KR100318565B1 - 주형의 박스화에 의한 피씨 빔 교량의 보강 방법 및 그에 의한 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 구조적인 보강이 필요한 PC 빔 교량에서 두 개의 I형 PC 빔의 하부 플랜지부 사이에 연결보강부를 두어 하부 플랜지부를 서로 연결하여 PC 빔 교량의 주형을 박스(box) 구조물 형태로 박스화 시키므로써, PC 빔 교량의 종방향 휨강성, 횡방향 휨강성 및 비틀림 강성을 안정적으로 증가시키고, 교량의 안전성, 사용성을 증대시킬 뿐만 아니라 교량의 사용 연한을 연장시킬 수 있는 PC 빔 교량의 보강 방법 및 그에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 외부하중이 재하되는 철근 콘크리트 상부 슬래브와, 상기 상부 슬래브의 하부에 소정 간격으로 배치되어 상부 슬래브를 지지하며 교량의 주형을 이루는 복수개의 PC 빔으로 구성된 PC 빔 교량에서, 임의의 두 개의 PC 빔에 대하여 하부 플랜지부 사이에 철근 콘크리트 슬래브로 이루어진 연결보강부를 형성하여 PC 빔 주형을 하부가 폐쇄된 박스 형태의 단면구조로 만들므로서 교량의 강성을 보강하는 것을 특징으로 하는 주형의 박스화에 의한 PC 빔 교량의 보강 방법 및 그에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량이 제공된다.
Description
본 발명은, 주형의 박스화에 의한 프리스트레스트 콘크리트 빔(prestressed concrete beam : PC 빔) 교량(이하, 'PC 빔 교량'이라 함)의 보강 방법 및 그에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량에 관한 것으로서, 구체적으로는 구조적인 보강이 필요한 PC 빔 교량에서 두 개의 I형 PC 빔의 하부 플랜지부 사이에 연결보강부를 두어 하부 플랜지부를 서로 연결하여 PC 빔 교량의 주형을 박스(box) 구조물 형태로 박스화 시키므로써 교량의 강성을 보강하는 PC 빔 교량의 보강 방법 및 그에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량에 관한 것이다.
통상 PC 빔 교량은 차량 등 외부 하중이 재하되는 철근 콘크리트 상부 슬래브와, 상부 슬래브의 하부에 소정 간격으로 배치되어 상부 슬래브를 지지하며 교량의 주형을 이루는 하나 이상의 PC 빔으로 구성된다.
일반적으로 PC 빔 교량에 있어서 프리스트레스를 도입한 PC 빔은 시간이 경과함에 따라 정착부의 미끄러짐, 프리스트레스의 마찰손실, 콘크리트의 크리프(creep), 콘크리트의 건조수축, 릴렉세이션 등에 의하여 초기 프리스트레스트 력이 손실되어 구조물의 내구성 및 강성이 감소된다. 또한 아무리 정교하게 시공된 PC 빔이라 할지라도 빔의 내부에 배근된 긴장재의 프리스트레스트 력이 시간이 경과함에 따라 이완된다.
한편, 교량사용에 의하여 노후화되거나 실제 가해지는 하중이 증가하여 설계하중이 부족하게 되는 경우도 발생하게 된다.
이와 같이, PC 빔의 프리스트레스트 력이 감소하여 구조물의 내구성, 강성이 감소하는 경우나, 교량의 노후화 또는 하중 중가에 의하여 교량의 설계하중이 부족하게 되면, 교량을 적시에 보강할 필요가 생긴다.
이미 가설되어 사용중인 PC 빔 교량을 보강하는 방법으로는, PC 빔 주위에 콘크리트를 타설하여 PC 빔의 단면을 확대하는 단면확대공법, 별도의 PC 빔을 더 가설하거나 교각을 증설하는 부재 증설 공법, PC 긴장재를 이용하여 추가적인 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스 도입공법 등의 방법등이 제시되고 있다.
그러나 단면확대 공법과 부재 증설 공법은 단면을 확대하기 위하여, 그리고 별도의 부재를 증설 하기 위하여 많은 비용이 소모되어 교량의 보강을 의하여 소요되는 보수·보강비가 고가로 된다는 단점이 있으며, 추가적으로 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스 도입공법에서는 다음과 같은 문제점이 지적되고 있다.
