KR20170018001A - 교량 건설 방법 및 교량 건설 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피어들(6) 및 적어도 하나의 데크(8)를 포함하는 교량을 건설하는 교량 건설 방법으로서, 상기 교량 건설 방법은:
거더(16)가 뱅크 또는 건설된 지역(12) 위에 걸린 제1 단부(24) 및 뱅크 또는 건설 지역(14) 위에 걸린 제2 단부(26)를 포함하도록, 거더가 교량의 건설된 지역(12) 또는 뱅크에 대하여 캔틸레버된(cantilevered) 위치에 설정되는, 캔틸레버 단계(68); 및
피어 요소 및 데크 요소(10)가 제1 단부(24) 및 제2 단부(26) 사이에서 거더(16)에서 이동하게 설치된 제1 리프팅 장치(18) 및 제2 리프팅 장치(20)를 통하여 상기 건설 지역(14)에 설치되는, 건설 단계(72);를 포함하며,
제1 리프팅 장치(18) 및 제2 리프팅 장치(20)는 캔틸레버 단계 및/또는 건설 단계 동안에 거더를 따라 서로를 가로지르는 교량 건설 방법에 관한 것이다.

Description

교량 건설 방법 및 교량 건설 기기{Method for building a bridge and bridge-building apparatus}

본 발명은 교량 건설 방법 및 교량 건설 기기에 관한 것이다.

교량은 통상적으로 수직으로 배치되고 지면에 삽입되는 피어(pier) 형태의 하부 구조물과, 피어들 사이에서 연장되고 피어를 효과적으로 가로지를 수 있는 경로를 정의하는 데크(deck)를 포함하는 상부 구조물을 포함한다.

이러한 교량의 건설은 잠재적으로 교량의 건설 구역에 대하여 캔틸레버된(cantilevered) 거더의 사용에 의존하며, 두 개 이상의 이동식 리프팅 장치가 순환하여 교량의 건설된 지역 및 거더의 캔틸레버된 단부의 부근에 위치된 건설 지역 사이로 교량 요소들을 픽업하고 전달한다.

하지만, 이러한 교량을 건설하기 위한 공지된 방법은 몇몇 결점을 갖는다는 것이 밝혀졌다. 사실, 대부분의 경우 피어의 건축과 데크의 건축은 일반적으로 리프팅 장치 중 하나가 할당되는 각각 별도의 두 작업으로 설계된다. 이 두 가지 장치는 대부분 순차적인 방식으로 사용되며, 이는 전체 건축 기간으로 나타난다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고 향상된 교량 건설 방법 및 교량 건설 기기를 제공하는 것이다.

본 발명은 피어들(piers) 및 적어도 하나의 데크(deck)를 포함하는 교량을 건설하는 교량 건설 방법으로서, 상기 교량 건설 방법은:

거더(girder)가 뱅크 또는 건설된 지역 위에 걸린 제1 단부 및 뱅크 또는 건설 지역 위에 걸린 제2 단부를 포함하도록, 거더가 교량의 건설된 지역 또는 뱅크에 대하여 캔틸레버된 위치에 설정되는, 캔틸레버 단계; 및

피어 요소 및 데크 요소가 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 거더에서 이동하게 설치된 제1 리프팅 장치 및 제2 리프팅 장치를 통하여 상기 건설 지역에 설치되는, 건설 단계;를 포함하며,

제1 리프팅 장치 및 제2 리프팅 장치는 캔틸레버 단계 및/또는 건설 단계 동안에 거더를 따라 서로를 가로지르는 교량 건설 방법에 관한 것이다.

이는 리프팅 장치가 순차적으로 작동하는 최소화된 시간으로 변환되므로, 전체적으로 건설 프로세스의 기간을 최소화하는 경향이 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 건설 단계는 제1 리프팅 장치를 통한 데크 요소들의 일부의 설치하는 동시에 제2 리프팅 장치를 통한 피어 요소들의 일부를 설치하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 건설 공구는 거더를 따라 이동할 수 있게 설치된 이동식 랙에 의해서 거더를 따라 이동될 수 있다.

또 다른 본 발명의 양태에 따르면, 상기 교량 건설 방법은 교량의 건설 지역에서 코퍼댐을 설치하는 단계;

제2 단부가 코퍼댐에 남아 있도록 코퍼댐에 거더의 제2 단부를 설정하는 단계; 및

코퍼댐에 피어 요소들을 설치하는 단계;를 포함한다.

코퍼댐 및 거더 사이의 접합면의 기하학 및/또는 하중 구성을 조절 및 감시하도록 구성된 베어링 시스템은 피어 요소들의 설치를 위한 거더 및 코퍼댐 사이에 배열될 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 코퍼댐의 설치의 적어도 일부 동안에, 제2 리프팅 장치는 거더의 제1 단부에 위치되고 제1 리프팅 장치는 거더의 제2 단부에 위치되며, 피어의 건설의 적어도 일부 동안에, 제2 리프팅 장치는 거더의 제2 단부에 위치되고 제1 리프팅 장치는 거더의 제1 단부에 위치된다.

본 발명은 피어 및 적어도 하나의 데크를 포함하는 교량을 건설하는 교량 건설 기기로서, 상기 교량 건설 기기는:

교량의 건설된 지역 또는 뱅크 위에 걸려 있도록 구성된 제1 단부 및 교량의 건설 지역 위에 걸려 있도록 구성된 제2 단부를 구비하는 거더; 및

교량의 건설된 지역 및 건설 지역 사이로 피어 요소들 및 데크 요소들을 이동하기 위한 제1 단부 및 제2 단부 사이의 거더 상에 배치된 가이드들 상에서 움직일 수 있는 제1 리프팅 장치 및 제2 리프팅 장치;를 포함하며, 가이드들은 거더를 따라 제1 리프팅 장치 및 제2 리프팅 장치가 가로지르는 것이 가능하도록 구성된 교량 건설 기기이다.

상기 가이드들은 거더의 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 적어도 두 개의 독립적인 주행 트랙을 정의하는 레일 세트를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 거더는 저장 랙을 포함하며, 저장 랙은 리프팅 장치와 독립적이며 거더를 따라 이동할 수 있으며, 저장 랙은 거더를 따라 건설 공구를 이동시키도록 설계된다.

