KR101794683B1 - 프리캐스트 바닥판과 충전강관 트러스 거더의 조립을 이용한 교량의 런칭시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 가조립하여 세그먼트를 형성한 후, 복수개의 세그먼트를 순차적으로 런칭시켜서 교량을 시공하게 되는 프리캐스트 바닥판과 충전강관 트러스 거더의 조립을 이용한 교량의 런칭시공방법에 관한 것이다.

Description

프리캐스트 바닥판과 충전강관 트러스 거더의 조립을 이용한 교량의 런칭시공방법{Launching Method of Composite CFT Truss Girder Bridge}

본 발명은 교량의 상부구조를 런칭(launching)하여 교량을 시공하는 방법에 대한 것으로서, 구체적으로는 충전강관(Concrete Filled steel Tube) 트러스 거더(이하, "CFT 트러스 거더"라고 약칭함)와 프리캐스트 바닥판을 가조립하여 "세그먼트(segment)"를 형성한 후, 복수개의 세그먼트를 순차적으로 런칭시켜서 교량을 시공하게 되는 "프리캐스트 바닥판과 충전강관 트러스 거더의 조립을 이용한 교량의 런칭시공방법"에 관한 것이다.

CFT 트러스 거더는, 강관 내부에 콘크리트를 채운 충전강관을 트러스(Truss) 구조로 배열하여 만든 거더이다. 종래 기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0041144호에는, CFT 트러스 거더에 콘크리트 바닥판을 합성하여 교량을 시공하는 기술이 개시되어 있다.

교량을 시공하는 종래의 방법으로 연속압출공법(Incremental Launching Method)(이하, "ILM"이라고 약칭함)이 알려져 있다. ILM에서는 교대의 후방에 미리 조성한 제작장에서 교량의 상부구조를 이루게 되는 복수개의 유닛을 제작한 후, 잭장치 등의 압출장비를 이용하여 세그먼트를 순차적으로 교축방향으로 밀어내어 교량을 시공하게 된다.

CFT 트러스 거더와 콘크리트 바닥판을 이용하여 교량을 시공함에 있어서, ILM을 이용하는 것이 바람직한데, 종래의 ILM은 다음과 같은 문제점을 가지고 있으므로, 이러한 문제점의 해결이 반드시 필요하다.

강재 거더와 콘크리트 바닥판으로 이루어진 교량 상부구조를 종래의 ILM으로 시공할 경우, 강재 거더 위에서 콘크리트를 현장 타설하여 콘크리트 바닥판을 강재 거더에 일체로 합성된 상태로 상부구조의 유닛을 제작한 후에야 런칭이 가능하다. 따라서 종래 기술은 공기가 증가되는 단점이 있다. 또한 종래 기술에서는 상부구조의 유닛을 순차적으로 런칭하는 과정에서 콘크리트 바닥판에 작용하는 인장응력을 상쇄시키기 위하여, 런칭 과정 중에 연속적으로 콘크리트 바닥판에 긴장력을 도입해야 하므로, 공사비가 증가되는 단점이 있다.

만일 종래의 ILM을 적용하면서 강재 거더를 우선 런칭할 수 있는데, 이 경우에도 콘크리트 바닥판은 현장 타설 콘크리트로 제작하게 되어 공기가 증가되는 단점이 해결되지 않는다. 또한 강재 거더를 런칭한 후, 콘크리트 바닥판을 현장 타설 콘크리트로 제작할 때에는 고소에서의 작업이 이루어져야 하므로 시공 효율성과 시공 안전성이 저하되는 문제점도 가지고 있다.

따라서 CFT 트러스 거더와 콘크리트 바닥판을 이용하여 교량의 상부구조를 형성하여 ILM으로 시공하기 위해서는 위와 같은 종래의 ILM이 가지는 문제점을 해결할 필요가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0041144호(2011. 04. 21. 공개).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, CFT 트러스 거더와 콘크리트 바닥판을 이용하여 교량의 상부구조를 형성하여 ILM으로 시공하되, 현장에서의 작업을 최소화시켜서 공기(공사기간)를 단축시키고, 시공 효율성을 향상시키며 시공과정에서의 안정성 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 거더에 대해 유발되는 횡비틀림 좌굴 현상을 효과적으로 억제하여 횡비틀림 좌굴에 대한 안정성을 확보하며, 런칭과정에서 프리캐스트 바닥판에 과도한 인장력이 작용하는 것을 방지하여 바닥판이 인장력에 의해 파손되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판으로 이루어진 상부구조를 가지도록 교량을 시공하는 방법으로서, 제작장에서 프리캐스트 바닥판을 CFT 트러스 거더 위에 거치하여 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판은 가조립된 상태로 세그먼트를 제작하고, 세그먼트들을 연속 배치하여 CFT 트러스 거더(1)를 서로 일체로 연결하고, 순차적으로 세그먼트들을 전방으로 런칭하여 교량 상부구조를 형성하며; 세그먼트의 런칭이 완료된 후에, CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 일체로 결합하여 합성하며, 프리캐스트 바닥판에는 종방향으로 긴장력을 부여하여 프리캐스트 바닥판들로 서로 일체로 합성하는 것을 특징으로 하는 교량의 런칭시공방법이 제공된다.