프리스트레스 도입을 이용한 종래의 보강 방법에서는 기존의 긴장재에 추가적인 프리스트레스를 도입하여 PC 빔을 보강하게 되는데, 추가적인 프리스프레스를 도입하기 위해서는 PC 빔의 단부에 긴장재의 정착구를 설치하여야 한다. 그러나 PC 빔의 단부는 긴장재가 집중 배치되므로 응력이 집중되고, 보강 철근이 밀집되어 있으며, 슈우(shoe)의 설치로 인한 3축 응력이 발생하는 등 PC 빔 교량에 있어서 PC 빔의 단부는 외부 작업에 대하여 매우 민감한 부위가 되므로, 긴장재의 정착구를 설치하기 위하여 PC 빔의 단부를 손상하는 것은 파열응력이나 할열응력에 의한 단부의 국부적인 파괴를 유발할 위험성이 매우 높으며, 이로 인하여 슈우 지지부가 파괴되면 주형의 침하와 기울어짐이 발생할 우려가 매우 높아진다. 따라서 긴장재에 추가적인 프리스트레스를 도입하기 위한 작업 공간 확보가 매우 어렵다.
또한 일반적으로 교량에 설치되어 있는 긴장재는 외부로부터 보호하기 위하여 그라우팅으로 충전되어 있기 때문에 기존의 긴장재를 다시 긴장하여 추가적인 프리스트레스를 도입하는 것은 상당한 어려움이 있으며, 그 비용 또한 막대하게 소요된다.
특히, 앞서 설명한 이유 때문에 긴장재를 절곡 배치하여 외부 프리스트레스를 도입하는 경우에는 긴장재의 정착부 및 긴장재의 방향 변환부의 위치선정에 많은 어려움이 있게 된다.
따라서 상기한 문제점 없이 안전하고 효과적으로 PC 빔 교량의 강성을 보강할 수 있는 보강 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 이미 설치되어 사용중인 PC 빔 교량의 종방향 휨강성, 횡방향 휨강성 및 비틀림 강성을 안정적으로 증가시켜 보강하므로써 교량의 안전성, 사용성을 증대시키고 교량의 사용 연한을 연장시킬 수 있는 PC 빔 교량의 보강 방법 및 이에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 보강을 위하여 추가적인 외부 프리스트레스를 도입하는 경우, PC 빔 단부에 별도의 긴장재 정착구의 설치로 인하여 PC 빔 단부가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 긴장재의 정착부 및 방향 변환부의 위치를 용이하게 선정할 수 있도록 하여 안전하고 경제적으로 그리고 기술적으로 용이하게 보강용 외부 프리스트레스를 도입할 수 있는 보강 방법 및 이에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면 상기한 목적을 달성하기 위하여, PC 빔 교량의 서로 이웃하는 PC 빔의 하부 플랜지부를 서로 일체로 연결시켜 교량의 상부 슬래브를 지지하는 PC 빔 주형을 박스 구조물로 만들므로서 교량의 종방향 휨강성, 횡방향의 휨 강성 및 비틀림 강성을 증가시킬 수 있는 보강 방법 및 이에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량이 제공된다.
구체적으로 본 발명에 따르면, 외부하중이 재하되는 철근 콘크리트 상부 슬래브와, 상기 상부 슬래브의 하부에 소정 간격으로 배치되어 상부 슬래브를 지지하며 교량의 주형을 이루는 복수개의 PC 빔으로 구성된 PC 빔 교량에서, 임의의 두 개의 PC 빔에 대하여 하부 플랜지부 사이에 철근 콘크리트 슬래브로 이루어진 연결보강부를 형성하여 PC 빔 주형을 하부가 폐쇄된 박스 형태의 단면구조로 만들므로서 교량의 강성을 보강하는 것을 특징으로 하는 주형의 박스화에 의한 PC 빔 교량의 보강 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따른 보강 방법의 실시예로서, 상기 연결보강부는, 프리캐스트 콘크리트로 이루어진 하프 슬래브의 기계적 이음철근을 PC 빔의 하부 플랜지부의 연결 철근과 연결하여 상기 하프 슬래브를 두 개의 PC 빔의 하부 플랜지부 사이에 가로질러 고정하고, 상기 하프 슬래브의 위로 철근 콘크리트를 현장 타설하여 소정 두께의 보강 슬래브를 형성하여 상기 하프 슬래브와 보강 슬래브와 PC 빔의 하부 플랜지부를 일체로 연결시키므로써 제작되는 것을 특징으로 하는 보강 방법이 제공된다.
