)이 결합되어 있고 콘크리트 하판(42)에 다단 긴장에 의한 긴장력이 도입되어 있는 합성 거더에서, 교축직각 방향으로 길게 연장되는 횡날개빔(51)이 강재 I빔(41)의 상부 양측에 각각 일체 결합되어 있는 구성을 가진다.
상기 횡날개빔(51)은 교폭 절반의 길이를 가지는 빔으로 이루어지는데, 강재 I빔(41)의 복부에서 교축직각 방향 외측으로 갈수록 빔의 두께가 줄어들도록 제작되는 것이 바람직하다. 이러한 횡날개빔(51)은 강재 I빔(41)의 상부 양측에 각각 일체 결합되는데, 강재 I빔(41)의 상부플랜지와 횡날개빔(51)의 상부플랜지를 볼트 또는 용접 등에 의하여 결합하고, 횡날개빔(51)의 내측 단부에 구비되는 단부판과 강재 I빔(41)의 복부를 볼트 또는 용접 등에 의하여 결합함으로써 강재 I빔(41)의 상부 양측에 각각 결합 설치될 수 있다. 이러한 횡날개빔(51)은 도 10에 도시된 것처럼 교축 방향으로 간격을 두고 전체 횡날개빔 거더(50)의 교축 방향 길이에 걸쳐 복수개로 구비된다.
이와 같이, 강재 I빔(41)에 횡날개빔(51)이 설치된 상태에서, 교폭만큼 연장되어 있는 천연목재, 인공목재, 합성수지재 등으로 이루어진 바닥상판(52)이 횡날개빔(51)에 의하여 지지되도록 상기 바닥상판(52)을 상기 횡날개빔(51) 위에 거치하고 일체로 조립한다. 이 때, 횡날개빔(51)의 상면과 바닥상판(52)의 하면 사이에는 교축방향으로 연장되는 장선(53)을 배치할 수도 있다. 이와 같은 교량 상부구조의 자중 감소를 위하여 바닥상판(52)과 장선(53)은 목재를 이용하여 제작되는 것이 바람직하다.
도 10 내지 도 12에 도시된 횡날개빔 거더(50)의 경우에도, 앞서 도 7 내지 도 9에 도시된 실시예와 마찬가지로, 강재 I빔(41)의 하부 플랜지에 결합되어 있는 콘크리트 하판(42)은, 지점부 위치에서 그 폭이 확폭되는 것이 바람직하다. 지점부 위치에서 콘크리트 하판(42)이 확폭되는 경우, 코핑부 위에 2개의 슈(shoe)를 설치하여 거더를 지지할 수 있게 된다. 즉, 더블 슈(double shoe) 지지 구조 형태로 거더를 지점부에서 지지할 수 있게 되는 장점이 있는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 1본의 강재 I빔(41)을 이용하여 교량의 상부구조물 구축할 수 있어 그에 따른 우수한 경제성 등의 장점을 향유할 수 있으면서도, 횡날개빔(51)을 이용하여 필요한 정도의 충분한 교폭을 확보할 수 있다. 특히, 이와 같이 필요한 교폭을 확보하면서도 상부구조 자체의 중량을 크게 경감할 수 있어, 장지간의 교량을 용이하게 구현할 수 있게 되고, 시공이 매우 간편하다는 장점이 발휘된다.
10: 교각 파일
20: 코핑부
30: 결합부재

Claims (10)

  1. 교각 파일(10)의 상단부에, 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부(20)가 조립되고, 거더와 바닥판으로 이루어진 교량 상부구조물이 코핑부(20) 위에 교축방향으로 배치되어 형성되는 교량으로서,
    코핑부(20)는,
    하부가 개방되어 있는 통형상의 본체(31)와, 관통공(34)이 형성되어 있으며 본체(31)의 주변에서 본체(31)의 외면에 수직하게 복수개로 배치되어 본체(31)와 일체 결합되어 있는 외측 수직판(32)과, 관통공(34)이 형성되어 있으며 본체(31)의 주변에서 본체(31) 내면에 수직하게 복수개로 배치되어 본체(31)와 일체 결합되어 있는 내측 수직판(33)으로 구성되는 결합부재(30)가, 코핑부(20)의 하부에 매립되어 결합부재(30)의 본체(31) 내부에 의하여 코핑부(20)에 파일삽입공이 형성되어 있고, 파일삽입공과 외부가 연통되는 주입공(21)이 형성되어 있으며;
    교각 파일(10)의 상단에는 연결철근(11)이 돌출되어 있고;
    연결철근(11)이 상기 결합부재(30)에 의해 형성된 파일삽입공에 위치하도록, 코핑부(20)가 교각 파일(10)의 상단에 놓여, 교각 파일(10)의 상단이 파일삽입공으로 삽입되며;
    교각 파일(10)의 상단이 파일삽입공 내에 삽입된 상태에서 주입공(21)을 통해서 채움경화재(26)가 파일삽입공으로 주입되어, 교각 파일(10)의 연결철근(11)이 채움경화재(26)에 매립됨과 동시에 내측 수직판(33)도 채움경화재(26)에 매립되어 채움경화재(26)가 내측 수직판(33)의 관통공(34)을 통과한 상태로 경화됨으로써, 연결철근(11)과 내측 수직판(33)과 채움경화재(26)가 일체를 이루어서 교각 파일(10)과 코핑부(20)가 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 교량.