위와 같은 본 발명에 따른 교량의 런칭시공방법에서, CFT 트러스 거더는 상부빔과 하부빔, 그리고 상,하부빔 사이를 연결하는 복부빔을 포함하여 구성되며; 상부빔의 상면에는 프리캐스트 바닥판을 지지하도록 지지부재가 구비되어 있고, 프리캐스트 바닥판에는 CFT 트러스 거더의 상부빔 위에 놓이는 위치에, 관통공으로 이루어진 전단포켓이 형성되어 있고 상부빔에는 전단포켓 내에 삽입되는 스터드가 구비되어 있으며; 프리캐스트 바닥판을 CFT 트러스 거더 위에 거치하여 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 가조립하는 과정은, 스터드가 전단포켓 내에 삽입되어 위치하도록 프리캐스트 바닥판을 지지부재 위에 올려놓는 단계, 및 스터드 상부에 연장봉을 결합하고 프리캐스트 바닥판 상면에 거치부재을 설치하여 연장봉의 상부를 거치부재와 결합하는 단계를 포함할 수 있다.

특히, 이 경우, CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 일체로 합성하는 과정은, 연장봉과 거치부재를 제거하는 단계, 및 스터드가 위치하고 있는 전단포켓 내에 그라우팅재를 부어서, 상부빔의 상부공간과 전단포켓 내에 그라우팅재가 채워져 경화되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에서, 거치부재에는 연장봉이 관통하게 되는 관통공이 형성되어 있고; 연장봉의 상부를 거치부재와 결합하는 단계에서는, 연장봉이 스터드에 결합된 상태에서 거치부재를 전단포켓 위에 놓으면서 연장봉의 상부가 관통공에 끼워져서 거치부재를 관통한 상태로 거치부재를 프리캐스트 바닥판의 상면에 놓고, 거치부재의 상면으로 돌출된 연장봉에 체결부재를 결합하여 거치부재를 프리캐스트 바닥판의 상면으로 가압하도록 가압력이 작용하게 하는 과정을 포함할 수도 있다.

이러한 본 발명에서, CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 일체로 합성할 때, 연장봉과 거치부재의 제거 후, 스터드의 상단에 헤드부를 결합한 이후에, 그라우팅재를 전단포켓 내에 타설하게 될 수도 있다.

또한 본 발명에서 세그먼트들을 제작하여 순차적으로 세그먼트들을 전방으로 런칭하여 교량 상부구조를 형성하는 과정은, 프리캐스트 바닥판을 CFT 트러스 거더 위에 거치하고 가조립하여 제1세그먼트를 제작하는 단계; CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판의 가조립에 의해 제2세그먼트를 제작하여 제1세그먼트의 후방에 배치하여 제1,2세그먼트의 CFT 트러스 거더를 연결하는 단계; 제1,2세그먼트를 밀어서 전방으로 런칭하는 단계; 및 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판의 가조립에 의해 추가적인 세그먼트를 제작하여 최후방에 위치한 세그먼트의 후방에 새로 제작한 추가적인 세그먼트를 배치하고 세그먼트간의 CFT 트러스 거더를 연결한 후, 세그먼트를 밀어서 전방으로 런칭하는 단계를 포함할 수도 있다.

또한 본 발명에서, 교대에는 윈치가 설치되어 있고; 세그먼트를 밀어서 전방으로 런칭하는 단계에서는, 최후방에 위치한 세그먼트의 후단에, 풀리가 구비된 크로스빔을 설치하고, 와이어를 풀리에 감아서, 윈치가 와이어를 와인딩하여 와이어가 당겨지도록 함으로써 세그먼트가 전방으로 움직이도록 구성될 수도 있다.

본 발명에 의하면, CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판으로 이루어진 경량의 상부구조를 가지는 장경간의 교량을 시공할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 교량의 상부구조를 이루는 주요부재를 공장에서 제작하게 되므로, 현장에서의 작업을 최소화시킬 수 있게 되고, 그에 따라 교량 시공에 소요되는 공기를 크게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기계화 시공을 통한 시공 효율성 향상 및 시공과정에서의 안정성 향상의 장점을 가지게 된다.

또한 본 발명에서는 교량 상부구조의 런칭과정에서 CFT 트러스 거더에 대해 유발되는 횡비틀림 좌굴 현상을 프리캐스트 바닥판이 억제하게 되며, 그에 따라 횡비틀림 좌굴에 대한 우수한 안정성을 확보할 수 있게 되는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 교량 상부구조의 런칭과정에서 프리캐스트 바닥판에 과도한 인장력이 작용하는 것을 방지할 수 있게 되고, 그에 따라 프리캐스트 바닥판이 인장력에 의해 파손되는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 되는 장점이 있다.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 런칭시공방법의 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명에서 CFT 트러스 거더에 프리캐스트 바닥판이 놓이는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 6은 도 4의 원 A부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 7은 본 발명에서 CFT 트러스 거더에 프리캐스트 바닥판이 놓여있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 7에서 선 E-E에 따라 프리캐스트 바닥판을 절단한 단면으로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 9 내지 도 13은 각각 본 발명에서 도 8의 원 D부분을 화살표 B 방향으로 바라본 종방향의 개략적인 단면도이다.
도 14는 횡비틀림 좌굴로 인하여 상부빔이 회전한 상태를 보여주는 도 10에 대응되는 개략적인 단면도이다.
도 15는 본 발명에서 스터드에 헤드부를 조립하는 상태를 보여주는 도 10에 대응되는 개략적인 단면도이다.
도 16은 본 발명에서 전단포켓 내에서 스터드가 그라우팅재에 매립되어 있는 상태를 보여주는 도 10에 대응되는 개략적인 단면도이다.
도 17은 와이어를 이용하여 세그먼트를 전방으로 런칭시키는 것을 보여주는 도 2의 (b)에 대응되는 개략적인 측면도이다.
도 18은 도 17의 원 E 부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 19는 도 17의 원 F 부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 20은 도 17의 원 G 부분에 대한 개략적인 확대도이다.