구체적 실시예에서, 거더는 교량의 두 개의 연속되는 피어 사이의 거리의 실질적으로 3배의 길이를 가진다.

거더는 피어 요소들의 수직 가이드를 위한 적어도 하나의 가이드 프레임를 포함하며, 상기 가이드 프레임은 거더의 제2 단부에 위치될 수 있다.

거더는 건설 지역에서 코퍼댐에 남아 있도록 설계된 전방 지지부를 포함하며, 전방 지지부는 거더 및 코퍼댐 사이의 접합면의 기하학 및/또는 하중 구성을 조절 및 감시하도록 구성된 베어링 시스템을 포함할 수 있다.

다른 실시예들에서, 교량 건설 기기 및 교량 건설 방법은 단독 또는 임의의 가능한 조합에 따라 상기 특징들 중 하나 이상을 포함한다.

특히, 본 발명은 피어들 및 적어도 하나의 데크를 포함하는 교량을 건설하는 교량 건설 방법으로서, 상기 교량 건설 방법은:

거더가 뱅크 또는 건설된 지역 위에 걸린 제1 단부 및 뱅크 또는 건설 지역 위에 걸린 제2 단부를 포함하도록, 거더가 교량의 건설된 지역 또는 뱅크에 대하여 캔틸레버된 위치에 설정되는, 캔틸레버 단계; 및

피어 요소들 및 데크 요소들이 상기 건설 지역에 설치된, 건설 단계;를 포함하며,

거더 상에서 움직일 수 있게 설치된 이동식 랙을 통하여 거더를 따라 거더 상의 건설 공구를 움직이는 단계를 더 포함하는 교량 건설 방법에 관한 것이다.

사실상, 이동식 랙의 단독 사용은 상기 문제점을 해결하는데 독립적으로 기여한다.

또한, 본 발명은 피어들 및 적어도 하나의 데크를 포함하는 교량을 건설하는 교량 건설 기기로서, 상기 교량 건설 기기는:

교량의 건설된 지역 또는 뱅크 위에 걸리도록 구성된 제1 단부 및 교량의 건설 지역 위에 걸리도록 구성된 제2 단부를 가지는 거더; 및

거더를 따라 이동할 수 있게 설치된 이동식 랙;을 포함하며, 상기 랙은 거더를 따라 건설 공구를 이동하도록 구성된 교량 건설 기기에 관한 것이다.

본 명세서에 포함되어 있음.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적인 예로서 주어진 실시예에 다한 이하의 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해질 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 교량 건설 기기의 사시도이다.
도 1b는 도 1의 기기의 거더(girder)의 전방 지지부를 도시한다.
도 1c는 본 1의 피어(pier)의 예시적인 구조를 도시한다.
도 1d는 도 1c의 거더의 전방 지지부의 저면도이다.
도 1e는 도 1d의 전방 지지부의 측면도이다.
도 2는 도 1의 기기의 거더의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 교량 건설 방법의 흐름도이다.
도 4 내지 7은 도 1의 교량 건설 기기의 측면도들이다.

도 1a는 교량(4)을 건설하기 위한 기기를 도시한다. 교량은 물 위 또는 육지 위에 건설될 수 있다. 도 1의 예에서, 교량(4)은 물 위에 건설되고 해저에서 지지된다. 교량(4)은 교량을 가로지르는 경로를 정의하는 데크 세그먼트(10)로 만들어진 적어도 하나의 데크(8) 및 피어들(6)을 포함한다. 피어들(6)은 일정한 간격으로 수직하게 배치되고 교량(4)의 지지 기초를 형성한다. 교량(4)은 다중-스팬 교량(multi-span bridge)이다. 즉, 교량의 스팬으로 알려진 두 개의 인접한 피어 사이의 거리를 적어도 전체 길이의 일부분에 걸쳐 데크부 및 피어의 반복되는 패턴을 나타낸다. 예컨대, 교량은 몇몇의 스팬, 10, 20, 30 개의 스팬을 포함하도록 설계된다. 또한, 교량(4)은 데크 세그먼트들(10)로 만들어진 몇몇의 데크(8)를 포함할 수 있다. 이러한 데크는 교량을 가로지르는 하나 이상의 경로를 형성하도록 서로 연결될 수 있다.

각 피어는 피어 요소들로 만들어진다. 예컨대, 도 1c에 도시되었듯이, 피어 요소는 하부부터 상부까지 다음과 같이 포함한다:

-해저에 삽입되는 강 또는 콘크리트 파일(6A),

- 콘크리트 파일(6A)의 상부에 위치되고 피어의 나머지부분에 콘크리트 파일(6A)을 연결하기 위한 파일 캡(6B),

-파일 캡(6B)의 상부에 배치된 (피어 샤프트로 알려진) 피어 칼럼(pier column)(6C),

-피어 칼럼(6C)의 상부에 배치된 (피어 헤드로 알려진) 피어 캡(pier cap)(6D), 및

-데크(8)의 일부를 형성하며 피어 캡의 상부에 위치된 피어 세그먼트(6E).

콘크리트 파일(6A) 및 피어 캡(6B)은 피어(6)의 기초를 형성한다. 대안으로, 피어(6)는 복수의 콘크리트 파일(6A)을 포함할 수 있으며, 파일 캡(6B)은 상기 모든 파일(6A)과 연결된다.

이하의 설명에서, 피어(6)는 정수로 언급된다. 따라서, 교량(4)은 피어(P(N))까지 연장하는 (도 1a의 왼쪽) 건설된 지역(12)을 나타내며, 건설된 지역에는 데크 및 피어 모두가 설치되어 있으며, 다음으로 설치된 피어 및/또는 데크는 피어(P(N)) 넘어 위치한 (도 1a의 오른쪽) 건설 지역(14)에 위치된다. 도 1의 예시에서, 건설 지역(14)에서, 피어(P(N+1))는 세워졌으나, 데크(8)는 아직 설치되지 않았다.

