KR20060066213A - 파형강판을 이용한 박스형 교량 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 파형강판을 이용한 박스형 교량은 철근콘크리트 기초부(10), 상기 기초부 상단에 조립되며 서로 가장자리가 중첩되도록 조립되어 전체적으로 박스형구조를 이루는 파형강판 구조물(20), 상기 파형강판 구조물의 입출구부의 콘크리트 벽(30), 상기 파형강판 구조물과 상기 콘크리트 벽이 이루는 공간을 채우는 뒷채움재(40), 및 상기 뒷채움재 위를 포장한 도로(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 파형강판 구조물(20)에서 박스형구조의 양쪽 모서리 부분의 파형강판은 곡률을 갖는 파형강판으로 구성하고 파형강판 구조물의 일부를 파형이 마주보는 이중구조로 구성하여 내하력과 휨성능을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

파형강판, 박스형 파형강판 구조물

Description

파형강판을 이용한 박스형 교량 및 그 시공방법{Box-type Bridge Using Corrugated Steel Plate and Construction Method Thereof}

도 1은 종래의 교량을 보여주는 단면도이다.

도 2는 종래 교량의 도로포장 전 상태를 보여주는 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 교량의 본체를 보여주는 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 교량의 정면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 교량의 내하력 보강 구조를 보여주는 도면이다.

도 6은 도 5에 도시된 A-A' 선을 따라 절개한 파형강판 구조물의 부분 단면도이다.

*도면의 주요부호에 대한 간단한 설명*

1 : 기초부 2 : 하부 수직벽체

3 : 상부 수평판 4 : 접속슬라브

5, 50 : 도로 10 : 철근콘크리트 기초부

20 : 파형강판 구조 21, 22 : 지면

30 : 콘크리트 벽 40 : 뒷채움재

발명의 분야

본 발명은 교량 및 그 시공방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 파형강판을 이용한 박스형 교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.

발명의 배경

일반적으로 다리는 상부구조와 이를 떠받치는 하부구조로 구성되어 있으며, 평면교차를 피하여 도로, 철도 또는 소하천 등을 가로질러 넘어가는 입체 교차교(over-bridge) 등으로 많이 사용되는 것으로 도 1과 도 2에 도시된 것과 같은 교량이 있다. 이러한 종래의 교량은 도 1에 도시된 바와 같이 기초부(1), 하부 수직벽체(2)와 상부 수평판(3)이 일체형으로 본체부를 형성하며, 접속슬라브(4)를 사용하여 양쪽 지면(21, 22)과 상기 본체부를 연결한 후 그 위에 별도의 지층을 형성하고 도로(5)를 포장함으로써 교량을 완성한다.

이러한 종래의 교량은 철근과 콘크리트를 사용하여 본체를 일체로 시공하므로 재료의 특성상 기상의 영향과 복잡한 공정 등으로 공사기간이 길어지는 단점이 있다.

또한 연결시켜야 하는 지면(21, 22)이 높은 경우 수직벽체(2)의 높이가 높아 져야 하며, 지면이 높을수록 지면으로부터 받는 압력이 커져 수평벽체(2)의 두께도 두꺼워져야 하고 기초(1)도 더 커져야 한다. 따라서 시공비가 증가하게 된다.

또한 양쪽 지면(21, 22) 사이가 넓은 경우에는 상부 수평판(3)의 길이와 두께가 증가되어야 하므로 교량이 전체적으로 불안정할 뿐만 아니라 이를 받치는 수직벽체(2) 및 기초(1)도 커져야 하므로 시공비가 증가하게 된다. 이러한 종래의 교량은 철근 및 콘크리트로 본체를 일체로 생성해야하므로 지간이 약 15m이하인 경우에만 시공하는 것이 바람직하다.

또한 본체부와 지면(21, 22)을 연결시키기 위해 접속슬라브(4)를 사용하고 이 위에 도로(5)를 포장하여 교량 시공을 완성하기 때문에 본체부와 접속슬라브(4) 연결부분의 도로 포장에 균열이 발생한다.

또한 양쪽 지면(21, 22)과 일체로 거동하지 못하는 구조물로서 양쪽 지면으로부터 받는 외력을 견디기 위해서는 각 부분(1, 2, 3)의 크기가 증대되어야 한다.