본 발명에서는 보강 방법의 또다른 실시예로서, 상기 연결보강부 내에 교축방향으로 긴장재를 두어 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 보강 방법이 제공되며, 교축직각방향으로 연결보강부와 PC 빔을 관통하여 긴장재를 두어 연결보강부에 교축직각방향으로 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 보강 방법도 제공된다.
또한 본 발명에 따른 보강 방법의 실시예로서, 상기 연결보강부의 하부에 긴장재 방향 변환용 블럭을 형성하고, 교량 양단부의 상부 플랜지부 사이의 연결부에는 긴장재 정착 블럭을 두고 교축방향으로는 절곡 배치된 긴장재를 두어 교량 주형에 대하여 외부 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 보강 방법과, 상기 연결보강부를 교축경간 중 일부 부분에만 형성하는 것을 특징으로 하는 보강 방법이 제공되며, 상기 하프 슬래브와 현장 타설 보강 슬래브와의 연결을 위하여 하프 슬래브와 보강 슬래브와의 이음부에는 다 수개의 전단키를 설치하는 것을 특징으로 하는 보강 방법도 제공된다.
한편, 본 발명의 보강 방법에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량으로서, 외부하중이 재하되는 철근 콘크리트 상부 슬래브와, 상기 상부 슬래브의 하부에 소정 간격으로 배치되어 상부 슬래브를 지지하며 교량의 주형을 이루는 복수개의 PC 빔과, 프리캐스트 콘크리트로 이루어지며 사전에 매립되어 있는 기계적 이음철근이 PC 빔의 하부 플랜지부의 연결 철근과 연결되므로써 상기의 복수개의 PC 빔 중 임의의 두 개의 PC 빔의 하부 플랜지부 사이에 가로질러 고정된 하프 슬래브와, 상기 하프 슬래브의 위로 소정 두께로 현장 타설되어 형성된 철근 콘크리트로 이루어진 보강 슬래브로 구성되어 하부 플랜지부와 일체로 연결시키는 연결보강부로 이루어져 PC 빔 주형이 폐쇄된 박스 형태의 단면구조로 변환된 보강 구조를 구비하는 것을 특징으로 PC 빔 교량이 제공된다.
도 1은 본 발명의 보강 방법에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량의 교축직각방향의 개략적인 단면도이고,
도 2는 도 1에서 A로 표시된 연결보강부의 상세도 이고,
도 3은 교축방향으로 외부의 프리스트레스를 도입하기 위하여 긴장재를 절곡하여 배치한 실시예이고,
도 4는 교축방향으로 외부의 프리스트레스를 도입하기 위하여 긴장재를 절곡하여 배치한 또다른 실시예이고,
도 5는 도 3의 B부분의 상세도로서 긴장재 방향 변환용 블럭의 개략적인 측면도이고,
도 6은 본 발명의 보강 방법에 의한 보강 구조를 외측 주형에만 구비한 PC 빔 교량의 교축직각방향의 개략적인 단면도이고,
도 7은 교축 방향으로 주형의 일부 부분에만 연결보강부가 설치되어 있는 실시예의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 상부 슬래브 2 : PC 빔
3 : 상부 플랜지부 4 : 하부 플랜지부
5 : 복부 6 : 취핑부
7 : 연결보강부 8 : 하프 슬래브
9 : 보강 슬래브 10 : 기계적 이음철근
다음에서는 도 1 내지 도 7를 참조하여 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 보강 방법에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량의 교축직각방향의 개략적인 단면도이다. 도 1에는 본 발명의 보강 방법에 의한 보강 구조가 교량의 중앙부에 있는 두 개의 PC 빔(2) 사이에 형성되어 있는 실시예가 도시되어 있는 것이다. PC 빔 교량은 차량 등 외부 하중이 재하되는 철근 콘크리트 상부 슬래브(1)와, 상부 슬래브(1)의 하부에 소정 간격으로 배치되어 상부 슬래브(1)를 지지하며 교량의 주형을 이루는 하나 이상의 PC 빔(2)으로 구성된다.
