KR101020483B1

KR101020483B1 - 정착판 연결장치와 이를 이용한 피에스씨 거더교의 연속화 시공방법

Info

Publication number: KR101020483B1
Application number: KR1020090021214A
Authority: KR
Inventors: 김형열
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2011-03-08
Also published as: KR20100102908A

Abstract

본 발명은 PSC 거더교의 상부구조를 연속화하는 연결장치와 이를 이용한 PSC 거더교의 연속화 시공방법에 관한 것으로, 그 구성은 거더의 단부에 일체로 형성되고, 상기 거더의 복부 폭보다 큰 폭으로 이루어지며, 거더의 단면에 수직방향으로 형성되는 수직부와, 상기 수직부의 상단에 거더의 길이방향으로 형성되는 상부 연결부, 및 상기 수직부의 하단에 거더의 길이방향으로 형성되는 하부 연결부를 구비하고, 상기 수직부에는 상기 거더의 양 외측에서 수직방향으로 다수의 연결 홀이 관통 형성된 역'ㄷ'형 단면의 정착판; 상부 및 하부 덮개판 및 상기 연결 홀에 끼워져서 인접한 거더의 정착판들을 서로 일체로 연결시키는 고정볼트와 너트를 포함하는 연결구;를 포함한다. 본 발명에 의하면 시공속도가 대폭 향상되어 공기가 단축되고, 거더의 기계적인 연결시공으로 연결효과가 우수하여 연속화 지점부 상부에 가설되는 바닥판의 균열 발생 원인이 근본적으로 제거되며, 거더 자중을 제외한 고정하중과 활하중에 의해 발생되는 지점부 휨 부모멘트 및 지점침하로 발생할 수 있는 휨 정모멘트를 지지할 수 있어 거더의 형고 감소나 지간장의 증가가 가능하여 구조적인 효율성이 향상된다.

PSC 거더교, 정착판 연결장치, 긴장재, 정착판, 거더교 연속화

Description

정착판 연결장치와 이를 이용한 피에스씨 거더교의 연속화 시공방법{APPARATUS HAVING A GIRDER CONNECTION ANCHOR PLATE AND CONSTRUCTION METHOD FOR CONTINUITY OF PRECAST PRESTRESSED CONCRETE GIRDER BRIDGES USING THE SAME APPARATUS}

본 발명은 단순지지 상태로 제작된 프리캐스트 PSC(Prestressed Concrete) 거더를 이용하여 다경간 연속교량을 시공하는 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 거더 제작시 단부에 정착판 연결장치를 설치하고, 긴장재를 정착하며, 거더를 교각 위에 거치한 후 지점부 거더 양쪽 정착판을 연결 시공함으로써 교량 상부구조인 거더 및 바닥판을 연속화하는 정착판 연결장치 및 이를 이용한 PSC 거더교의 연속화 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량 공사현장 인근 제작장에서 단순지지 상태로 제작된 PSC 거더를 이용하여 다경간 연속교량 시공시 지점부 연속화의 목적은 크게 두 가지이다.

첫째는, 지점부 상부에 신축이음장치를 생략하여 차량 주행성을 확보하고 누수 또는 균열 등으로부터 지점부가 열화 또는 손상되는 것을 방지하여 교량의 내구성을 향상시키는 것이고, 둘째는, 교량 상부구조의 구조적인 연속화를 통하여 지점부에 작용하는 휨 부모멘트의 일부를 지지시켜 거더의 형고를 낮추거나 지간장을 증가시켜 구조적 효율성과 경제성을 향상시키기 위함이다.

도 1a, 도 1b, 도 1c는 종래 PSC 거더의 지점부 연속화 시공방법을 도시하고 있다.

먼저, 도 1a에서와 같이 단순지지로 제작장에서 제작된 PSC 거더(1)를 교각(10)에 거치한 후 콘크리트 격벽(21)을 가설하고 지점부 상면 바닥판(30)에 교축방향(차량진행방향)으로 철근(15)을 배근한 후 콘크리트(20)를 타설 및 양생하여 바닥판(30)을 연속화하는 방법이 있다.