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. 참고로 본 명세서에서는 교축방향으로 교대에서 교각을 향하여 세그먼트를 밀어주는 방향을 "전방"이라고 기재하고 이와 반대되는 방향을 "후방"이라고 기재한다. 그리고 교축방향은 "종방향"으로도 기재하고, 교축직각방향은 "횡방향"으로도 기재한다.

도 1 내지 도 3에는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 런칭시공방법의 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 도 1의 (a)에 도시된 것처럼, 교대(30)의 후방에 형성된 제작장(31)에서, CFT 트러스 거더(1)를 소정 길이로 제작하고 프리캐스트 방식으로 공장에서 사전 제작된 프리캐스트 바닥판(2)을 CFT 트러스 거더(1) 위에 거치하고 "가(假)조립(임시조립)"하여 <제1세그먼트>(S1)을 제작한다(단계 1). 이와 같이 본 발명의 교량 런칭시공방법에서는 교량을 이루는 주요부재에 해당하는 프리캐스트 바닥판(2)과 CFT 트러스 거더(1)를 모두 공장에서 사전 제작하게 되므로, 현장에서 콘크리트를 타설하여 바닥판을 시공하는 종래 기술에 비하여, 시공의 품질을 향상시킬 수 있게 되고, 균일한 부재의 품질을 유지할 수 있게 되는 장점이 있다.

후속하여 도 1의 (b)에 도시된 것처럼, 제1세그먼트(S1)의 후방 단부에, CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)이 가조립되어 형성되는 <제2세그먼트>(S2)를 연속되게 배치하여 제1세그먼트(S1)와 연결한다(단계 2). 제2세그먼트(S2)는 제1세그먼트(S1)와 마찬가지로, 소정 길이로 공장 제작된 CFT 트러스 거더(1) 위에 공장에서 사전 제작된 프리캐스트 바닥판(2)을 CFT 트러스 거더(1) 위에 거치하고 "가(假)조립"하여 제작된다. 후술하는 것처럼 제2세그먼트(S2)의 후방에 설치되는 추가적인 세그먼트들 역시 위에서 설명한 제1,2세그먼트(S1, S2)와 동일한 방식으로 각각 제작된다.

압출에 의한 런칭이 진행되지 않은 상태에서 세그먼트들을 서로 연결한다는 것은 CFT 트러스 거더(1)만을 서로 일체로 연결하는 것이다. 즉, 제1세그먼트(S1)의 후방에 제2세그먼트(S2)를 연속하여 배치하고 제1,2세그먼트(S1, S2)를 연결할 때에는, 아직 프리캐스트 바닥판(2)은 일체로 연결하지 않고 단지 제1세그먼트(S1)의 CFT 트러스 거더와 제2세그먼트(S2)의 CFT 트러스 거더만을 서로 일체로 연결하는 것이다. CFT 트러스 거더 간의 일체 연결 작업은 용접 등의 다양한 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 제1세그먼트(S1)의 후방에 제2세그먼트(S2)를 배치하고 연결하는 작업과 병행하여, 제1세그먼트(S1)의 전방에는 런칭 노즈(launching nose)(9)를 연결 설치한다. 런칭 노즈(9)는 ILM에서 일반적으로 사용되는 부재이므로 이에 대한 설명은 생략한다.

제작장에 복수개의 세그먼트들이 교축방향으로 연속배치된 상태에서 세그먼트를 전방으로 압출한다(단계 3). 이를 위하여 도 2의 (a)에 도시된 것처럼, 최후방에 위치하는 세그먼트의 후방에 압출잭(39)을 설치하여 작동함으로써, 도 2의 (b)에 도시된 것처럼, 연속배치되어 있던 복수개의 세그먼트들(도면에 예시된 실시예의 경우에는 제1세그먼트와 제2세그먼트)을 전방으로 밀어내어 사전에 정해진 위치까지 런칭시킨다.

후속하여 도 3의 (a)에 도시된 것처럼, 아직 제작장에 위치하고 있는 <제2세그먼트(S2)>의 후방에 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)의 가조립으로 제작된 추가적인 <제3세그먼트(S3)>를 연속배치하여 제3세그먼트(S3)를 제2세그먼트(S2)와 연결한다(단계 4). 후속하여 도 3의 (b)에 도시된 것처럼, 제3세그먼트(S3)의 후방에 압출잭(39)을 설치하여 작동시켜 연속배치되어 있던 복수개의 세그먼트들(도면에 예시된 실시예의 경우에는 제1세그먼트, 제2세그먼트 및 제3세그먼트)을 전방으로 움직여서 사전에 정해진 위치까지 런칭시킨다(단계 5).

위와 같이 전방으로 런칭된 세그먼트들의 최후방 세그먼트의 후방에 새로운 세그먼트를 연속배치하여 연결한 후, 압출잭(39)을 설치하고 작동시켜 세그먼트들을 전방으로 런칭시키는 일련의 과정을 반복하여, 복수개의 세그먼트가 연속된 상태로 설계된 교량의 전체 경간에 걸쳐 배치되도록 한다(단계 6).