PC 빔(2)은, I형 프리스트레스트 콘크리트 빔(PC 빔)으로 구성되는데, 상부 플랜지부(3), 하부 플랜지부(4) 및 이들을 서로 연결시켜주는 복부(5)로 구성되어 있다. 본 발명에 따른 보강 방법을 적용함에 있어서, 추후에 설명하는 연결보강부와 플랜지부 사이에서 접착면의 부착정도 향상을 위하여 하부 플랜지부(4)에는 취핑(chipping)부(6)를 형성하는 것이 바람직하다. 취핑부(6)의 크기는 대략 7㎜로 하는 것이 좋으나, 반드시 이에 한정되지 아니하며, PC 빔의 크기, 플랜지부의 크기 및 교량의 규모에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한 PC 빔이 반드시 I형일 필요도 없으며, 만일 I형 PC 빔이 아닌 다른 단면형상의 PC 빔이어도 무방하다. 이 경우 본 명세서에서 칭하는 하부 플랜지부는 PC 빔의 하부 단부를 지칭하는 것이 될 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 보강 구조를 상세히 설명하기 위한 것으로서, 도 1에서 A로 표시된 보강 구조의 상세도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 보강 방법에서는 서로 이웃하는 PC 빔의 하부 플랜지부(4)를 연결하기 위하여 하부 플랜지부(4) 사이에 연결보강부(7)를 형성한다. 상기 연결보강부(7)는 프리캐스트(precast) 콘크리트로 이루어진 하프 슬래브(half slab)(8)와, 상기 하프 슬래브(8) 위에 일체로 타설되는 현장 타설 콘크리트로 이루어지는 보강 슬래브(9)로 구성된다.
하프 슬래브(8)는 프리캐스트 콘크리트로 공장 제작되는데, PC 빔의 하부 플랜지부(4)와의 연결을 위하여 하프 슬래브(8)의 제작시 기계적 이음철근(10)을 매립하여 제작한다. 본 발명에 따른 보강 방법에서는 공장 제작된 프리캐스트 철근 콘크리트 하프 슬래브(8)를 사용하므로, 후술하는 보강 슬래브를 설치할 때 별도의 거푸집이나 동바리를 사용할 필요가 없어지며, 그에 따라 거푸집이나 동바리 설치에 따른 시공 비용과 시간을 절약할 수 있게 된다.
연결보강부(7)의 제작방법을 구체적으로 살펴보면, 우선 공장 제작된 프리캐스트 하프 슬래브(8)를, 설치하고자 하는 PC 빔의 하부 플랜지부(4) 사이에 위치시키고, 용접 또는 별도의 철근이음용 기계적 이음장치(21)를 이용하여, 하프 슬래브(8)의 기계적 이음철근(10)과 PC 빔의 하부 플랜지부(4)에 앵커 장착되어 있는 그립 바(grip bar) 등의 연결 철근(11)을 서로 연결하여, 하프 슬래브(8)를 PC 빔 사이에 설치한다.
하프 슬래브(8)와 하부 플랜지부(4)의 더욱 완전한 연결을 위하여 하프 슬래브(8)의 측면과 하부 플랜지부(4) 사이에 소정 간격(12)을 형성하여 두고, 이 간격에 현장 타설 콘크리트를 채우거나 또는 에폭시와 같은 밀봉가능하며 소정의 접착강도를 가지는 접착물질을 상기 간격(12)에 주입하여 하프 슬래브(8)와 PC 빔의 하부 플랜지부(4)와의 연결을 완성하는 것도 가능하다.
하프 슬래브(8) 위로는 철근 콘크리트를 현장 타설하여 보강 슬래브(9)를 설치한다. 하프 슬래브(8)와 보강 슬래브(9)와의 접합을 위하여 하프 슬래브(8)의 상부면에 다수개의 전단키(shear key)(13)를 설치하는 것도 바람직하다.전단키(13)의 크기, 형상 및 설치 갯수는 하프 슬래브(8)와 보강 슬래브(9)의 이음부에 작용하는 전단력에 따라 결정된다. 만일 콘크리트의 전단응력이 허용 전단응력 이하인 경우에는 전단 보강 철근을 배근하거나 또는 연직 방향으로 강봉을 설치하여 보강하는 것이 바람직하다.