이 방법은 시공이 간편하고 별도의 연속화 장치 등이 필요 없어 가장 경제적인 공법이나, 구조적으로 바닥판(30)을 연속화시키는 것이므로 PSC 거더(1)는 연속화되지 않아 구조적으로 비효율적이라는 단점이 있다.

또한 바닥판(30)에 배근하는 상기 철근(15)이 지점부 단면에 발생하는 휨 부모멘트로 인한 인장 응력을 저항하도록 설계하고는 있으나, 실제로는 바닥판 콘크리트(20)의 타설 직후에는 바닥판(30)은 고정하중으로만 작용하므로 바닥판(30)에 배근된 철근(15)이 지점부 교축방향 인장력을 지지할 수 없어 바닥판의 연속화 효과가 크게 저하되고, 바닥판(30)의 시공 후 포장 자중 등 2차 고정하중과 활하중 작용시, 지점부 상면 바닥판(30)에 인장균열이 발생할 수 있다는 단점이 있다.

그리고 도 1b에 도시된 바와 같이, 단순지지로 제작된 거더(1)를 교각(10) 위에 거치한 후, 지점부 거더(1)의 양측 단부 상단에 지점부 연속화를 위한 강연선 또는 강봉(35), 정착구(미도시) 등을 별도로 설치하고, 긴장력을 도입하여 거더(1) 를 교축방향으로 연속화하는 방법도 소개되어 있다.

이 방법은 구조적으로 연속화 지점부에 작용하는 휨 부모멘트에 대한 연속화 효과는 우수하나 연속화를 위해서 거더에 별도의 강연선 또는 강봉(35), 정착구(미도시) 등을 구비하여야 하기 때문에 공사비가 증가되고, 공정이 복잡하고 공기가 길어진다는 문제점이 있었다.

그리고 도 1c에 도시된 바와 같이, 단순지지로 제작되는 PSC 거더(1)의 내부에 연속화를 위한 별도의 쉬스(38,Sheath)를 배치하고, PSC 거더(1)를 교각(10) 위에 거치한 후 쉬스(38) 내부에 긴장재(40)를 연속으로 삽입하고 바닥판(30)을 가설한 후에 양 거더(1)의 측면 또는 상부에 형성된 정착구(미 도시)에서 긴장을 실시하는 방법이다.

그러나 이 방법은 격벽(21)과 바닥판(30) 타설 및 양생이 완료된 후에 긴장이 가능하여 시공기간이 길어지고, 정착구를 거더 단부에 형성하는 경우 긴장작업에 필요한 작업공간을 확보하는데 어려움이 있고, 또한 정착구를 거더(1) 측면에 구비하는 경우, 긴장재 및 정착구를 거더 양측면에 1조로 구비해야 하므로 별도의 보강 단면 형성이 필요하고 정착구가 외부로 노출되어 교량의 경관에 불리한 문제점이 있었다. 또한 최소한 2개 이상 거더에 긴장재를 연속배치한 후 긴장을 실시하므로 쉬스와 긴장재의 마찰손실이 증가하여 긴장효율이 감소되어 연속화 효과가 감소되는 단점이 있다.

더욱이 상기 종래 기술과 같이 도 1a, 도 1b, 도 1c들에 기재된 상부구조 연속화 공법은 지점부에 콘크리트 격벽(21)을 가설한 후 실시할 수 있으므로 격벽과 바닥판을 동시에 가설할 수 없어 시공속도가 저하되고 공법 특성상 연속화 지점부에 휨 정모멘트가 작용하는 경우 콘크리트 격벽(21)에 휨균열이 발생할 우려가 있었다.