  2. 제1항에 있어서,
    결합부재(30)의 내측 수직판(33)의 아래쪽 길이는 본체(31)의 길이보다 짧아서, 내측 수직판(33)의 하단부가 본체(31)의 하단에 미치지 못하도록 구성되어 있어, 교각 파일(10)의 상단이 파일삽입공에서 내측 수직판(33)의 하단부에 닿을 때까지만 삽입되는 것을 특징으로 하는 교량.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    코핑부(20) 위에 교축방향으로 거치되는 교량 상부구조물은,
    교축방향으로 배치되는 강재 I빔(41)의 하부 플랜지에 콘크리트 하판(42)이 결합되어 있고, 강재 I빔(41)의 복부를 감싸도록 콘크리트 복부(43)가 형성되어 있으며, 강재 I빔(41)의 상부플랜지를 감싸며 교폭에 해당하는 연장길이를 가지는 콘크리트 상부바닥판(44)으로 구성되어 거더와 바닥판이 일체를 이루고 있는 바닥판 일체형 합성거더(40)인 것을 특징으로 하는 교량.
  4. 제3항에 있어서,
    교량 상부구조물을 이루는 바닥판 일체형 합성거더(40)는,
    코핑부(20) 위에 놓이는 지점부 위치에서의 콘크리트 하판(42)과 콘크리트 복부(43)의 폭이, 경간부에서의 콘크리트 하판(42)과 콘크리트 복부(43)의 폭보다 더 크도록 확폭되어 있으며;
    코핑부(20) 위에는 1본의 바닥판 일체형 합성거더(40)만이 설치되어 2개의 슈에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 교량.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    코핑부(20) 위에 교축방향으로 거치되는 교량 상부구조물은, 교축방향으로 배치되는 횡날개빔 거더(50)와, 상기 횡날개빔 거더(50) 위에 설치되는 교폭에 해당되는 폭을 가지는 바닥상판(52)으로 이루어지며;
    횡날개빔 거더(50)는, 교축방향으로 배치되는 강재 I빔(41)의 하부 플랜지에 콘크리트 하판(42)이 결합되어 있고, 교축직각 방향으로 교폭 절반의 길이를 가지는 빔으로 이루어진 횡날개빔(51)이 강재 I빔(41)의 복부 상단과 상부 플랜지의 양측에 각각 일체 결합되어 있되, 횡날개빔(51)은 교축방향으로 간격을 두고 복수개로 구비되어 있으며;
    바닥상판(52)은 횡날개빔(51) 위에 거치되어 일체로 조립되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 교량.