하프 슬래브(8) 위에 현장 타설되는 철근 콘크리트 보강 슬래브(9) 내에는 교축방향으로 강연선 및/또는 강봉으로 이루어진 교축방향 긴장재(14)를 설치하여 교축방향으로 프리스트레스를 도입하여 연결보강부(7)의 강성을 더욱 보강할 수 있으며, 교량의 설계조건에 따라서는 부재번호 15로 도시된 바와 같이, 보강 슬래브(9)와 PC 빔(2)을 관통하여 교축직각방향으로 강연선 및/또는 강봉으로 이루어진 교축직각방향의 긴장재(15)를 두어 교축직각방향으로 프리스트레스를 도입하여 보강하는 것도 바람직하다.
본 발명에 따른 보강 방법에 따라 두 개의 PC 빔의 하부 플랜지부(4)를 연결보강부(7)로 연결하게 되면, 구조적으로는 단순히 PC 빔으로만 이루어져 있었던 교량의 주형구조가 박스 구조물 형태의 주형으로 변환되어 보강전 교량에 비하여 종방향 및 횡방향의 휨강성이 증대됨은 물론 비틀림 강성이 상당히 증가된다.
또한 본 발명의 보강 방법에 따라 기존의 PC 빔 교량의 주형을 박스형 주형으로 변환하게 되면, PC 박스 거더 교량의 설계법 및 해석법을 이용하여 교량의 구조해석을 할 수 있으며, 그에 따라 교량의 종방향 및 횡방향 단면의 형태를 설계할 수 있는 설계 프로그램의 개발이 용이하게 된다.
한편, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 보강 방법에 의한 보강 구조룰구비한 PC 빔 교량에는, 전체 교량의 구조해석 결과에 따라 필요한 경우 교축방향으로 강연선 등의 긴장재를 직선으로 배치하거나 또는 절곡 배치하여 교량의 주형에 대하여 추가적인 외부 프리스트레스를 도입할 수 있다. 다음에서는 이에 대하여 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4에는 교축방향으로 외부의 프리스트레스를 도입하기 위하여 긴장재를 절곡하여 배치한 실시예가 개략적으로 도시되어 있는데, 도 3의 실시예는 전체 경간의 1/4 지점, 2/4 지점 및 3/4 지점을 절곡점으로 하는 실시예이며, 도 4의 실시예는 전체 경간의 1/2 지점을 절곡점으로 하는 실시예이다.
도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 추가적인 외부 프리스트레스를 도입하기 위하여 긴장재(22)를 절곡배치하여 교축방향으로 외부 프리스트레스를 도입할 수 있는데, 이 경우 긴장재(22)의 방향 변환을 위하여 긴장재 방향 변환용 블럭(16)을 연결보강부(7)에 일체로 설치한다. 연결보강부(7)가 교량의 주형방향으로 전체 경간에 대하여 설치되는 경우 상기 긴장재 방향 변환용 블럭(16)은 연결보강부(7)의 상면, 즉 보강 콘크리트(9)에 일체로 형성되며, 후술하는 바와 같이, 긴장재의 절곡 부위에만 연결보강부(7)가 형성되는 경우에는 상기 긴장재 방향 변환용 블럭(16)이 하프 슬래브(8)의 하면에 일체로 형성된다. 도 3 및 도 4에는 긴장재 방향 변환용 블럭(16)이 연결보강부(7)의 상면에 설치되어 있는 형상이 도시되어 있다. 상기 블럭(16)의 설치 위치는 외부 긴장재의 배치 형상과 후술하는 바와 같이 교량의 주형에 있어서의 연결보강부의 설치 위치에 따라 연결보강부의 상면 또는 하면에 설치된다.
도 5는 도 3의 B부분의 상세도로서 긴장재 방향 변환용 블럭(16)의 측면도가 도시되어 있는데, 상기 긴장재 방향 변환용 블럭(16)에는 긴장재 통과용 구멍(17)이 긴장재(22)의 변환 방향에 맞추어 형성된다. 블럭 자체의 보강을 위하여 상기 블럭(16) 내부에는 보강용 철근이 배근되는 것이 바람직하다. 교축방향의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재(22)가 상기 블럭(16)의 구멍(17)을 통과하여 배치되므로써 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 그 방향이 변환되어 교축방향으로 절곡하여 배치되는 것이다.