도 2a에는 종래 거더(1) 단부의 평면도와 정면도가 도시되어 있다. 종래 거더 단부는 긴장재(40)가 정착구(42)를 이용하여 정착되었을 때 단부 콘크리트에 작용하는 긴장력에 의한 압축응력과 파열응력(인장응력), 그리고 지점반력에 의한 전단력 및 집중응력에 저항하기 위하여 거더 중앙부 단면보다 상대적으로 큰 보강단면(50)이 형성되고 정착구(42)의 위치는 정착구에 정착된 긴장재(40)와 쐐기(일명 웨지,Wedge)(미 도시)를 부식으로 보호하기 위한 몰타르 시공공간(39) 확보를 위하여 단부에서 거더 내측으로 L2만큼 이격시켜 형성된다.

그러나 이와 같은 종래의 기술은 연속화 지점부에서 양측 거더를 기계적인 방법으로 연속시킬 수 없으므로 거더 제작 시 거더(1)의 보강단면(50) 길이 L0와 L1은 상대적으로 크게 형성되고, 거더(1)의 전체 단면적이 커져서 제작비와 자중이 증대되는 문제점이 있다.

도 2b에는 이와는 다른 구조의 본 출원인에 의해서 선출원된 대한민국 특허출원 제10-2008-0083817호의 정착판 연결장치와 이를 이용한 피에스씨 거더교의 연속화 시공방법이 도시되어 있다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 선출원된 종래 기술에서는 거더(1) 단부에 수직방향으로 설치되는 정착판 연결장치(60)를 이용하여 거더(1)의 연속화를 달성하고 있다. 그러나 이와 같은 종래의 기술은 수직판(65)에 형성된 연결 홀(65a)들을 관 통하도록 볼트(67)를 결합시켜 거더(1)의 상부측을 연결하고, 하부측은 'ㄴ'단면의 정착판(70)을 받침 상부플레이트(80)에 볼트(77)로 연결하여 고정하고 있다.

따라서 이와 같은 종래의 기술은 교각(10) 상에 거더(1)의 거치 후, 바닥판, 가로보, 방호울타리, 포장에 의한 고정하중과 차량에 활하중에 의해서 발생하는 부모멘트에 대응할 수 있도록 연결하기 위해서는 수직판(65)의 두께가 커지고, 연결 볼트(67)의 직경 또한 커질 수밖에 없다.