이에 본 발명자는 파형강판을 이용함으로써 시공기간을 줄이고, 시공비용을 절감할 수 있으며, 포장된 도로(50)에서 발생하는 균열 문제를 해결할 수 있으며, 양쪽 지면과 일체로 거동하는 안정적인 교량 및 그 시공방법을 개발하기에 이른 것이다.

또한 본 출원인의 특허 제421730호에서 개시된 바와 같이 종래의 파형강판 구조물은 파형강판 전체에 곡률을 주어 전체적으로 원호형의 단면을 형성하여 휨강성과 내력을 증가시켰으나 원호형 단면의 형상으로 인해 구조물의 폭과 높이에 많은 제약이 있어, 입체 교차교(over-bridge) 등에 적용하기에는 부적합하다.

즉, 구조물의 높이가 폭의 1/2이상이어야 하기 때문에 지간에 비해 양쪽 지면의 높이가 낮은 경우, 지간에 맞추어 교량을 형성하려면 연결시켜야 하는 지면의 높이를 인위적으로 높여야 하고, 높이에 맞추려면 구조물의 폭이 좁아 교량 밑을 흐르는 하천의 유량을 모두 확보하지 못한다. 따라서 도로, 철도 또는 소하천 등을 가로질러 넘어가는 입체 교차교(over-bridge) 와 같이 높이와 폭이 제한적인 교량으로서 원호형 단면을 갖는 파형강판 구조물을 적용하는 것은 부적절하다.

이에 본 발명자는 파형강판 구조물의 특성과 성립조건을 모두 만족시키면서도 폭과 높이의 구성을 자유롭게 구현할 수 있는 박스형 교량 및 그 시공방법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 파형강판을 이용한 교량 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 파형강판을 이용함으로써 시공기간을 단축시킬 수 있는 교량 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 파형강판을 이용함으로써 시공비용을 절감할 수 있는 교량 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상부 포장도로면의 균열 발생을 방지할 수 있는 교량 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 주위 지면과 일체로 거동하여 작용하중에 안정적 인 교량 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 파형강판을 박스형으로 조립함으로써 구조물의 폭과 높이 구성이 자유로운 파형강판을 이용한 교량 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명에 따른 파형강판을 이용한 박스형 교량은 철근콘크리트 기초부(10), 상기 기초부 상단에 조립되며 서로 가장자리가 중첩되도록 조립되어 전체적으로 박스형구조를 이루는 파형강판 구조물(20), 상기 파형강판 구조물의 입출구부의 콘크리트 벽(30), 상기 파형강판 구조물과 상기 콘크리트 벽이 이루는 공간을 채우는 뒷채움재(40), 및 상기 뒷채움재 위를 포장한 도로(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파형강판을 이용한 박스형 교량은 상기 파형강판 구조물(20)에서 박스형구조의 양쪽 모서리 부분의 파형강판은 곡률, 특히 접선각이 100°∼125°인 곡률을 갖는 파형강판으로 구성하고 파형강판 구조물의 일부를 두개의 파형강판이 마주보는 이중구조로 보강하여 내하력과 휨강성을 증가시키는 것을 특 징으로 한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

본 발명에 따른 파형강판을 이용한 박스형 교량은 철근콘크리트 기초부(10), 상기 기초부 상단에 조립되며 서로 가장자리가 중첩되도록 조립되어 전체적으로 박스형 구조를 이루는 파형강판 구조물(20), 상기 파형강판 구조물의 입출구부의 콘크리트 벽(30), 상기 파형강판 구조물과 상기 콘크리트 벽이 이루는 공간을 채우는 뒷채움재(40), 및 상기 뒷채움재 상단을 포장한 도로(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 그 시공방법은 크게 철근콘크리트 기초부 시공단계(S1), 상기 기초부 상단면에 서로 가장자리가 중첩되어 전체적으로 박스형구조를 이루도록 다수의 파형강판을 조립하는 단계(S2), 상기 파형강판 구조물의 입출구부에 콘크리트벽을 시공하는 단계(S3), 상기 파형강판 구조물과 상기 콘크리트벽 사이의 공간을 뒷채움하는 단계(S4), 및 상기 뒷채움된 구조물의 상단에 포장도로를 형성하는 단계(S5)로 이루어진다.

보다 자세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 철근콘크리트 기초부(10)는 교량이 설치될 기초면 양쪽에 시공된다. 상기 기초부는 철근 구조를 내설한 후 벽체 거푸집을 설치하고, 설치된 거푸집에 콘크리트를 주입하여 형성한다. 본 발명에 따른 교량은 종래의 철근콘크리트 교량에 비해 기초부가 지지해야할 구조물의 무게가 적으므로 종래에 비해 기초부의 크기가 작아질 수 있다. 이렇게 형성된 기초부 상단에는 파형강판이 조립될 수 있도록 기초채널(base channel)(도시되어 있지 않음)이 형성될 수 있다.