한편, 교축방향의 외부 프리스트레스를 도입하는 경우, 긴장재(22)를 정착하기 위한 정착 블럭(20)을 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이웃하는 PC 빔의 상부 플랜지부(3) 사이의 연결부(18)에 장착하게 된다. 상기 정착 블럭(20)의 구체적인 구성은 교축방향으로 도입되는 프리스트레스의 크기, 긴장재의 굵기, 긴장방법 등에 따라 종래 기술에 의하여 적절히 설계될 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와같이 긴장재를 절곡하여 배치하는 것 이외에도 직선으로 배치하는 것도 가능하다. 외부의 프리스트레스를 도입하는 경우에는 교축직각방향의 보강상태, 긴장재의 절곡상태 및 가로보의 배치 상태 등을 고려해야 한다.
한편, 교축방향으로 절곡 배치된 긴장재로 인한 프리스트레스에 대한 보강을 위하여 이웃하는 PC 빔(2)의 복부에는 교축직각방향으로 가로보를 설치하는 것도 바람직하다.
PC 빔 교량에 있어서, 무거운 중량의 차량이 통행하는 차선이 교량의 중앙부에 집중하는 경우나, 교량면의 굴곡, 포장의 평탄성 정도, 하중의 횡방향 분배양상, 사교의 경우는 기울어진 각도 등에 따라 교량의 내측의 일부분 또는 외측의 일부분만을 보강할 필요가 있을 경우도 있다. 이러한 경우 본 발명의 보강 방법에 의한 연결보강부는 교량의 외측 주형에만 형성하거나 교량의 내측 주형에만 형성할 수 있으며, 교량의 교축방향으로도 최대모멘트 등의 하중 발생위치에 따라 연결보강부의 설치위치를 달리할 수 있다.
도 6는 PC 빔 교량의 교축직각방향의 개락적인 단면도로서, 연결보강부(7)가 교량 외측의 서로 이웃하는 두 개의 PC 빔의 플랜지부 사이에 각각 형성되어 외측의 주형이 모두 박스 구조물 형태로 변환된 실시예가 도시되어 있다. 교량 단면의 중앙에 위치한 두 개의 PC 빔의 하부 플랜지부 사이에만 연결보강부(7)가 형성되어 내측의 주형만이 박스 구조물화되어 보강된 실시예는 도 1에 도시되어 있다. 한편, 연결보강부(7)을 도 1 및 도 6에 도시된 실시예를 결합한 것처럼 모든 PC 빔 사이에 형성하여 PC 빔을 서로 일체로 연결하므로써 교량 전체를 박스 형태로 만드는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 의한 보강 방법에 의하면, 보강 구조 즉, 연결보강부를 일부 주형에만 설치할 수 있으므로, 보강이 필요한 부위만을 국부적으로 보강할 수 있게 된다.
다음에서는 교축방향으로의 연결 보강재에 의한 박스 구조물로 변환되는 위치를 달리한 여러 가지 실시예에 대하여 설명한다.
우선 본 발명의 보강 방법에 의하면, 서로 이웃하는 두 개의 PC 빔(2)에 대하여 교량의 교축방향으로 전체 경간에 대하여 연결보강부(7)를 설치하여 주형을교축방향의 전체 경간에 대하여 박스 구조화할 수 있다. 그러나 본 발명의 보강 방법에 의하면, 전체 교량의 경간에 대하여 최대 모멘트가 발생하는 지점에만 연결보강부를 두어 주형의 일부만을 박스화시키는 것도 가능한데, 이와 같이 교량의 주형에서 필요한 부분만을 박스화시켜 보강하게 되면, 교량 보강에 따른 공사 기간 및 보강 비용을 절감할 수 있게 된다.
구체적으로 도 3 및 도 4와 관련하여 설명한 바와 같이, 긴장재를 절곡 배치하여 교량의 교축방향으로 외부 프리스트레스를 추가로 도입하는 경우에는 긴장재가 절곡되는 지점에만 연결보강부를 두어 보강하는 방법도 있다.