이와 같이 당 업계에서는 종래의 PSC 거더교 시공공법에 관련하여 제기되는 여러 가지 문제점들을 효과적으로 개선하기 위한 기술 개발이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 간단한 연결구조 및 장치를 이용하여 경제성을 확보하면서 구조적으로 견고한 PSC 거더교 지점부 연속화 시공을 이룰 수 있는 정착판 연결장치및 이를 이용한 PSC 거더교의 연속화 시공방법을 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 PSC 거더의 연속화 공정이후 바닥판을 일괄적으로 가설할 수 있도록 하여 시공속도가 매우 빠르고, 재료 및 가설비용이 최소화되며, 노무비가 크게 절감되고, 공기단축에 따른 공사비용 절감이 가능한 정착판 연결장치및 이를 이용한 PSC 거더교의 연속화 시공방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 거더의 단부에 일체로 형성되고, 상기 거더의 복부 폭보다 큰 폭으로 이루어지며, 거더의 단면에 있어 수직방향으로 형성되는 수직부와, 상기 수직부의 상단에 거더의 길이방향으로 형성되는 상부 연결부, 및 상기 수직부의 하단에 거더의 길이방향으로 형성되는 하부 연결부를 구비하고, 상기 수직부에는 상기 거더의 양 외측에서 수직방향으로 다수의 연결 홀이 관통 형성된 역'ㄷ'형 단면의 정착판; 및 상기 연결 홀에 끼워져서 인접한 거더의 정착판들을 서로 일체로 연결시키는 고정볼트와 너트를 포함하는 연결구;를 포함하여 지점부에서 거더들의 단부를 교축 방향으로 일체로 연결하되, 상기 정착판은 인접한 거더의 상단부를 서로 연결하여 지점부에 발생하는 휨 부모멘트를 지 지하고, 인접한 거더의 하단부를 서로 연결하여 지점부에 발생하는 휨 정모멘트를 지지하면서 거더들을 연속화시키는 정착판 연결장치를 제공한다. 이와 같은 본 발명의 정착판 연결장치는 종래에 비하여 시공속도가 대폭 향상되어 공기가 단축되고, 연결효과가 우수하여 지점부 바닥판의 균열 발생 원인이 근본적으로 제거되며, 거더 자중을 제외한 고정하중과 활하중에 의해 발생되는 지점부 부모멘트를 효과적으로 지지할 수 있어 거더의 형고 감소나 지간장의 증가가 가능하여 구조적인 효율성이 향상된다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 거더의 단부에 일체로 형성되고, 상기 거더의 복부 폭보다 큰 폭으로 이루어지며, 거더의 단면에 있어 수직방향으로 형성되는 수직부와, 상기 수직부의 상단에 거더의 길이방향으로 형성되는 상부 연결부, 및 상기 수직부의 하단에 거더의 길이방향으로 형성되는 하부 연결부를 구비하고, 상기 수직부에는 상기 거더의 양 외측에서 종방향으로 다수의 연결 홀이 관통 형성된 역'ㄷ'형 단면의 정착판을 PSC 거더 제작시 거더 한쪽 또는 양쪽 단부에 구비하고, 거더 내부에 구비된 긴장재를 상기 정착판에 긴장 및 정착하는 단계; 상기 정착판이 지점부에서 서로 마주보게 복수의 거더를 교각 위에 거치하는 단계; 상기 정착판과 정착판 사이에 강재로 제작된 격벽부재를 삽입한 후 정착판, 격벽부재를 관통하는 연결 홀에 볼트를 삽입하고 너트로 체결하여 연결구로 거더를 연속화하는 단계; 상기 정착판 하부에 연장 형성되는 하부 연결부에 받침을 연결하는 단계; 상기 정착판 상부에 연장 형성되는 상부 연결부에 덮개판을 연결하는 단계;및 상기 거더 상부의 바닥판에 철근을 배근하고 바닥판을 시공하는 단계;를 포함하는 PSC 거더교의 연속화 시공방법을 제공한다. 이와 같은 PSC 거더교의 연속화 시공방법을 통하여 본 발명은 종래 공법에 비하여 시공속도가 대폭 향상되어 공기가 단축되고, 시공방법이 간단하며 시공속도가 크게 향상되므로 공사비용 절감이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면 정착판 연결장치의 구조 및 연결부 시공방법이 간단하여 시공성 측면에서 종래의 공법에 비하여 시공이 매우 간편하다. 특히 본 발명에 의하면 정착판 연결장치가 제작장에서 거더 제작시 구비되고, 지점부에 거더 거치 후 간단한 볼트체결에 의한 연결만으로 거더의 연속화 구조가 완성되며, 연결부 시공 후 즉시 후속공정인 바닥판 시공공정이 진행되기 때문에 종래 공법에 비하여 시공속도가 대폭 향상되어 공기가 단축된다.

뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 구조적인 측면에서 단순지지로 제작된 거더의 긴장재를 기계적인 연결장치로 완벽하게 연결하고, 연결부 시공 후 바닥판이 시공되므로 지점부 바닥판의 균열 발생 원인이 근본적으로 제거되며, 거더 자중을 제외한 고정하중과 활하중에 의해 발생되는 지점부 부모멘트를 지지할 수 있어 거더의 형고 감소나 지간장의 증가가 가능하여 구조적인 효율성이 향상된다. 그리고 본 발명에 따르면 받침을 지점부당 1개만 설치하면 되므로 받침 시공비 및 유지관리비용을 절감시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 경제적인 측면에서 긴장재를 정착시키기 위한 기본적인 구성을 이용하면서도 정착판용 후판, 고장력 볼트 등 당해 업자가 현업에서 쉽 게 확보할 수 있는 재료로 구성되고, 대량생산이 가능한 구조이므로 재료 및 제작비용이 최소화되고, 시공방법이 간단하며 시공속도가 크게 향상되므로 노무비가 크게 절감되고 공기단축에 따른 공사비용 절감이 가능한 우수한 효과가 얻어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 정착판 연결장치 및 이를 이용한 PSC 거더교의 연속화 시공방법은 I형, T형, 박스형 단면을 갖는 프리캐스트 PSC 거더교에 모두 적용할 수 있으나, 이하에서는 설명의 간략화를 위하여 I형 단면을 갖는 프리캐스트 PSC 거더를 기준으로 본 발명을 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 5d를 참조하여 본 발명의 정착판 연결장치(100)를 설명한다.

본 발명의 정착판 연결장치(100)는 거더(110)의 단부에 단부 단면적 또는 거더 복부 폭보다 크기가 큰 정착판(120)이 구비되는데, 상기 정착판(120)은 역'ㄷ'형상의 구조를 갖는다. 이와 같은 정착판(120)은 거더(110)의 일측 또는 양측 단부에 일체로 형성되고, 정착판의 수직부(130)에는 거더 내부에 배치되는 PC콘(134a)에 대응되는 위치에 다수의 구멍(136)이 형성되어 긴장재(134)와 쐐기(134b)가 위치된다.

이와 같은 정착판(120)은 중앙의 수직부(130)와 그 상하단에 각각 상부 연결부(140)와 하부 연결부(150)들이 형성되어 전체적으로 역'ㄷ'형상의 단면 구조를 갖는다.

그리고 상기 정착판(120)은 수직부(130)와 상부 연결부(140) 및 하부 연결부(150)의 배면에 각각 거더(110)의 콘크리트 재료와 결합력을 증대시키기 위한 다수의 스터드(S)가 형성되며, 다수의 연결 홀(132)(142)(152)들이 형성되어 서로 인접한 정착판(120) 및 교량받침(300)과 고정 볼트(B)와 너트(N)에 의하여 서로 연결되도록 한다.

여기서 상기 정착판(120)의 재질, 두께, 폭, 그리고 연결 홀(132)(142)(152)의 직경 및 수량은 거더(110)에 도입되는 긴장력, 지점부에 작용하는 부모멘트 및 정모멘트에 의해 발생되는 연결부의 축력 및 모멘트, 그리고 지점부에 작용하는 전단력에 따라 결정된다.

이와 같이 본 발명의 정착판 연결장치(100)는 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 판형의 수직부(130) 상에 긴장재(134)가 정착될 수 있도록 다수의 구멍(136)이 형성되어 있고, 교각(200) 위에 양측 거더(110) 거치 후 일측 정착판(120)과 타측 정착판(120)을 맞대어 연결할 수 있도록 정착판(120)을 관통하는 적어도 1개 이상의 연결 홀(132)이 거더(110) 폭의 양 외측에서 종방향(상하, 수직방향)으로 형성된다.

즉, 양측 거더(110)의 복부 폭보다 외측에 위치하도록 한 연결 홀(132)들에 의하여 간단하게 외부에서 인접한 정착판(120)을 서로 연결될 수 있도록 한 것이다.

또한 상기 정착판(120) 배면들(수직부, 상부 및 하부연결부)에는 정착판(120)을 거더(110)를 구성하는 콘크리트와 일체화시키기 위해서 적어도 1개 이상 의 스터드(S)가 구비될 수 있다.

이와 같은 역'ㄷ'형 정착판(120)은 판재를 절곡하여 제작하거나, 판재 상단 및 하단에 수평방향으로 강판을 대고 용접하여 제작된다. 특히, 상부 연결부(140)와 하부 연결부(150)의 길이를 길게 하고, 최적 수량의 스터드(S)를 설치하게 되면 콘크리트로 제작되는 거더(110)와 정착판(120)의 연결을 더욱 향상시키게 되는 장점이 발휘된다.