복수개의 세그먼트가 연속된 상태로, 설계된 교량의 전체 경간에 걸쳐 배치되고 교각(32)에 의해 지지되는 과정 동안, 각각의 세그먼트에서 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)는 아직 가조립 상태에 있다. 즉, CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)는 서로 완전하게 일체로 합성되어 있지 않은 것이다. 또한 교축방향으로 세그먼트의 프리캐스트 바닥판(2)들도 서로 일체로 합성되어 있지 않다. 따라서 복수개의 세그먼트가 연속된 상태로 설계된 교량의 전체 경간에 걸쳐 배치된 후에는, 각각의 세그먼트에서의 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)간의 일체 합성 작업을 수행하고, 교축방향으로는 세그먼트의 프리캐스트 바닥판(2)들간의 일체 합성 작업을 수행한다(단계 7).

앞서 설명한 것처럼, 본 발명의 교량 런칭시공방법에서는, CFT 트러스 거더(1)에 프리캐스트 바닥판(2)이 "가(假)조립"된 상태에서 런칭이 이루어지고, 교량의 전체 경간에 걸쳐서 세그먼트의 런칭이 완료된 후에 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)간의 일체 합성이 이루어진다. 다음에서는 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)의 가조립 구조 및 방법, 그리고 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)의 일체 합성 구조 및 방법에 대해 설명한다.

도 4 및 도 5에는 CFT 트러스 거더(1)에 프리캐스트 바닥판(2)이 놓이는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 4의 원 A부분 즉, CFT 트러스 거더(1)에서 상부빔(11)의 상면부에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼, CFT 트러스 거더(1)는 연직방향의 간격을 가진 채 각각 교축방향으로 연장되고 서로 평행하게 배치되는 상부빔(11)과 하부빔(12), 그리고 상,하부빔(11, 12) 사이를 연결하는 복부(web)빔(13)을 포함하여 구성된다. 상부빔(11), 하부빔(12) 및 복부빔(13)은 강관 내부에 콘크리트(101)가 채워져 있는 구성을 가진다. 이러한 CFT 트러스 거더(1)는 상부빔(11)과 하부빔(12)이 각각 연직방향으로 상부와 하부에 위치하도록 세워져 설치되며, 복수개가 교축직각방향으로 간격을 두고 나란하게 배치된다. 도면에 예시된 실시예의 경우, 2개의 CFT 트러스 거더(1)가 구비되어 있다.

프리캐스트 바닥판(2)은 소정 두께를 가지는 콘크리트 사각판 부재로서. CFT 트러스 거더(1) 위에 설치되어 세그먼트를 이루게 된다. 하나의 세그먼트에서, 프리캐스트 바닥판(2)의 교축방향의 길이가 CFT 트러스 거더(1)의 교축방향의 길이와 동일할 수도 있지만, 프리캐스트 바닥판(2)의 교축방향의 길이가 CFT 트러스 거더(1)의 교축방향의 길이보다 작을 수 있다. 이 경우, 하나의 세그먼트에서 복수개의 프리캐스트 바닥판(2)이 교축방향으로 연속하여 위치하면서 CFT 트러스 거더(1) 위에 설치된다. 그리고 하나의 세그먼트를 형성함에 있어서, 복수개의 프리캐스트 바닥판(2)이 종방향으로 연속배치될 수도 있다. 하나의 세그먼트에서, 종방향으로 길게 연속된 CFT 트러스 거더(1)의 상부빔(11) 위에 복수개의 프리캐스트 바닥판(2)이 종방향으로 연속배치될 수도 있는 것이다.

프리캐스트 바닥판(2)은 CFT 트러스 거더(1)의 상부빔(11) 위에 놓이게 되는데, 상부빔(11)에 놓이게 되는 위치에서 프리캐스트 바닥판(2)에는 전단포켓(20)이 형성되어 있다. 전단포켓(20)은 프리캐스트 바닥판(2)을 그 두께 방향으로 관통하는 관통공이다. 전단포켓(20)은 복수개가 교축방향으로 간격을 두고 형성되어 있다.

상부빔(11)의 상면에서, 프리캐스트 바닥판(2)이 놓였을 때 전단포켓(20)이 위치하게 되는 지점에는 연직한 스터드(14)가 구비되어 있다. 즉, 막대부재로 이루어진 스터드(14)가 연직하게 세워져서 상부빔(11)의 상면에 고정 설치되어 있는 것이다. 이 때 사용되는 스터드(14)의 상단에는 나사부가 형성되어 있다.

상부빔(11)의 상면에 프리캐스트 바닥판(2)이 안정적으로 놓일 수 있도록, 상부빔(11)의 상면에는 지지부재(15)가 구비될 수 있다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 지지부재(15)는 수평부와 수직부를 가지도록 ㄱ자의 절곡된 단면을 가지면 교축방향으로 연장되어 있는 절곡빔으로 이루어져서, 수직부의 하단이 상부빔(11)의 상면에 결합 고정된 구성을 가지고 있다. 지지부재(15)는 2개가 한 쌍을 이루어서 상부빔(11)의 중앙으로부터 교축직각방향 양측에 각각 구비된다. 지지부재(15)의 수평부 상면에는 고무판 등의 밀봉재(150)가 배치되는 것이 바람직하다. 지지부재(15)는 상부빔(11)의 전체 길이에 걸쳐 교축방향으로 길게 연장될 수 있다.