  6. 교각 파일(10)의 상단부에, 프리캐스트 콘크리트로 제작된 코핑부(20)가 조립되고, 코핑부(20) 위에 교축방향으로, 거더와 바닥판으로 이루어진 교량 상부구조물이 배치되어 형성되는 교량의 시공방법으로서,
    하부가 개방되어 있는 통형상의 본체(31)와, 관통공(34)이 형성되어 있으며 본체(31)의 주변에서 본체(31)의 외면에 수직하게 복수개로 배치되어 본체(31)와 일체 결합되어 있는 외측 수직판(32)과, 관통공(34)이 형성되어 있으며 본체(31)의 주변에서 본체(31) 내면에 수직하게 복수개로 배치되어 본체(31)와 일체 결합되어 있는 내측 수직판(33)으로 구성되는 결합부재(30)가, 코핑부(20)의 제작을 위한 콘크리트 타설시 미리 배치되어 콘크리트에 매립되어, 결합부재(30)의 본체(31) 내부에 의하여 코핑부(20)의 하부에 파일삽입공이 형성되어 있고, 파일삽입공과 연통되는 주입공(21)이 형성되어 있는 구성의 코핑부(20)를 제작하는 단계;
    교각 파일(10)은 그 상단에 연결철근(11)이 돌출되어 있는 상태로 지반에 수직하게 복수개로 설치하는 단계;
    교각 파일(10)의 상단이 파일삽입공으로 삽입되어 연결철근(11)이 상기 결합부재(30)에 의해 형성된 파일삽입공에 위치하도록, 코핑부(20)를 교각 파일(10)의 상단에 거치하는 단계; 및
    교각 파일(10)의 상단이 파일삽입공 내에 삽입된 상태에서 주입공(21)을 통해서 채움경화재(26)가 파일삽입공으로 주입하여, 교각 파일(10)의 연결철근(11)이 채움경화재(26)에 매립됨과 동시에 내측 수직판(33)도 채움경화재(26)에 매립되어 채움경화재(26)가 내측 수직판(33)의 관통공(34)을 통과한 상태로 경화되도록 함으로써, 연결철근(11)과 내측 수직판(33)과 채움경화재(26)가 일체를 이루어서 교각 파일(10)과 코핑부(20)를 일체로 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 시공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    복수개의 교각 파일(10)을 지반에 수직하게 설치하는 단계에서,
    교각 파일(10)의 외면을 감싸는 2개의 판부재(65)로 이루어진 외면고정부재(62)를 각각의 교각 파일(10)에 고정설치하고;
    교각 파일(10)에 고정설치된 외면고정부재(62) 각각에 연결봉(61)의 양단부를 결합하여, 외면고정부재(62) 사이에 연결봉(61)을 설치함으로써 교각 파일(10) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 교량 시공방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    교축방향으로 배치되는 강재 I빔(41)의 하부 플랜지에 콘크리트 하판(42)을 결합하고, 강재 I빔(41)의 복부를 감싸도록 콘크리트 복부(43)를 형성하며, 강재 I빔(41)의 상부플랜지를 감싸며 교폭에 해당하는 연장길이를 가지는 콘크리트 상부바닥판(44)을 형성하여, 거더와 바닥판이 일체를 이루고 있는 바닥판 일체형 합성거더(40)를 제작하여;
    교각 파일(10)과 코핑부(20)를 일체로 결합한 후에, 바닥판 일체형 합성거더(40)를 교량 상부구조물로서 코핑부(20) 위에 교축방향으로 거치하는 것을 특징으로 하는 교량 시공방법.
  9. 제8항에 있어서,
    교량 상부구조물을 이루는 바닥판 일체형 합성거더(40)는,
    코핑부(20) 위에 놓이는 지점부 위치에서의 콘크리트 하판(42)과 콘크리트 복부(43)의 폭이, 경간부에서의 콘크리트 하판(42)과 콘크리트 복부(43)의 폭보다 더 크도록 확폭되어 있으며;
    코핑부(20) 위에는 1본의 바닥판 일체형 합성거더(40) 만을 설치하는 것을 특징으로 하는 교량 시공방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    교각 파일(10)과 코핑부(20)를 일체로 결합한 후에, 교축방향으로 배치되는 횡날개빔 거더(50)와, 횡날개빔 거더(50) 위에 설치되는 교폭에 해당되는 폭을 가지는 바닥상판(52)으로 이루어진 교량 상부구조물을 교축방향으로 코핑부(20) 위에 거치하되;
    상기 교량 상부구조물은,
    교축방향으로 배치되는 강재 I빔(41)의 하부 플랜지에 콘크리트 하판(42)을 결합하고, 교축직각 방향으로 교폭 절반의 길이를 가지는 빔으로 이루어진 횡날개빔(51)을 강재 I빔(41)의 복부 상단과 상부 플랜지의 양측에 각각 일체 결합하되, 횡날개빔(51)을 교축방향으로 간격을 두고 복수개로 설치하여 횡날개빔 거더(50)를 만들고, 횡날개빔(51) 위에 바닥상판(52)을 거치하여 일체로 조립함으로써 제작되는 것을 특징으로 하는 교량 시공방법.
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