교량 건설 기기(2)는 얕거나 깊은 물 위로 또는 토지 위로 교량을 건설하도록 설계된다. 특히, 교량 건설 기기(2)는 다중-스팬 교량 또는 교량의 다중-스팬 부분을 건설하도록 설계되며, 이러한 스팬들은 대부분 동일하다. 또한, 특히 기기는 조립될 프리캐스트 또는 미리 만들어진 요소들로 만들어진 교량을 제조하도록 설계된다.

교량 건설 기기(2)는 거더(16), 제1 리프팅 장치(18), 제2 리프팅 장치(20) 및 코퍼댐(cofferdam)(22)을 포함한다.

거더(16)는 기기(2)의 주요 구조를 형성한다. 거더는 또한 론칭 거더(Launching Girder)로 또한 알려져 있다. 거더(16)는 교량의 축을 따라 연장한다. 거더(16)는 교량의 두 개의 연속되는 피어 사이의 거리의 3배와 실질적으로 동일한 길이를 가진다. 따라서, 거더는 4개의 교량-스팬 넘게 연장하는 통상적인 교량-건설 시스템의 거더보다 짧고, 부피가 작으며, 조작하기 쉽다. 거더(16)는 교량(4)이 연장하는 뱅크 또는 건설된 지역(12) 위에 걸려있는 제1 단부(24) 및 건설 지역(14) 위에 걸려있는 제2 단부(26)를 가진다. 제1 단부(24)는 건설된 지역(12) 위에 위치된 거더의 전체적인 부분으로 이해될 수 있다. 제2 단부(26)는 건설 지역(14) 위에 걸려있는 거더의 전체적인 부분으로 이해될 수 있다.

거더(16)는 지지 베어링들을 포함한다. 보다 구체적으로, 거더(16)는 교량의 건설된 지역(12)에 위치한 후방 지지 베어링(28, 29), 및 건설 지역(14)에 세워진 피어 또는 건설된 지역(12)에 위치한 중간 지지 베어링(30)을 포함한다. 예컨대, 후방 및 중간 지지 베어링(28, 29, 30)은 빔 형태이며 동일하다. 이러한 베어링은 거더(16)로부터 선택적으로 고정 또는 분리될 수 있도록 구성되며, 예컨대 건설된 지역(12) 또는 건설 지역(14)에서 다른 위치로 이동할 수 있다. 또한, 거더(16)에 고정되어 있는 동안, 후방 및 중간 베어링(28, 29, 30)은 거더에 대하여 이동할 수 있다. 다시 말해, 거더(16)는 거더의 후방 및 중간 지지 베어링에 대하여 이동할 수 있다. 이후에 알 수 있듯이, 이는 건설될 지역 위로 거더의 런칭을 가능하게 하여, 거더의 제2 단부(26)의 말단이 새로운 피어가 새워질 지역 위로 옮겨질 수 있게 한다.

거더(16)는 코퍼댐(22) 또는 설치된 피어 요소 중 하나에서 거더의 지지부로서 구성된 전방 지지부(32)를 더 포함한다. 전방 지지부(32)는 거더(16)의 제2 단부(26)의 말단 아래에 위치된다. 도 1b에 도시되었듯이, 전방 지지부(32)는 연결 프레임(34)을 통해 거더(16)에 고정된 바닥 판(34)을 포함한다. 바닥 판(34)은 파일들(6A) 및 코퍼댐 모두가 바닥 판(34)을 통과하는 것을 가능하도록 C-형 개구(35)를 구비한다.

도 1d 및 1e를 참조하며, 전방 지지부(32)는 코퍼댐(22)과 연결되도록 구성된 베어링 시스템(36)을 포함한다. 베어링 시스템(36)은 전방 지지부(32) 및 코퍼댐(22) 사이의 접합면의 기하학 및 하중 구성 모두를 감시하고 조절하도록 구성된다. 다시 말해, 베어링 시스템(36)은 코퍼댐 및 지지부(32)의 상대적인 위치를 탐지하고 조절할 뿐만 아니라 코퍼댐(22)에서 지지부(32)까지 적용된 하중 및 힘을 보상한다. 베어링 시스템(36)은 바닥 판(34) 아래 위치된다. 베어링 시스템(36)은 코퍼댐(22) 상의 원주 슬리브 플랜지와 협력하도록 구성된 링 구조(361)를 포함한다. 링 구조는 코퍼댐의 슬리브 플랜지를 수용하도록 구성된 내부 리세스(362)를 가진 L-형 구역을 가진다. 링 구조(361)는 개구(35) 주위에 개구(35)와 실질적으로 동심원 상으로 배치된다. 링 구조(361)는 개구(35)의 벽들과 마주하고 링 구조의 하단부는 개구(35) 주위에 배열된 원형 숄더(shoulder) 아래에 결합한다. 링 구조(361)는 폐쇄 구성에서 개구(35) 주위에서 바닥 판(34)과 접촉하도록 L-형 구역에 배치된 수평 및 수직 잭(363)을 더 포함한다. 이러한 잭 각각은 코퍼댐에서 거더까지 가해진 수평 및 수직 하중을 조절할 뿐만 아니라, 베어링 시스템(36) 및 코퍼댐 사이의 접촉면의 기하학적 구조를 조정한다. 예컨대, 베어링 시스템(36)은 링 구조 주변에 모두 배치된 3 개의 수평 잭 및 3 개의 수직 잭을 포함한다. 링 구조(361)는 코퍼댐이 개구(35)를 통해 허용되는 개방 구성, 및 링 구조(361)가 슬리브 플랜지와 협력하고 개구(35)와 동심원으로 내부의 위치로 고정하는 폐쇄 구성 사이에서 이동하도록 결합을 형성한다. 예컨대, 하나 구성에서 다른 구성으로 이동하기 위해서, 링 구조는 약간 개방되어 코퍼댐을 해제시키거나, 또는 슬리브 플랜지 주위에서 링 형상으로 완전히 폐쇄되게 한다.

또한, 전방 지지부(32)는 거더가 피어 요소들에 위치되는 것을 가능하게 하는 피어 요소와 연결되도록 구성된 브래킷(37)을 포함한다. 브래킷(37)은 바닥 판(34) 아래에 위치된다. 예컨대, 브래킷(37)은 피어 요소, 특히 피어 칼럼에 고정되도록 구성된 부착 기구를 지지하는 배치식 프레임 요소(deployable frame element)를 포함한다.