상부빔(11)을 가지고 있고 상부빔(11)의 상면에 스터드(14)와 지지부재(15)가 설치되어 있는 CFT 트러스 거더(1)를 공장에서 제작하여 제작장(31)에 설치한다. 프리캐스트 바닥판(2)도 공장에서 프리캐스트 방식으로 사전 제작한 후, 제작장(31)에서 CFT 트러스 거더(1) 위에 설치된다. 도 7에는 CFT 트러스 거더(1)에 프리캐스트 바닥판(2)이 놓여있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7에서 선 E-E에 따라 프리캐스트 바닥판(2)을 절단한 단면으로 보여주는 프리캐스트 바닥판(2)과 CFT 트러스 거더(1)의 결합 부분을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 9 내지 도 13에는 각각 전단포켓(20)이 형성된 위치에서 프리캐스트 바닥판(2)과 CFT 트러스 거더(1)의 상부빔(11)을 서로 가결합하는 과정을 순차적으로 보여주기 위하여 도 8의 원 D부분을 화살표 B 방향으로 바라본 종방향의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

프리캐스트 바닥판(2)을 크레인 등의 인양장비를 이용하여 인양하여, 제작장(31)에 위치한 CFT 트러스 거더(1)의 상부빔(11) 위쪽에 설치한다. 도 9에 도시된 것처럼 프리캐스트 바닥판(2)을 CFT 트러스 거더(1) 위에서 하강시키면, 도 10에 도시된 것처럼 프리캐스트 바닥판(2)이 지지부재(15) 위에 놓이게 되고, 상부빔(11)의 스터드(14)는 프리캐스트 바닥판(2)의 전단포켓(20) 내에 삽입되어 위치하게 된다. 이 때, 지지부재(15) 위에 밀봉재(150)가 구비되어 있는 경우, 프리캐스트 바닥판(2)이 지지부재(15) 위에 놓일 때, 프리캐스트 바닥판(2)의 하면과 지지부재(15) 사이를 밀봉재(150)가 수밀한 상태로 만들게 된다.

후속하여 스터드(14) 상부에 연장봉(16)을 결합하고 프리캐스트 바닥판(2) 상면에 거치부재(17)을 설치하여 연장봉(16)의 상부를 거치부재(17)와 결합한다. 구체적으로 도 11에 도시된 것처럼, 연직방향으로 연장된 봉부재로 구성된 연장봉(16)을 스터드(14)의 상단에 나사결합한다. 프리캐스트 바닥판(2)을 CFT 트러스 거더(1)의 상부에 설치하기 전에, 미리 스터드(14)에 연장봉(16)을 조립 결합해둘 수도 있지만, 위에서 설명한 것처럼 연장봉(16)은 프리캐스트 바닥판(2)을 CFT 트러스 거더(1)의 상부에 설치한 후에, 스터드(14)에 조립결합하는 것이 손상방지를 위하여 바람직하다.

후속하여 거치부재(17)를 설치하여 연장봉(16)과 결합한다. 거치부재(17)는 전단포켓(20)을 가로지른 상태로 프리캐스트 바닥판(2)의 상면에 놓이는 부재인데, 거치부재(17)에는 관통공(170)이 형성되어 있다. 도 12에 도시된 것처럼 연장봉(16)이 스터드(14)에 결합된 상태에서, 거치부재(17)를 전단포켓(20) 위에 놓아서 설치하게 되면, 연장봉(16)의 상부는 관통공(170)에 끼워져서 거치부재(17)를 관통하게 되고, 거치부재(17)는 프리캐스트 바닥판(2)의 상면에 놓이게 된다.

거치부재(17)를 관통하여 거치부재(17)의 상면으로 돌출된 연장봉(16)에는, 도 13에 도시된 것처럼 체결부재(18)를 결합한다. 체결부재(18)는 연장봉(16)이 거치부재(17)를 관통한 상태에서 거치부재(17)를 프리캐스트 바닥판(2)의 상면으로 가압하도록 가압력이 작용하게 만드는 부재로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 체결부재(18)는 너트부재로 구성될 수 있다.

위에서 설명한 것처럼 상부빔(11)의 상면에 스터드(14)와 지지부재(15)가 설치되어 있는 CFT 트러스 거더(1) 위에, 프리캐스트 바닥판(2)을 설치하게 되면, 프리캐스트 바닥판(2)이 지지부재(15)에 의해 지지되고 스터드(14)가 전단포켓(20) 내에 위치한 상태가 되는데, 스터드(14)에 연장봉(16)을 결합하고, 거치부재(17) 및 체결부재(18)를 설치하게 되면, CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)는 가조립된 상태가 된다. 즉, CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)이 가조립됨으로써 세그먼트가 만들어지는 것이다.