이를 상세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 교량 경간의 1/4 지점, 2/4 지점 및 3/4 지점을 절곡점으로 하는 경우에는, 연결보강부(7)는 절곡점이 위치하는 1/4 지점, 2/4 지점 및 3/4 지점에만 소정 폭으로 형성하여 주형을 박스화시키므로서 이 지점에서 외부 프리스트레스에 의한 최대의 저항 모멘트를 형성시킬 수 있게 되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 교량 경간의 1/2 지점을 절곡점으로 하는 경우에는 이 절곡 부위에만 소정 폭의 연결보강부(7)를 두어 박스 구조물화하므로서 보강 효과를 극대화 시킬 수 있게 된다. 경우에 따라서는 가로보가 설치되어 있는 부분만을 연결보강부를 형성하여 박스화시킬 수도 있다. 도 7은 이와 같이 교량의 교축방향으로 주형의 일부만을 보강한 실시예를 설명하기 위한 것으로서, 도 7에는 긴장재의 정착 블럭(20)이 형성되어 있는 교량의 단부와 긴장재 변환용 블럭(16)이 형성되어 있는 절곡 부위에만 연결보강부(7)를 형성한 실시예를 도시한 것이다. 도 7에서 부재번호 19로 표시된 부분은 교량의 주형에서 연결보강부(7)가 형성되어있지 아니한 개방부(19)를 나타낸다.
한편, 일반적으로 비틀림 모멘트는 지점부에서 최대값이 되고, 휨모멘트는 교량 경간의 중앙에서 최대값이 되므로, 교량의 지점부와 중앙부에만 연결보강부를 형성하여 박스화시키고 나머지 부분은 개방된 형태로 구성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 보강 방법에 의하면, 연결보강부를 교축방향으로 전체 교량의 경간에 대하여 설치하여 전체 교량의 주형을 박스화시킬 수도 있으며, 교량의 구조해석에 따라 최대 모멘트나 전단력이 발생하는 부분, 특별한 보강이 필요한 부분 등 교량의 일부분에만 연결보강부를 설치하여 교량의 일부 주형만을 박스화시키는 것도 가능하다. 박스화 시킬 부위는 교량의 구조해석 결과에 따라 적절히 선택할 수 있는 것이다.
또한 일반적으로 기존 교량에 외부의 프리스트레스를 도입하는 경우에는 긴장재가 절곡되는 부위에는 긴장하중에 의하여 할렬응력, 파열응력 등이 발생하여 구조물에 상당한 크기의 응력이 가해지게 된다. 본 발명에서는 긴장재가 절곡되는 부위의 하단에 연결보강부를 형성하여 PC 빔을 박스화시키므로서, 절곡배치되어 긴장된 긴장재에 의한 상향력을 구조물에 무리없이 주형에 안정적으로 전달 할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 보강 방법은 도로교·철도교의 단순교 또는 연속교에만 적용되는 것이 아니라, 공장제작형 블럭공법에 의한 교량, 사교, 곡선교, 장대교량 또는 합성형 교량에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, PC 빔 교량의 서로 이웃하는 PC 빔의 하부 플랜지부를 연결보강부에 의하여 서로 일체로 연결시켜 교량의 상부 슬래브를 지지하는 PC 빔 주형을 박스 구조물로 만들므로서 교량의 종방향 휨강성, 횡방향의 휨 강성 및 비틀림 강성이 증가 되도록 PC 빔 교량을 보강할 수 있게 된다.
따라서 본 발명의 보강 방법에 의한 보강 구조를 구비한 PC 빔 교량은, 보강전 교량에 비하여 교량의 종방향 휨강성, 횡방향의 휨 강성 및 비틀림 강성이 증가되어 교량의 안정성 및 사용성이 증대되며, 교량의 사용 연한도 연장된다.
또한 본 발명의 보강 방법에 의하면, 추가적인 외부 프리스트레스를 도입하여 PC 빔 교량을 보강하는 것이 가능하며, 특히, 긴장재 방향 변환용 블럭과 긴장재 정착 블럭 등을 적절한 위치에 용이하게 별도로 설치할 수 있으므로 종래 기술에 비하여 추가적인 외부 프리스트레스의 도입이 매우 용이하며, 긴장재를 절곡 배치시켜 프리스트레스를 도입하는 것이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명은 보강을 위하여 추가적인 외부 프리스트레스를 도입하는 경우, PC 빔 단부에 별도의 긴장재 정착구의 설치로 인하여 PC 빔 단부가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 긴장재의 정착부 및 방향 변환부의 위치를 용이하게 선정할 수 있도록 하여 안전하고 경제적으로 그리고 기술적으로 용이하게 보강용 외부 프리스트레스를 도입할 수 있게 된다.