도 2에 도시되었듯이, 거더(16)는 두 개의 평행한 빔(38)을 포함한다. 빔(38)은 강으로 만들어진다. 각 빔(38)은 트러스(truss)의 형태이다. 도 2의 예시에서, 각 빔(38)은 거더의 세로축을 따라 사각 단면을 가지는 중공 프레임을 형성하도록 배치된 빔 세트를 포함한다. 이러한 프레임들은 프레임 내의 삼각형으로 배치된 빔들로 강화된다. 대안으로, 빔(38)은 박스 거더(box girder)의 형태이거나 또는 통상의 기술자에게 공지된 임의의 형태일 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 거더(16)는 거더(16)의 제1 단부(24) 및 제2 단부(26) 사이로 연장하는 가이드(40)를 더 포함하며, 리프팅 장치(18, 20)는 가이드를 따라 이동할 수 있다. 가이드들(40)은 리프팅 장치(18 및 20)가 거더(16)를 따라 서로 가로지를 수 있도록 구성된다. 이러한 구성은 거더(16)를 따라 두 개의 리프팅 장치(18, 20)의 움직임의 향상된 자유도를 가능하게 한다. 보다 구체적으로, 작업 중, 이러한 구성은 리프팅 장치 중 하나를 다른 리프팅 장치의 길로부터 제거해야 하는 것과 관련된 휴지 시간의 필요성을 크게 감소시킨다. 이는 전반적인 건축 시간의 단축으로 이어진다.

가이드(40)는 거더(16)의 제1 단부 및 제2 단부 사이로 각 연장하는 두 개의 독립적인 주행 트랙(44, 46)을 구획하는 레일 세트(42)를 포함한다. 보다 구체적으로 이러한 두 개의 트랙은 거더(16)의 말단들 사이에서 연장한다. 각 트랙은 리프팅 장치(18, 20) 중 하나와 각각 결합한다. 대안으로, 제1 리프팅 장치(18)의 주행 트랙은 제2 리프팅 장치의 주행 트랙 아래에 위치된다.

레일 세트(42)는 따라서 주행 트랙(44)을 형성하는 제1 쌍의 레일(48), 주행 트랙(46)을 형성하는 제2 쌍의 레일(50)을 포함한다. 이러한 쌍의 레일(48, 50)은 빔들(38)에 평행하게 배치된다. 각 빔(38)은 제1 쌍의 레일(48)의 두 개의 레일은 제2 쌍의 레일(50)의 두 개의 레일 내부에 위치된다. 제1 리프팅 장치(18)는 제1 쌍의 레일(48)을 따라 움직일 수 있는 반면, 제2 리프팅 장치(20)는 제2 쌍의 레일(50)을 따라 움직일 수 있다. 결과적으로, 제1 리프팅 장치(18) 및 제2 리프팅 장치(20)는 거더(16)를 따라 어느 지점에서 서로를 가로지를 수 있다. 또한, 리프팅 장치들(18, 20)이 서로서 가로지를 때, 양 트랙 및 리프팅 장치(18, 20)는 거더(16) 상의 최소한의 공간만을 차지하여, 특히 가로지르면서 거더(16)의 구조적 요건 및 디자인에 제한적인 영향을 준다.

거더(16)는 건설된 지역(12) 및 건설 지역(14) 사이의 건설 공구를 이동시키기 위해서 구비된 이동가능한 저장 랙(52)을 더 포함한다. 랙(52)은 거더(16)에 설치되며 거더(16)를 따라 이동할 수 있다. 예컨대, 건설 공구는 건설될 지역(14)에서 토양에 강 파일 및 코퍼댐을 매장하는 도움이는 진동-해머, 코퍼댐 내부로부터 토양 물질을 제거하도록 설계된 그랩(grab), 해저로부터 코퍼댐을 추출하도록 구성된 리프팅 프레임을 포함한다. 이러한 이동식 랙의 존재는 랙이 리프팅 장치와 만나도록 이동할 수 있기 때문에 랙으로부터 무언가를 꺼내야 할 때마다 리프팅 장치의 이동을 최소화하여, 전반적인 교량 건설 기간을 단축한다. 또한, 랙(52)은 조정 가능한 평형 추로서 기능을 할 수 있으며, 필요할 때마다 거더(16)를 따라 이동될 수 있다. 또한, 리프팅 장치(18, 20)의 움직임으로 인한 충격을 최소화한다. 또한, 거더를 따라 특정 지점에 저장할 필요가 없기 때문에, 이동식 랙은 거더(16)의 길이를 감소하는 것을 가능하게 하며, 3개의 스팬의 길이로 감소 될 수 있다. 바람직하게는, 랙(52)은 거치대(cradle)의 형태이다. 다시 말해, 랙(52)은 상부에서만 접근 가능한 칸으로 구획할 수 있는 두 개의 세로 벽 및 가로 벽을 나타낸다. 이 특별한 형태는 움직이는 동안 랙에 들어있는 물체가 부주의하게 떨어지는 것을 방지한다.

랙(52)은 리프팅 장치와는 무관하다, 즉, 리프팅 장치의 구성에 관계없이 랙이 거더(16)를 따라 이동할 수 있다. 이를 위해, 거더(16)의 제1 단부(24) 및 제2 단부(26) 사이의 거더를 따라 연장되는 개별 트랙(56)을 따라 이동 가능한 휠 또는 롤러(54)가 제공된다. 예컨대, 개별 트랙(56)은 2개의 빔 사이에 분배되며 리프팅 장치(18, 20)의 트랙 아래에 위치된다(도 2).

거더(16)는 제2 단부(26)에 위치된 하나 이상의 가이드 프레임(58)(도 1)을 포함한다. 예컨대, 거더(16)는 빔(38)에 배열된 상부 가이드 프레임(58T) 및 전방 지지부(32)에 위치된 하부 가이드 프레임(58B)을 포함한다. 가이드 프레임(58)은 건설 지역(14)에서 각각의 설치 중에 전방 지지부(32)를 통하며 수직으로 파일 및 코퍼댐을 안내하도록 구성된다. 각 가이드 프레임(58)은 강 파일의 치수와 실질적으로 대응하는 U-형 개구를 나타내는 판을 포함한다. 바람직하게는, 각 가이드 프레임(58)은 전방 지지부 또는 거더 상에 힌지 연결을 구비한다. 가이드 프레임(58)은 필요하지 않을 때 들어올릴 수 있어서, 전체 크기가 최소화된다. 또한, 바람직하게는, 가이드 프레임(58)의 위치는 강 파일의 작은 상대 위치 오차를 허용하도록 측면 방향으로 조절 가능하다.