이러한 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)의 가조립 상태에서는, CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)가 서로 완벽하게 일체화되어 있지 않지만, 세그먼트가 전방으로 런칭될 때 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)는 함께 움직이게 된다. 특히, CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)의 가조립 상태에 의해, 세그먼트 런칭 과정에서 CFT 트러스 거더(1)에 횡비틀림 좌굴이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

CFT 트러스 거더(1)는 상부빔(11)과 하부빔(12)이 각각 연직방향으로 상부와 하부에 위치하고, 상,하부빔(11, 12) 사이를 복부빔(13)이 연결하고 있는 구성을 가진다. 따라서 연직방향으로 CFT 트러스 거더(1)에 힘이 가해지면 CFT 트러스 거더(1)가 비틀리게 되는 횡비틀림 좌굴이 발생하기 쉽다. 도 14에는 스터드(14)가 전단포켓(20) 내에 삽입된 상태에서 CFT 트러스 거더(1)에 횡비틀림 좌굴이 발생하여 상부빔(11)이 회전한 상태를 보여주는 도 10에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 만일 CFT 트러스 거더(1) 위에 프리캐스트 바닥판(2)이 놓이되, 단순히 스터드(14)가 전단포켓(20) 내에 위치한 상태로만 있다면 스터드(14)가 전단포켓(20) 내에서 자유롭게 움직일 수 있으므로, 세그먼트의 런칭이 진행될 때, 연직방향의 힘에 의해 도 14에 도시된 것처럼 상부빔(11)의 위치 변화가 발생하고 그에 따라 CFT 트러스 거더(1)에 횡비틀림 좌굴이 발생할 수 있다.

그러나 본 발명에서는 도 13에 도시된 것처럼 스터드(14)가 연장봉(16, 거치부재(17) 및 체결부재(18)에 의해 고정되어 있으므로, 스터드(14)가 전단포켓(20) 내에서 움직일 수 없게 되며, 연직방향으로 CFT 트러스 거더(1)에 힘이 가해지더라도 CFT 트러스 거더(1)는 비틀리지 않게 된다. 따라서 CFT 트러스 거더(1)에 프리캐스트 바닥판(2)을 설치하여 세그먼트를 만들어서, 세그먼트를 전방으로 런칭하는 과정에서 CFT 트러스 거더(1)에 횡비틀림 좌굴이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

다음에서는 앞서 단계 7로 설명하였던 각각의 세그먼트에서 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)을 일체로 합성하는 작업 및 종방향으로 세그먼트의 프리캐스트 바닥판(2)들을 일체로 합성하는 작업에 대해 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 도 13에 도시된 것처럼 스터드(14)가 연장봉(16), 거치부재(17) 및 체결부재(18)에 의해 고정되어 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)가 가조립된 형태의 세그먼트들을 순차적으로 전방을 향하여 런칭하게 된다.

런칭이 완료되어 복수개의 세그먼트가 연속된 상태로 설계된 교량의 전체 경간에 걸쳐 배치된 후에는, 체결부재(18)와 거치부재(17), 그리고 연장봉(16)을 해체하여 제거한다. 필요에 따라서는 스터드(14)의 전단연결재 역할을 더욱 강화시키기 위하여, 연장봉(16)이 제거된 상태에서 스터드(14)의 상단에는 스터드(14)의 직경보다 더 큰 헤드부(140)를 조립 설치할 수도 있다. 도 15에는 스터드(14)에 헤드부(140)를 조립하는 상태를 보여주는 도 10에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

교량의 전체 경간에 걸쳐 프리캐스트 바닥판(2)에 대해 교축방향으로 긴장력을 도입하여 전체 세그먼트들에서 프리캐스트 바닥판(2)을 일체화시킨다. 이를 위해서 프리캐스트 바닥판(2)을 제작할 때 미리 긴장재를 배치할 수 있는 쉬스관 등을 프리캐스트 바닥판(2)에 매립해둘 수 있다.

교축방향의 긴장력 도입을 통해서 프리캐스트 바닥판(2)을 일체화시킨 후에는, 내부에 스터드(14)가 위치하고 있는 전단포켓(20) 내에 그라우팅재를 채운다. 도 16에는 전단포켓(20) 내에 그라우팅재(27)를 채워서 스터드(14)가 그라우팅재에 매립되어 있는 상태를 보여주는 도 10에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 전단포켓(20)의 아래쪽에는 상부빔(11)의 상면과 지지부재(15)에 의해 둘러싸인 공간(상부빔의 상부공간)이 형성되어 있고, 전단포켓(20)은 상,하부가 개방된 관통공으로 이루어져 있어서 상부빔의 상부공간은 전단포켓(20)의 내부와 연통되어 있다. 따라서 전단포켓(20) 내에 그라우팅재를 부으면, 그라우팅재(27)는 상부빔의 상부공간에도 채워지게 된다. 특히, 지지부재(15)가 종방향으로 길게 연장되어 있는 경우는 상부빔의 상부공간도 종방향으로 길게 형성되므로, 이 경우 전단포켓(20)으로 부어진 그라우팅재는 종방향으로도 길게 상부빔의 상부공간에 채워지게 된다. 이와 같이 상부빔(11)의 상부공간과 전단포켓(20) 내에 그라우팅재(27)가 채워져 경화되고, 스터드(14)가 그라우팅재(27)에 매립됨으로써, CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)이 결합되어 일체로 합성된다.