상기와 같이 형성된 기초부의 상단에 다수의 파형강판을 서로 가장자리가 중첩되도록 조립하여 전체적으로 박스형 구조를 이루도록 형성한다. 이러한 박스형 구조의 모서리 부분은 파형강판을 이용한 박스형 교량에 있어서 매우 중요한 부분이다. 왜냐하면 외력이 원호형 단면을 따라 전달되는 원호형 파형강판 구조물과 달리 외력이 단면을 따라 전달되지 못하고 양 모서리 부분에 집중되므로 외력에 대해 저항할 수 있는 모서리 구조가 필수적으로 요구되기 때문이다. 따라서 이러한 소요 휨강성을 증가시키기 위해 도 3내지 도 5에 도시된 바와 같이 파형강판 구조물의 모서리 부분을 곡률을 갖도록 형성함으로써 휨강성과 내하력을 증가시킬 수 있도록 한다.

이 때 상기 곡률을 갖는 모서리 부분 강판은 박스형 구조물에서 요구되는 휨강성을 만족시켜야할 뿐만 아니라 다른 파형강판과 꺾임 없이 연결되어야 한다. 이러한 조건을 만족시키기 위해 모서리 부분에 위치하는 파형강판은 90°에 가까운 곡률을 가져야 하며, 따라서 원호형 파형강판 구조물에 사용되는 파형강판은 사용될 수 없다.

그러나 파형강판이 완전히 90°로 꺾여질 경우 파형강판 특유의 파형 형상이 손상되어 파형강판 본연의 기능을 발휘할 수 없고 외력이 모서리 부분에 집중되므로 모서리 부분에 많은 보강구조를 갖추어야 한다. 따라서 모서리 부분 파형강판은 접선각(Θ)이 100°∼125°가 되도록 곡률을 형성하는 것이 가장 바람직하다.

또한 모서리 부분 파형강판의 곡률을 형성함에 있어서 파형강판을 가로(파형강판 파형선과 직교되는 방향)로 때려 타격식 주름을 만드는 방식으로 곡률을 형성해서는 안 된다. 이는 파형이 이루는 단면적을 손실시켜 파형강판의 구조적 장점을 발휘할 수 없게 만들기 때문이다. 따라서 강판의 벤딩 장치와 피치조절기를 이용하여 파형강판의 파형이 변형되지 않으면서 곡률을 갖는 파형강판을 만들어야 함에 주의하여야 한다.

또한 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 파형강판을 이중으로 마주보게 결합시켜 박스형 파형강판구조물의 내하력을 보강시킬 수 있다. 도 5에는 파형강판구조물의 일부에만 보강구조물이 설치되어 있으나 이러한 보강 구조는 일부는 물론 전체적으로도 가능하다. 또한 마주보게 결합된 2개의 파형강판이 이루는 공간에 콘크리트를 주입할 경우 내하력을 더욱 보강할 수 있다.

상기와 같이 파형강판 구조물을 형성한 후 그 입출구부 양쪽에 도 4에 도시된 바와 같이 수직 콘크리트 벽(30)을 설치하고 상기 파형강판 구조물과 상기 콘크리트 벽이 이루는 공간을 채우는 뒷채움한다.

파형강판 구조물은 연성구조이기 때문에 뒷채움이 완료되기 전까지 뒷채움재로부터 받는 압력 방향에 따라 변형된다. 이러한 뒷채움 단계에서 파형강판 구조물이 파괴되지 않고 유연하게 거동하기 위해서는 파형강판 구조물을 이루는 각 파형강판이 꺾임 없이 연속적으로 연결되는 것이 중요하다. 이것이 박스형 파형강판 구조물의 모서리 부분을 두개의 강판으로 90°를 만들거나 하나의 강판을 90°로 꺾지 않는 또 다른 이유가 되는 것이다.

또한 뒷채움 단계에서 파형강판 구조물의 한쪽 면을 우선적으로 채울 경우 얇은 파형강판이 한쪽으로 기울어지기 때문에 뒷채움은 양쪽으로 대칭을 이루도록 하는 것이 바람직하다.