제1 및 제2 리프팅 장치(18, 20)은 건설된 지역(12) 및 건설 지역(14) 사이의 피어 요소 및 데크 세그먼트(10)를 이동시키도록 구성된다. 특히, 이들은 교량의 건설된 지역(12) 상의 교량 요소들을 픽업하도록 설계되어, 이러한 요소들을 들어올리고, 거더(16)를 따라 각 요소들의 목적지로 요소들을 이동시킨다. 리프팅 장치(18, 20)는 거더(16)에 대하여 결합한 리프팅 장치를 이동할 수 있도록 설계된 하나 이상의 엔진을 포함한다. 리프팅 장치(18,20)는 또한 하나 이상의 윈치(winch)와 같은 리프팅 기구를 포함한다. 바람직하게는, 리프팅 장치(18,20)는 각각 크기가 상이한 갠트리 크레인이다. 예컨대, 제2 리프팅 장치(20)는 상부 프레임에 의해 서로 연결된 두 개의 삼각형의 측면을 나타낸다. 상기했듯이, 제1 리프팅 장치(18)는 내주 트랙(44)을 따라 이동하는 반면 제2 리프팅 장치(20)는 외부 트랙(46)을 따라 이동한다. 제1 리프팅 장치(18)는 제2 리프팅 장치(20)보다 작다. 리프팅 장치(18, 20)는, 두 개의 리프팅 장치가 각 트랙(44,66)을 따라 이동할 때, 제1 리프팅 장치가 측면들 사이, 즉 다리들 사이로 제2 리프팅 장치(20) 아래를 통과하는 것이 가능한 치수를 가진다.

제1 리프팅 장치(18)는 보다 상세하게는:

-후방 지지 베어링(28, 29) 및 중간 지지 베어링(30)을 픽업, 회전, 이동 및 하강;

-코퍼댐(22)을 픽업, 이동 및 하강;

-데크, 페어 세그먼트 및 파일을 픽업, 이동 및 셋업(set up);

-저장 랙(52)에 위치된 리프팅 프레임을 픽업, 이동 및 셋업;

-제2 리프팅 장치와 함께 있는 파일을 픽업, 이동 및 틸트(tilt); 및

-평행 추로서 역할;하도록 설계된다.

바람직하게는, 기기(2)는 제1 및 제2 리프팅 장치(18, 20)만을 포함하며, 다른 소형 갠트리 크레인 또는 다른 큰 갠트리 크레인과 같은 다른 리프팅 장치를 포함하지 않는다. 따라서, 기기(2)의 전체적인 크기 및 비용은 최소화된다.

코퍼댐(22)은 건설 지역(14)에서 토양 또는 해저에 부분적으로 삽입되며 파일(6A)과 같은 피어 요소의 설치가 수행되는 마른 엔클로저(enclosure)를 정의하도록 설계된다. 또한, 코퍼댐(22)은 거더(16)에 부착되며 거더(16)의 지지부로서 역할한다. 이를 위해, 코퍼댐(22)은 원통형의 수밀 케이싱(watertight casing)을 포함한다. 예컨대, 상기 케이싱은 단일 금속 시트로 만들어진다. 이는 코퍼댐(22)의 견고함뿐만 아니라 밀칙성을 증가시킨다. 또한, 코퍼댐(22)은 베어링 시스템(36)과 연동하며 코퍼댐의 상부에 위치된 잠금 기구(62)을 나타낸다. 잠금 기구(62)는 코퍼댐(22)의 상부 근처에 위치한 원주 슬리브 플랜지를 포함한다. 상기했듯이, 슬리브 플랜지는 베어링 시스템(36)에 의해서 파지되도록 설계된다. 일부 실시예에서, 코퍼댐(22)은 수직 및/또는 원주 보강 빔(63)과 같은 구조 보강 요소를 더 포함한다. 이러한 요소는 코퍼댐(22)을 강화하고 거더(16)에 대한 지지부로 사용되는 동안 발생할 수 있는 변형을 줄이는데 도움이 된다.

이하 도면을 참조하여 교량(2)을 건설하는 방법을 설명한다.

먼저, (도 3)단계 64에서, 및 도 4에 도시되었듯이, 교량(2)의 건설된 지역(12) 피어(P(N))까지 연장하며, 건설 지역(14)은 피어(P(N))부터 피어(P(N+1))까지 연장하며, 피어(P(N+1))는 세워져 있다. 리프팅 장치(18, 20) 모두는 건설된 지역(12) 위에 걸려있으며, 제1 리프팅 장치는 제2 리프팅 장치의 약간 왼쪽에 있다. 예컨대, 장치(18, 20)는 피어(P(N-1)) 근처 위에 걸려있다. 전방 지지부(32)는 브래킷(37)을 통하여 피어(P(N+1))에 있다. 후방 베어링(28, 29) 또한 건설된 지역(12)에 있다. 예컨대, 제1 후방 베어링(28)은 피어(P(N-1))의 피어 세그먼트에 있다. 제2 후방 베어링(29)은 제1 후방 베어링(28)에 인접하여 위치된다. 또한, 코퍼댐(22)은 피어(P(N)) 및 피어(P(N+1)) 사이의 해저 상에 저장된다. 랙은 데크 위에 피어(P(N)) 및 피어(P(N+1)) 사이에 위치된다.