위에서 살펴본 것처럼, 본 발명에서는 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)을 이용하여 세그먼트를 제작하고, 이러한 세그먼트를 연속 배치하여 CFT 트러스 거더(1)들을 교축방향으로 연결하면서, 서로 연결된 세그먼트를 순차적으로 전방으로 런칭시켜서 교량을 구축하게 된다. 그런데 본 발명의 경우, 세그먼트를 런칭할 때에는 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)가 완전히 결합되어 합성된 상태가 아니라 가조립된 상태에 있게 된다. 이러한 가조립 상태에서는 세그먼트를 런칭하는 과정에서 CFT 트러스 거더(1)에 작용하는 인장력이, 프리캐스트 바닥판(2)에 전달되지 않는다. 따라서 세그먼트를 런칭할 때, 프리캐스트 바닥판에 과도한 인장력이 작용하는 것을 방지할 수 있게 되고, 그에 따라 프리캐스트 바닥판이 인장력에 의해 파손되는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 된다.

CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)의 가조립 상태에서는, 프리캐스트 바닥판(2)이 CFT 트러스 거더(1)의 횡비틀림 좌굴을 방지하기 위한 일종의 브레이싱 부재로서의 역할을 수행하게 된다. 만일 CFT 트러스 거더(1)만을 먼저 런칭한 후 현장에서 바닥판을 시공한다면, CFT 트러스 거더(1)를 런칭하는 과정에서 CFT 트러스 거더(1)에 횡비틀림 좌굴이 발생할 위험이 매우 높다.

그러나 본 발명에서는 CFT 트러스 거더(1)와 프리캐스트 바닥판(2)가 가조립되어 있는 상태의 세그먼트를 런칭하게 되므로, CFT 트러스 거더(1)가 런칭되는 과정에서 프리캐스트 바닥판(2)이 CFT 트러스 거더(1)의 횡비틀림 거동을 억제하게 된다. 따라서 본 발명에서는 런칭 과정에서 CFT 트러스 거더(1)에 횡비틀림 좌굴이 발생하는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있게 되어, 횡비틀림 좌굴 안정성을 높일 수 있게 된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에서는 세그먼트를 순차적으로 런칭함에 있어서 압출장치로서, 압출잭(39)을 이용하였다. 그러나 세그먼트를 런칭함에 있어서 압출장치로서 와이어를 이용할 수도 있다. 경량의 CFT 트러스 거더(1)를 이용하여 세그먼트가 제작되므로, 런칭해야 할 세그먼트의 자중이 종래의 ILM에 의해 시공되는 콘크리트 교량보다 작기 때문이다.

도 17에는 연속배치되어 있는 제1세그먼트(S1)와 제2세그먼트(S2)를 와이어에 의해 전방으로 런칭시키는 것을 보여주는 도 2의 (b)에 대응되는 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 도 18에는 도 17의 원 E 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있으며, 도 19에는 도 17의 원 F 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있고, 도 20에는 도 17의 원 G 부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있다.

도 17 내지 도 20에 도시된 것처럼, 와이어를 이용하여 세그먼트를 런칭하기 위해서는, 교대(30) 및/또는 교각(32)에 윈치(55)를 설치한다. 최후방에 위치한 세그먼트(도 17 내지 도 20에서는 제2세그먼트)의 후단에 크로스빔(cross beam)(56)을 설치한다. 크로스빔(56)은, 횡방향으로 존재하는 복수개의 CFT 트러스 거더(1)에 동시에 결합설치된다. 크로스빔(56)에는 풀리(57)가 구비된다. 와이어(50)는 풀리(57)를 감게 된다. 따라서 윈치(55)가 와이어(50)를 감게 되면 풀리(57)에 감겨진 와이어(50)가 당겨지면서 세그먼트가 전방으로 런칭된다. 이와 같이 와이어(50)를 이용해서도 용이하게 세그먼트를 전방으로 런칭시킬 수 있으며, 이 경우 압출잭을 이용할 때보다 용이하게 런칭작업을 수행할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 교량 런칭시공방법에서는 공장 제작된 프리캐스트 바닥판과 CFT 트러스 거더를 제작장에서 조립하여 각각의 세그먼트를 제작한 후, 연속배치된 세그먼트를 전방으로 런칭하여 교량을 시공하게 된다. 이와 같이 교량의 상부구조를 이루는 주요부재를 공장에서 제작하게 되므로, 현장에서의 작업을 최소화시킬 수 있게 되고, 그에 따라 교량 시공에 소요되는 공기를 크게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기계화 시공을 통한 시공 효율성 향상 및 시공과정에서의 안정성 향상의 장점을 가지게 된다.

또한 본 발명에서는 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판이 "가조립"된 상태에서 세그먼트가 런칭된다. 따라서 런칭과정에서 CFT 트러스 거더에 대해 유발되는 횡비틀림 좌굴 현상을 프리캐스트 바닥판이 억제하게 되며, 그에 따라 횡비틀림 좌굴에 대한 우수한 안정성을 확보할 수 있게 되는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 교량 런칭시공방법에 의하면 장경간의 교량을 시공할 수 있으므로, 하천, 계곡 등 장애물을 횡단하는 도로 및 철도교에 매우 유용하게 적용할 수 있다.