뒷채움 단계에서 사용되는 뒷채움재는 원활한 배수 효과가 발휘될 수 있는 입도 분포가 좋은 흙을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 주변의 흙 등을 그대로 사용하지 않고 보조기층재료 또는 노상토급의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 뒷채움재(40)는 종래의 교량에서 사용되던 접속슬라브(4)와 달리 교량과 양쪽 지면(21, 22)을 연속적으로 연결시키므로 포장도로의 균열 문제를 발생시키지 않는다. 따라서 교량의 유지관리가 용이하며, 유지관리 비용이 절감된다.

상기와 같이 뒷채움된 구조물 상부에 포장된 도로를 형성함으로써 본 발명에 따른 파형강판을 이용한 박스형 교량이 완성된다. 포장된 도로를 형성하는 방법은 종래와 동일하나 뒷채움재로 보조기층재료 또는 노상토급의 재료를 사용함으로써 종래와 같이 접속슬라브를 사용하지 않고도 바로 양쪽 지면과 연속된 지면을 형성할 뿐만 아니라 도로를 포장하기 위해 교량 본체부와 접속슬라브 상부에 별도의 지층을 형성하지 않고도 바로 도로포장이 가능하게 된다.

비록 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 특정한 구체예인 교량에 적용되어 설명되었으나, 본 발명의 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 암거 등의 지중 구조물에 그대로 적용될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명은 파형강판을 이용함으로써 종래의 철근콘크리트에 비해 시공기간이 단축되며, 시공비용을 절감할 수 있다. 또한 추가적인 구조물 시공 없이 뒷채움재를 사용하여 파형강판 구조물과 양쪽 지면을 연속적으로 연결함으로써 상부 포장도로면의 균열 발생을 방지할 수 있고, 주위 지면과 일체로 거동하는 안정적인 교량 및 그 시공방법을 제공할 수 있다. 또한 박스형으로 조립함으로써 구조물의 폭과 높이 구성이 자유로운 파형강판을 이용한 교량 및 그 시공방법을 제공하는 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (12)

1. 철근콘크리트 기초부(10);

   상기 기초부 상단에 조립되며, 서로 가장자리가 중첩되도록 조립되어 전체적으로 박스형구조를 이루는 파형강판 구조물(20);

   상기 파형강판 구조물의 입출구부의 콘크리트 벽(30);

   상기 파형강판 구조물과 상기 콘크리트 벽이 이루는 공간을 채우는 뒷채움재(40); 및

   상기 뒷채움재 위를 포장한 도로(50);

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량.
2. 제1항에 있어서, 상기 파형강판 구조물(20)에서 박스형구조의 양쪽 모서리 부분의 파형강판은 곡률을 갖는 파형강판임을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량.
3. 제2항에 있어서, 상기 곡률은 접선각이 100°∼125°을 이루는 곡률임을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량.
4. 제1항에 있어서, 상기 파형강판 구조물(20)은 두개의 파형강판이 마주보는 이중구조의 보강구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량.
5. 제4항에 있어서, 상기 두개의 파형강판 사이에 주입된 콘크리트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량.
6. 철근콘크리트 기초부 시공단계(S1);

   상기 기초부 상단면에 서로 가장자리가 중첩되어 전체적으로 박스형구조를 이루도록 다수의 파형강판을 조립하는 단계(S2);

   상기 파형강판 구조물의 입출구부에 콘크리트벽을 시공하는 단계(S3);

   상기 파형강판 구조물과 상기 콘크리트벽 사이의 공간을 뒷채움하는 단계(S4); 및

   상기 뒷채움된 구조물의 상부에 포장도로를 형성하는 단계(S5);

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량 시공방법.
7. 제6항에 있어서, 파형강판을 조립하는 단계(S2)에서 박스형구조의 양쪽 모서리 부분은 곡률을 갖는 파형강판으로 조립하는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량 시공방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 곡률은 접선각이 100°∼125°을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량 시공방법.
9. 제6항에 있어서, 파형강판을 조립하는 단계(S2)에서 파형강판 구조물의 일부를 파형이 마주보도록 파형강판을 이중으로 조립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량 시공방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 이중으로 조립된 파형강판 사이에 콘크리트를 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량 시공방법.
11. 제6항에 있어서, 상기 뒷채움은 상기 파형강판 구조물의 양쪽으로 대칭을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 파형강판을 이용한 박스형 교량 시공방법.
12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법에 의해 시공된 것을 특징으로 하는 암거.

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