단계 66에서, 거더(16)의 지지 배열이 변경된다. 보다 구체적으로 제1 리프팅 장치(18)는 후방 지지 베어링 중 하나, 예컨대 제2 후방 지지 베어링(29)을 픽업하고, 그것을 회전시키며, 수반하는 트랙(44)에 의해서 거더(16)의 제2 단부(26)까지 이동시키며, 거더의 제2 단부(26) 아래에 위치된 피어(P(N+1))의 상부에 그것을 내려놓는다. 이렇게 하는 동안, 제1 리프팅 장치(18)는 제2 리프팅 장치(20)를 가로지르며, 위에 설명한 바와 같이 제2 리프팅 장치 (20)의 아래를 통과하다. 그러면, 거더(16)의 제2 단부는 베어링(29) 상에 놓이게 된다. 그 다음, 제1 리프팅 장치(18)는 건설된 구역(12) 위의 이전 위치로 다시 이동된다.

단계 68에서, 거더(16)는 캔틸레버된 또는 런처된 상태이다. 다시 말해, 거더(16)는 베어링(28, 29, 30)에 대하여 이동되며, 제2 단부는 피어(P(N+2))가 세워진 지역으로 이동된다. 이를 위해, 제1 리프팅 장치(28)는 피어(P(N-1)) 위에 건설된 지역(12)에 부착되고 피어(P(N-1))의 상부에 위치된 지지 베어링, 즉 도 5에서 지지 베어링(28)에 연결된다. 윈치 및/또는 엔진은 거더(16)를 런처하도록(launch) 사용된다. 리프팅 장치(18)의 위치 설정은 또한 피어(P(N+1)) 넘어서 거더의 돌출에 의해 발생된 캔틸레버 모멘트를 보상한다. 결과적인 구성은 도 5에 도시되어있다. 거더의 런처(launch) 후에, 거더는 나중의 피어(P(N+2))의 지역 위에 있다. 거더(16)가 캔틸레버된 상태인 동안에, 제2 리프팅 장치(20) 및 랙(52)은 거더(16)에 대하여 움직이지 않게 유지되어야 하는 것을 주목해야 한다. 피어(P(N-1)) 위에 위치된 후방 지지 베어링(28)은 그러면 제1 리프팅 장치(18)에 의해서 픽업된 후 다시 한번 지지 베어링으로 사용되기 전에 중간 지지 베어링(30) 옆에 위치된다.

단계 70에서, 도 5를 참조하면, 코퍼댐(22)은 피어(P(N+2)) 지역에 셋업(set up)된다. 이를 위해, 먼저 랙(52)은 피어(P(N)) 및 피어(P(N+1)) 사이에 위치된 코퍼댐 위의 공간에서 자유롭기 위해서 제1 단부(24) 쪽으로 이동된다. 그 후, 코퍼댐(22)은 제1 리프팅 장치(18)에 의해서 픽업되고, 거더(16)의 제2 단부(26) 쪽으로 이동되며, 해저 상의 바닥 판(34)의 개구(35)를 통하여 하강한다. 그러면, 랙(52)은 제2 단부(26) 쪽으로 이동되며, 보다 구체적으로 거더(16)에 가해진 하중과 균형을 위해서 피어(P(N+1)) 위로 이동된다. 그 다음, 제1 리프팅 장치(18)는 랙(52)에서 진동-해머를 픽업하며, 피어(P(N+2))의 위치에서 해저에서 코퍼댐(20)을 구동하기 위해서 진동-해머를 사용한다. 진동-해머는 제1 리프팅 장치(18)에 의해서 랙(52)으로 되돌아 가며, 제1 리프팅 장치는 건설된 지역(12) 위로 이동된다. 제1 리프팅 장치는 다시 한번 제2 리프팅 장치(20)를 가로지른다. 이러한 작업 동안에, 제2 리프팅 장치(20)는 피어(P(N)) 위에서 움직이지 않는다. 일단 코퍼댐이 해저에서 구동되면, 전방 지지부(32)는 코퍼댐과 잠긴 상태로 설정되고 코퍼댐 상에 놓이게 된다. 여기서, 코퍼댐은 거더(16)의 추가 지지부로서 역할을 한다. 또한, 코퍼댐에서 거더에 의해서 가해진 베어링 힘은 베어링 시스템(36)에 의해서 보상되고 감시되며, 따라서 베어링 시스템(36)은 바람직한 범위 내에서 코퍼댐에 베어링 힘을 유지함으로써, 코퍼댐이 해저 또는 지면으로 지나치게 침전되는 것을 방지한다.