이러한 본 발명의 정착판 연결장치(100)에 의하여 정착판(120)에 형성된 구멍(136)과 통상적인 쐐기(134b)를 통해서 거더(110)에 긴장재(134)를 직접 긴장 및 정착시킬 때 도입되는 거더 길이방향 압축력이 정착판(120)을 통해 거더(110) 단면에 균등하게 배분시킬 수 있으므로 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명이 장착되는 거더(110)의 보강단면 크기(L0,L1)는 도 2a에서 확인할 수 있는 종래 거더(1)의 보강단면 크기에 비하여 감소될 수 있음을 알 수 있다.

말하자면 본 발명의 정착판(120)의 종래 거더(1)의 보강단면 역할을 대체할 수 있도록 함으로써, 도 3b와 같이 본 발명의 정착판 연결장치(100)를 적용하는 거더(110)의 보강단면 길이 L0와 L1은 종래 거더(1)에 비하여 작게 형성할 수 있으므로 본 발명의 거더(110) 전체 단면적이 감소될 수 있어 거더 제작비와 자중이 감소되는 효과가 있게 됨을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 긴장재(134)가 직접 정착판(120)에 긴장후 정착되도록 하기 때문에 도 2a와 같이 종래 거더(1) 단부에 몰타르 시공을 위한 시공공간(39, 도 2a 참조)이 필요없어 시공성 및 거더 제작이 용이하다는 장점이 있게 되며,

상기 시공공간의 없어지는 만큼, 시공공간에 의한 단면적 손실이 없으므로 거더 단부를 포함하는 전단면이 하중에 저항할 수 있도록 함을 알 수 있어 결국 본 발명에 의한 거더(110) 단부 전체가 제작 시에는 압축력에 저항하고, 가설 후에는 지점반력으로부터 전달되는 수직력에 저항할 수 있게 되어 하중 저항 효율성이 증진됨을 알 수 있다.

그리고 도 4a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 정착판 연결장치(100)에는 후술할 연결시공시 정착판(120)의 변형을 방지하기 위하여 후면에 수평 보강재(122) 또는 수직 보강재(122a)가 더 형성될 수도 있다. 이는 정착판의 수직판(130) 폭이 거더 단부면 폭보다 크기 때문에 상기 보강재(122,122a)를 이용하여 정착판의 변형 등을 방지하기 위함이다.

또는 도 4b에 도시된 바와 같이, 정착판 연결장치(100)의 수직부(130)는 그 배면에 PC콘(134a) 크기로 홈(138)을 프레스 가공하여 긴장재(134) 및 쐐기(134b)가 긴장 후 정착되었을 때 긴장재(134) 및 쐐기(134b)가 정착판(120) 바깥쪽으로 돌출되지 아니하게 하는 구조로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 바닥판(310) 콘크리트를 타설한 직후부터 지점부에 휨 부모멘트가 발생하여, 정착판 연결장치(100)의 하단에는 압축력이 작용하므로 정착판 연결장치(100)의 수직부(130)는 개략적으로 거더(110) 높이의 약 1/2만 설치해도 연속화 기능을 발휘할 수 있다.

그리고 본 발명의 정착판 연결장치(100)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 정착판(120)의 상부에 구비되는 상부 덮개판(160), 대략 'I' 형상의 강재 격벽부 재(170), 상기 정착판(120)의 하부에 구비되는 하부 덮개판(180) 또는 하부 덮개판 역할을 하는 받침 상부플레이트(하부 덮개판과 동일 도면 부호)를 포함한다.

이와 같은 본 발명의 정착판 연결장치(100)에 의한 거더(110)의 조립방법을 살펴본다.