그 뿐만 아니라 본 발명에 따른 보강 방법은, 교축방향 및 교축직각방향에 있어서 최대모멘트가 발생하는 곳, 또는 긴장재에 의한 응력이 집중되는 곳 등 보강이 필요한 부분만을 선택하여 보강할 수 있으므로, 보강에 소요되는 비용을 최적화시킬 수 있게 된다.
이상에서 개시한 내용은 일 실시예와 관련하여 본 발명을 설명한 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 한정되지 않으며, 오로지 특허청구범위에 의해서만 발명의 범위가 정해질 것이다.
Claims (8)
- 외부하중이 재하되는 철근 콘크리트 상부 슬래브(1)와, 상기 상부 슬래브(1)의 하부에 소정 간격으로 배치되어 상부 슬래브(1)를 지지하며 교량의 주형을 이루는 복수개의 PC 빔(2)으로 구성된 PC 빔 교량에서, 임의의 두 개의 PC 빔에 대하여 하부 플랜지부(4) 사이에 철근 콘크리트 슬래브로 이루어진 연결보강부(7)를 형성하여 PC 빔 주형을 하부가 폐쇄된 박스 형태의 단면구조로 만들므로서 교량의 강성을 보강하는 것을 특징으로 하는 주형의 박스화에 의한 PC 빔 교량의 보강 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 연결보강부(7)는, 프리캐스트 콘크리트로 이루어진 하프 슬래브(6)의 기계적 이음철근(10)을 PC 빔의 하부 플랜지부(4)의 연결 철근과 연결하여 상기 하프 슬래브(6)를 두 개의 PC 빔의 하부 플랜지부(4) 사이에 가로질러 고정하고, 상기 하프 슬래브(6)의 위로 철근 콘크리트를 현장 타설하여 소정 두께의 보강 슬래브(9)를 형성하여 상기 하프 슬래브(6)와 보강 슬래브(9)와 PC 빔의 하부 플랜지부를 일체로 연결시키므로써 제작되는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결보강부(7) 내에 교축방향으로 긴장재(14)를 두어 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 교축직각방향으로 연결보강부(7)와 PC 빔(2)을 관통하여 긴장재(15)를 설치하여 연결보강부(7)에 교축직각방향으로 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결보강부(7)에 긴장재 방향 변환용 블럭(16)을 형성하고, 교량 양단부의 상부 플랜지부 사이의 연결부(18)에는 긴장재 정착 블럭(20)을 설치하고 교축방향으로 긴장재(22)를 절곡 배치하여 교량 주형에 대하여 외부 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결보강부(7)를 교량의 교축방향으로 주형의 일부 부분에만 형성하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 하프 슬래브(6)와 현장 타설 보강 슬래브(9)와의 연결을 위하여 하프 슬래브(6)와 보강 슬래브(9)와의 이음부에는 다 수개의 전단키를 설치하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
- 외부하중이 재하되는 철근 콘크리트 상부 슬래브(1)와,상기 상부 슬래브(1)의 하부에 소정 간격으로 배치되어 상부 슬래브(1)를 지지하며 교량의 주형을 이루는 복수개의 PC 빔(2)과,프리캐스트 콘크리트로 이루어지며 사전에 매립되어 있는 기계적 이음철근(10)이 PC 빔의 하부 플랜지부(4)의 연결 철근과 연결되므로써 상기의 복수개의 PC 빔(2) 중 임의의 두 개의 PC 빔의 하부 플랜지부(4) 사이에 가로질러 고정된 하프 슬래브(6)와, 상기 하프 슬래브(6)의 위로 소정 두께로 현장 타설되어 형성된 철근 콘크리트로 이루어진 보강 슬래브(9)로 구성되어 하부 플랜지부와 일체로 연결시키는 연결보강부(7)로 이루어져, PC 빔 주형이 폐쇄된 박스 형태의 단면구조로 변환된 보강 구조를 구비하는 것을 특징으로 PC 빔 교량.
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