도 6을 참조하며, 건설 단계(72)에서, 제1 리프팅 장치(18)를 통한 데크 요소의 일부의 설치와 동시에 제2 리프팅 장치(20)를 통한 피어 요소의 일부의 설치가 수행된다. 또한, 피어 요소는 코퍼댐(22) 내에 설치된다. 보다 구체적으로, 제2 리프팅 장치(20)는 랙에 위치된 그랩을 픽업하고 그것을 코퍼댐으로 이동시켜 코퍼댐이 정의한 마른 엔클로저 내에서 토양 물질을 제거하는데 사용된다. 병렬로, 피어(P(N)) 및 피어(P(N+1)) 사이의 데크 세그먼트의 설치는 제1 리프팅 장치(18)와 수행된다. 보다 구체적으로, 제1 리프팅 장치(18)는 건설된 지역(12)으로 이동된 데크 세그먼트(10)를 픽업하고, 데크 세그먼트의 목적지 위로 데크 세그먼트를 들어 이동하고, 회전시키며, 이들을 제1 리프팅 장치(18)에 의해 가져 오는 모든 다른 세그먼트를 포함하는 2 개의 행으로 매달아 놓는다. 토양 물질이 그랩을 사용하여 제거될 때, 제2 리프팅 장치(20)는 랙(52)으로 되돌아가며, 건설된 지역(12)으로부터 피어(P(N+2))의 강 파일을 픽업하기 위해 제1 단부(24)로 다시 이동한다. 제1 리프팅 장치는 데크 건설 작업을 일시적으로 중단다고, 또한 제1 단부(24)로 이동한다. 리프팅 장치(18, 20) 모두는 건설된 지역(12)에 수평하게 배치된 파일(6A)을 픽업하고, 제2 단부(26)로 파일을 옮긴다. 제2 리프팅 장치는 코퍼댐(22) 위에 위치된다. 제2 리프팅 장치(22)에 고정되는 동안, 파일(pile)은 제2 리프팅 장치(20) 쪽으로 움직이는 제1 리프팅 장치(18)에 의해서 수직으로 틸트되며, 랙은 다시 피어(P(N+1)) 위로 옮겨지기 전에 건설된 지역(12) 쪽으로 일시적으로 되돌아 간다. 그 후, 파일은 코퍼댐(22) 내부의 해저에 내려지고, 내려진 가이드 프레임(58)에 의해 제 위치에 유지된다. 제1 리프팅 장치(18)는 즉시 데크 작업으로 되돌아가며, 제2 리프팅 장치(20)는 피어(P(N+2))의 강 파일의 설치를 완료하는데 사용된다. 이를 위해, 랙(52)으로부터 진동-해머를 픽업하고 파일을 해저로 부분적으로 구동하는데 사용된다. 그 다음, 진동 해머는 랙(52)으로 되돌아가며, 제2 리프팅 장치(20)는 하이드로-해머와 같은 다른 파일 구동 도구를 픽업하도록 건설된 지역(12) 위로 이동된다. 제1 리프팅 장치는 제2 리프팅 장치의 경로로부터 벗어나도록 조종되며, 예컨대 거더(16)의 제1 단부(24)의 말단으로 이동된다. 그러면, 제1 리프팅 장치(18)는 전술한 바와 같이 데크 세그먼트(10)를 설정하는 것을 유지하는 반면, 파일은 파일 구동 도구를 이용하여 상기 제2 리프팅 장치(20)에 의해서 요구된 깊이의 해저에서 구동된다. 파일 구동 도구가 건설된 지역(12)으로 복귀하는 역방향 작업이 수행되며, 제1 리프팅 장치(18)는 다시 한번 제2 리프팅 장치(20)의 경로 밖으로 이동된다. 건설된 지역(12) 위에 있는 동안, 제2 리프팅 장치(20)는 건설된 지역(12)으로부터 피어(P(N+2))의 피어 칼럼을 픽업하도록 사용되는 반면, 제1 리프팅 장치는 데크 작업으로 복귀되어, 다시 한번 거더(16)를 따라 제2 리프팅 장치(20)를 가로지른다. 그 동안, 파일 캡은 철근 콘크리트와 같은 코퍼 댐 내부에 형성되며, 피어 칼럼이 설치된다. 일단 피어 칼럼이 설치되며, 제2 리프팅 장치(20)는 피어(P(N)) 위로 복귀되어, 제1 리프팅 장치(18)를 가로지른다. 그 후, 제1 리프팅 장치(18)는 최종 형상으로 데크 세그먼트(10)를 위치시키며, 피어(P(N)) 및 피어(P(N+1)) 보다 구체적으로 피어 세그먼트의 스티칭 및 콘크리트 작업을 수행하도록 사용된다. 랙(52)은 교각(P(N+1)) 위로 정확히 이동되며, 최근에 설정된 데크 세그먼트의 맞은편의 응력 및 그라우팅(grouting)이 수행된다. 그 다음, 제1 리프팅 장치(18)는 랙(52)으로부터 리프팅 프레임을 픽업하며 피어(P(N+2))의 설치된 요소의 상부에 리프팅 프레임을 위치시킨다. 그 다음, 리프팅 프레임은 코퍼댐을 여전히 고정하는 리프팅 프레임을 통하여 및 해저로부터 코퍼댐(22)을 들어올리거나 내리며, 제1 리프팅 장치(18)는 피어(P(N+1)) 및 피어(P(N+2)) 사이로 해저에서 코퍼댐을 이동시킨다. 그 후, 전방 지지부(32)의 브래킷(37)은 피어 칼럼과 같은 제 위치에 설정된 교각(P(N+2))의 피어 요소에 연결되며, 거더를 지지하는 지지부로서 역할을 한다. 그 동안에, 리프팅 장치들(18, 20)은 나머지 요소를 픽업하여 피어(P(N+2))를 완성한다: 제2 리프팅 장치(20)는 피어 칼럼의 상부에 피어 캡을 설치하는데 사용되며, 제1 리프팅 장치(18)는 피어 캡의 상부에 피어 세그먼트를 설치하는데 사용된다. 이 단계의 끝에서, 구성은 초기 구성과 유사하며, 새로운 피어 및 새로운 데크 스팬이 설치된다.

상기 단계들은 교량(2)이 완성될 때까지 반복된다. 본 발명에 따른 장치 및 방법은 몇 가지 이점을 제시하며, 그 중 일부는 상술되었다. 특히, 기기의 일반적인 구성, 특히 건설된 지역 및 건설 지역 사이로 교량 요소를 이동하도록 건설 지역(14)을 돌출하는 거더의 사용은 특히 얕은 바다에서 해저에 손상을 입히는 선박에 의존하지 않기 때문에 건설 구역에 있는 동식물에 초래될 수 있는 바람직하지 않은 피해를 예방한다. 또한, 이 기기는 교량을 건설하는 보다 간단하고 효율적인 방법을 가능하게 하며, 이는 다른 리프팅 장치에 대한 이동의 자유도가 독립적인 트랙들(44, 46)의 존재에 의해 향상되는 두 개의 리프팅 장치를 구비함으로써 가능하다. 이러한 측면은, 건설 단계, 특히 리프팅 장치들은 제1 리프팅 장치가 건설 지역 위의 거더의 제2 단부에 있고 제2 리프팅 장치가 교량의 건설된 지역 위의 거더의 제1 단부 위에 있는 구성으로부터, 제1 리프팅 장치가 건설된 지역에서 거던의 제1 단부 위에 있으며 제2 리프팅 장치가 건설 지역 위의 거더의 제2 단부에 있는 반대 구성으로, 전환하는 동안에 볼 수 있다.

또한, 교량-건설 기기는 피어 공사 및 데크 공사를 모두 수행할 수 있도록 설계되었으며, 따라서 이러한 측면들 중 하나에만 전용되는 두 개의 개별 시스템이 필요하지 않다.