본 발명의 정착판 연결장치(100)는 지점부에서 거더(110)의 단부를 교축방향으로 연결하여 지점부에 발생하는 휨 부모멘트를 지지할 목적으로 설치되므로 정착판 연결장치(100)를 지점부 거더(110) 상단에서 후술할 방법으로 연결하여 지점부 휨 부모멘트에 대한 연속화가 필요하다.

또한 교량 시공 특성이나 지점부 침하 등으로 인하여 지점부에 휨 정모멘트가 발생할 우려가 있으므로, 정착판 연결장치(100)를 지점부 거더(110) 하단에서도 후술할 방법으로 연결하여 지점부 휨 정모멘트에 대한 연속화 시공도 실시한다.

구체적으로 살펴본 도 5a에는 본 발명의 정착판 연결장치(100)의 연결 조립도를 도시하였다. 본 발명의 정착판 연결장치(100)가 구비된 거더(110)에 긴장력을 도입한 직후 긴장재(134)를 쐐기(134b)로 정착판(120)에 정착시킨 후 형상은 도 5a와 같다.

즉, 본 발명의 정착판 연결장치(100)는 도 5a에 도시한 바와 같이 2개 이상 또는 모든 정착구(134a)에 대응하도록 정착판(120)을 구성하는 수직부(130)에 다수의 구멍(136)을 형성하고 있어 상기 구멍을 통해 돌출된 긴장재(134)를 쐐기(134b)로 정착판(120)에 정착시키게 된다. 이러한 정착후 인접한 거더(110)들을 추가로 서로 연속화시키게 된다.

이와 같이 본 발명의 정착판 연결장치(100)는 지점부 연속화를 위하여 거더(110)가 교각(200) 위 지점부에 설치되면, 양측 거더 단부에 일체화 형성된 정착판 연결장치(100)가 서로 마주보게 대향되고, 서로 마주한 정착판 연결장치(100)에 형성된 수직판(130)의 연결홀(132)에 고장력 볼트(B)를 삽입하고, 너트(N)로 고정하는 구조로 양측 거더를 서로 연속화 하게 된다.(이와 같은 상기 고장력 볼트(B) 및 너트(N)는 보통 연결구(220)라 지칭하기로 한다.)

본 발명의 정착판 연결장치(100)에서 수직부(130)에 형성되는 연결 홀(132)은 역학적으로 양측 긴장재(134)를 효과적으로 연결시키기 위하여 가능하면 각 긴장재 정착구(134a) 위치에 가깝게 설치하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 바와 같이 본 발명의 정착판 연결장치(100)를 적용한 거더의 연속화는 양측 거더가 연결구에 의하여 연속화된 이후부터 추가로 일측 거더의 정착판(120)이 타측 거더의 정착판(120)과 기계적으로 연결되도록 하게 된다.

이는 결국 위에서 살펴본 상부 덮개판(160), 정착판(120)의 하부에 구비되는 하부 덮개판(180)에 의한 거더의 연결에 의하여 이루어지게 된다.

구체적으로 살펴보면 정착판(120)의 상부면들이 함께 덮어지도록 상부 덮개판(160)이 설치되며, 하부면에는 하부 덮개판 또는 교량받침과 일체화 형성된 받침 상부플레이트(180)가 설치되며, 이러한 상부덮개판과 하부덮개판은 정착판과 고장력 볼트(B)와 너트(N)의 연결구(220)를 통해서 연결시키게 된다.

통상적으로 지점부에 거치되는 거더(110)와 거더(110) 사이 간격은 약 200 mm 이상이나, 본 발명을 적용하는 경우 정착판의 수직판(130)이 서로 접하여 연결 되기 때문에 지점부에서 거더(110)와 거더(110)를 더 밀착 시공할 수 있고, 추가로 상부덮개판과 하부덮개판에 의하여 서로 연속화된 거더의 경우 교각(200)상에는 교량 받침(300)을 1개만 설치해도 양 거더를 지지할 수 있으므로 되므로 종래 공법에 비하여 교각(200)의 코핑부 폭을 대폭 감소시킬 수 있어서 교각 공사비도 절감할 수 있는 장점이 있게 된다.