1: CFT 트러스 거더
2: 프리캐스트 바닥판
11: 상부빔
12: 하부빔
13: 복부빔
14: 스터드(stud)
16: 연장봉
17: 거치부재

Claims (8)

1. CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판으로 이루어진 상부구조를 가지도록 교량을 시공하는 방법으로서,
   제작장에서 프리캐스트 바닥판을 CFT 트러스 거더 위에 거치하여 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판이 함께 움직이는 것이 가능하게 가조립(假組立)된 상태에 있도록 세그먼트를 제작하고, CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판이 가조립되어 있는 세그먼트들을 연속 배치하여 CFT 트러스 거더(1)를 서로 일체로 연결하고, 순차적으로 세그먼트들을 전방으로 런칭하여 교량 상부구조를 형성하며;
   세그먼트의 런칭이 완료된 후에, 가조립되어 있던 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 일체로 합성하는 구성을 가지며;
   CFT 트러스 거더는 상부빔과 하부빔, 그리고 상,하부빔 사이를 연결하는 복부빔을 포함하여 구성되며;
   상부빔의 상면에는 프리캐스트 바닥판을 지지하도록 지지부재가 구비되어 있고, 프리캐스트 바닥판에는 CFT 트러스 거더의 상부빔 위에 놓이는 위치에, 관통공으로 이루어진 전단포켓이 형성되어 있고, 상부빔에는 전단포켓 내에 삽입되는 스터드가 구비되어 있는데;
   상기 지지부재는 수평부와 수직부를 가지도록 ㄱ자의 절곡된 단면을 가지면 교축방향으로 연장되어 있는 절곡빔으로 이루어져서, 수직부의 하단이 상부빔의 상면에 결합 고정된 구성을 가지고 있고, 지지부재는 2개가 한 쌍을 이루어 상부빔의 중앙으로부터 교축직각방향 양측에 각각 상부빔의 전체 길이에 걸쳐 교축방향으로 길게 연장된 형태로 구비되며;
   프리캐스트 바닥판을 CFT 트러스 거더 위에 거치하여 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 가조립(假組立)하는 과정은, 스터드가 전단포켓 내에 삽입되어 위치하도록 프리캐스트 바닥판을 지지부재 위에 올려놓는 단계, 및 스터드 상부에 연장봉을 결합하고 프리캐스트 바닥판 상면에 거치부재를 설치하여 연장봉의 상부를 거치부재와 결합하는 단계를 포함하는데;
   거치부재에는 연장봉이 관통하게 되는 관통공이 형성되어 있고;
   연장봉의 상부를 거치부재와 결합하는 단계에서는, 연장봉이 스터드에 결합된 상태에서 거치부재를 전단포켓 위에 놓으면서 연장봉의 상부가 관통공에 끼워져서 거치부재를 관통한 상태로 거치부재를 프리캐스트 바닥판의 상면에 놓고, 거치부재의 상면으로 돌출된 연장봉에 체결부재를 결합하여 거치부재가 프리캐스트 바닥판의 상면으로 가압하도록 가압력이 작용하게 하는 과정을 포함함으로써, 스터드가 연장봉, 거치부재 및 체결부재에 의해 고정되도록 하여 스터드가 전단포켓 내에서 움직일 수 없게 만들어서, 상부빔의 위치 변화로 인한 CFT 트러스 거더의 횡비틀림 좌굴이 발생하는 것을 방지하며;
   가조립되어 있던 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 일체로 합성하는 과정은, 연장봉과 거치부재를 제거하는 단계, 및 스터드가 위치하고 있는 전단포켓 내에 그라우팅재를 타설하여, 상부빔의 상면과 교축방향으로 연장된 지지부재에 의해 둘러싸인 상부빔의 상부공간과 전단포켓 내에 그라우팅재가 채워져 경화되도록 하는 단계를 포함하되;
   CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 일체로 합성할 때, 연장봉과 거치부재의 제거하고 스터드의 상단에 헤드부를 결합한 이후에, 그라우팅재를 전단포켓 내에 타설하게 되는 것을 특징으로 하는 교량의 런칭시공방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   하나의 세그먼트에는 복수개의 프리캐스트 바닥판이 종방향으로 연속배치되며;
   세그먼트의 런칭 완료 후 CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판을 일체 합성하는 것과 병행하여, 복수개의 프리캐스트 바닥판들에 대해 종방향으로 긴장력을 부여하여 프리캐스트 바닥판들을 서로 일체화시키는 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 교량의 런칭시공방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항 또는 제2항에 있어서
   세그먼트들을 제작하여 순차적으로 세그먼트들을 전방으로 런칭하여 교량 상부구조를 형성하는 과정은,
   프리캐스트 바닥판을 CFT 트러스 거더 위에 거치하고 가조립하여 제1세그먼트를 제작하는 단계;
   CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판의 가조립에 의해 제2세그먼트를 제작하여 제1세그먼트의 후방에 배치하여 제1,2세그먼트의 CFT 트러스 거더를 연결하는 단계;
   제1,2세그먼트를 밀어서 전방으로 런칭하는 단계; 및
   CFT 트러스 거더와 프리캐스트 바닥판의 가조립에 의해 추가적인 세그먼트를 제작하여, 최후방에 위치한 세그먼트의 후방에 새로 제작한 추가적인 세그먼트를 배치하고 세그먼트간의 CFT 트러스 거더를 연결한 후, 세그먼트를 밀어서 전방으로 런칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 런칭시공방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   교대에는 윈치가 설치되어 있고;
   세그먼트를 밀어서 전방으로 런칭하는 단계에서는, 최후방에 위치한 세그먼트의 후단에, 풀리가 구비된 크로스빔을 설치하고, 와이어를 풀리에 감아서, 윈치가 와이어를 와인딩하여 와이어가 당겨지도록 함으로써 세그먼트가 전방으로 움직이도록 하는 것을 특징으로 하는 교량의 런칭시공방법.

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