또한, 이동식 랙(52)의 존재는 그 내용물에 접근할 필요가 있는 리프팅 장치쪽으로 이동될 수 있어서, 거더(15)를 따른 리프팅 장치(18, 20)의 전체적인 움직임을 최소화할 수 있기 때문에, 몇 가지 긍정적인 효과를 가져온다. 게다가, 랙은 공간을 확보하기 위해 이동할 수 있기 때문에, 예컨대 해저에서 코퍼를 집어 올리는 동안에 이동할 수 있기 때문에, 리프팅 장치의 움직임에 랙이 미치는 영향이 감소한다. 또한, 거더에 따른 위치가 조절가능한 추가적인 평행 추로 사용될 수 있으므로, 거더 및 균형 특성에 대한 구조적 제약이 제한된다. 특히, 거더의 전체 길이를 줄일 수 있다. 거더를 지지하는 코퍼댐의 사용은 교량의 구성 요소에 배치된 추가 지지 베어링을 사용하지 않으며 거더의 안정성 특성을 향상시킨다. 코펌 댐을 지지부로 사용할 때마다 브래킷(37)의 사용은 가능하지 않는 것 또한 전반적인 안정성을 향상시킨다. 또한, 베어링 시스템(36)의 존재는, 특히 제2 리프팅 장치가 건설 지역 위에 있고 강 파일과 같은 무거운 조각들을 나르거나 하이드로-해머 또는 진동-해머와 작업을 구동하는 파일을 나르는 건설 단계 동안에, 지지부로서 코퍼댐을 사용하는 신뢰성을 증가시킨다.

본 발명의 많은 수정 및 변형이 상기 교시에 비추어 가능하다. 따라서, 첨부된 청구항의 범위 내에서, 본 발명은 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (12)

1. 피어들(6) 및 적어도 하나의 데크(8)를 포함하는 교량(4)을 건설하는 교량 건설 방법으로서,
   상기 교량 건설 방법은:
   거더(16)가 뱅크 또는 건설된 지역(12) 위에 걸린 제1 단부(24) 및 뱅크 또는 건설 지역(14) 위에 걸린 제2 단부(26)를 포함하도록, 거더가 교량의 건설된 지역(12) 또는 뱅크에 대하여 캔틸레버된(cantilevered) 위치에 설정되는, 캔틸레버 단계(68); 및
   피어 요소 및 데크 요소(10)가 제1 단부(24) 및 제2 단부(26) 사이에서 거더(16)에서 이동하게 설치된 제1 리프팅 장치(18) 및 제2 리프팅 장치(20)를 통하여 상기 건설 지역(14)에 설치되는, 건설 단계(72);를 포함하며,
   제1 리프팅 장치(18) 및 제2 리프팅 장치(20)는 캔틸레버 단계 및/또는 건설 단계 동안에 거더를 따라 서로를 가로지르는 교량 건설 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   건설 단계는 제1 리프팅 장치(18)를 통한 데크 요소들의 일부의 설치하는 동시에 제2 리프팅 장치(20)를 통한 피어 요소들의 일부를 설치하는 단계를 포함하는 교량 건설 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   건설 공구는 거더(16)를 따라 이동할 수 있게 설치된 이동식 랙(52)에 의해서 거더를 따라 이동될 수 있는 교량 건설 방법.
4. 제1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   교량의 건설 지역(14)에서 코퍼댐(22)을 설치하는 단계;
   제2 단부(26)가 코퍼댐에 남아 있도록 코퍼댐(22)에 거더의 제2 단부(26)를 설정하는 단계; 및
   코퍼댐에 피어 요소들을 설치하는 단계;를 포함하는 교량 건설 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   코퍼댐 및 거더 사이의 접합면의 기하학 및/또는 하중 구성을 조절 및 감시하도록 구성된 베어링 시스템(36)은 피어 요소들의 설치를 위한 거더 및 코퍼댐 사이에 배열되는 교량 건설 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   코퍼댐의 설치의 적어도 일부 동안에, 제2 리프팅 장치(20)는 거더의 제1 단부(24)에 위치되고 제1 리프팅 장치(18)는 거더의 제2 단부(26)에 위치되며,
   피어의 건설의 적어도 일부 동안에, 제2 리프팅 장치(20)는 거더의 제2 단부(26)에 위치되고 제1 리프팅 장치(18)는 거더의 제1 단부(24)에 위치되는 교량 건설 방법.
7. 피어들(6) 및 적어도 하나의 데크(8)를 포함하는 교량(4)을 건설하는 교량 건설 기기로서,
   상기 교량 건설 기기는:
   교량의 건설된 지역(12) 또는 뱅크 위에 걸려 있도록 구성된 제1 단부(24) 및 교량의 건설 지역(14) 위에 걸려 있도록 구성된 제2 단부(26)를 구비하는 거더; 및
   교량의 건설된 지역 및 건설 지역 사이로 피어 요소들 및 데크 요소들을 이동하기 위한 제1 단부 및 제2 단부 사이의 거더(16) 상에 배치된 가이드들(34) 상에서 움직일 수 있는 제1 리프팅 장치 및 제2 리프팅 장치(18, 20);를 포함하며,
   가이드들은 거더를 따라 제1 리프팅 장치 및 제2 리프팅 장치가 가로지르는 것이 가능하도록 구성된 교량 건설 기기.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 가이드들은 거더의 제1 단부(24) 및 제2 단부(26) 사이에서 적어도 두 개의 독립적인 주행 트랙(44, 46)을 정의하는 레일 세트를 포함하는 교량 건설 기기.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   거더는 저장 랙(52)을 포함하며,
   저장 랙은 리프팅 장치와 독립적이며 거더를 따라 이동할 수 있으며,
   저장 랙은 거더를 따라 건설 공구를 이동시키도록 설계되는 교량 건설 기기.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    거더는 교량의 두 개의 연속되는 피어(6) 사이의 거리의 실질적으로 3배의 길이를 가지는 교량 건설 기기.
11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    거더는 피어 요소들의 수직 가이드를 위한 적어도 하나의 가이드 프레임(58, 58T, 58B)를 포함하며,
    상기 가이드 프레임은 거더의 제2 단부(26)에 위치되는 교량 건설 기기.
12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    거더는 건설 지역에서 코터댐에 남아 있도록 설계된 전방 지지부를 포함하며,
    전방 지지부는 거더 및 코퍼댐 사이의 접합면의 기하학 및/또는 하중 구성을 조절 및 감시하도록 구성된 베어링 시스템(36)을 포함하는 교량 건설 기기.
    

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