그리고 본 발명의 정착판 연결장치(100)는 도 5b에 도시한 바와 같이, 거더(110) 양쪽에 각각 설치된 정착판(120)의 수직부(130) 사이에 연결구(220) 및 연결 홀(132)을 이용하여 격벽부재(170)가 설치되도록 하게 된다.

상기 격벽부재(170)는 판재만으로 시공할 수 있으나 격벽부재(170)에 교축직각방향으로 휨모멘트가 발생할 수 있으므로 통상적인 I형강을 절단하여 사용하거나 강재 후판을 빌트 업(Built-up)으로 I형상이 되도록 제작 및 설치하는 것이 바람직하다.

통상적으로 단순지지로 제작된 PSC 거더(110)를 이용하여 다경간 교량 연속시공을 실시하는 경우, 지점부 연속구조의 구조적 불확실성에 대비하고 연속화 시공의 철근배근을 위한 작업공간 확보를 위하여 대단면을 갖는 콘크리트 격벽(21)을 시공하고 있으나, 본 발명의 정착판 연결장치(100) 즉, 정착판(120), 상부덮개판(160) 및 하부덮개판(180)을 이용하여 거더(110)의 완벽한 연속화를 달성할 수 있으므로, 격벽부재(170)의 단면을 거더(110) 지간내에 가설하는 가로보 수준으로 격벽부재 단면을 설계하여 가설할 수 있다.

따라서, 본 발명의 격벽부재(170)는 가로보 역할을 하면서도 종래 격벽의 기 능도 가지는 다중목적의 구성이라 할 수 있다.

이와 같은 상기 격벽부재(170)는 고강도 금속재질로 제작되며, 시공 후 외기에 노출되는 부재는 도장, 세라믹코팅, 또는 용융아연도금을 실시하여 부식을 방지하는 것이 바람직하다.

격벽부재(170)는 도 5b에 도시된 바와 같이, I형 강재로 시공할 수도 있으나, 강재를 절감하고 격벽 구조상세를 간략화시키기 위해서는 도 5c에 도시한 바와 같이, 'X' 형상을 갖는 브레이싱(172) 구조만으로 격벽부재(170)의 시공을 완료할 수 있다.

이와 같은 브레이싱(172) 구조에서도 부재는 도장, 세라믹코팅, 또는 용융아연도금을 실시하여 부식을 방지하는 것이 바람직하다.

이에 본 발명의 정착판 연결장치(100)는 앞에서 살펴본 것과 같이 먼저 서로 인접한 수직부(130)에 형성된 연결 홀(132)에 고장력 볼트(B)를 삽입하여 너트(N)로 체결하고,

상기 상부 연결부(140)의 연결 홀(142)과 상부 덮개판(160)의 연결 홀(162)들을 고장력 볼트(B)와 너트(N)로 체결하고,

하부 연결부(150)의 연결 홀(152)과 하부 덮개판(180)의 연결 홀(182)들을 고장력 볼트(B)와 너트(N)로 체결하여

최종 거더의 연속화 시공이 완성되게 된다.

나아가 도 5a에 도시한 바와 같이 하부덮개판(180)의 경우 거더 단부면 간의 거리를 일정거리 확보할 수 있도록 그 상면에는 돌출부(181)가 더 형성되도록 하여 거더의 수직판(130)을 서로 연결시키고, 도 5d에 도시한 바와 같이 상부덮개판(160)을 설치하기 전에,

상기 정착판(120)과 정착판(120) 사이에 형성되는 폐합 공간(P)에 무수축 그라우팅을 시공한 후 상부 연결부(140)와 결합시켜,

상기 폐합공간 내부에 위치한 긴장재(134), 쐐기(134b)의 부식이 방지될 수 있도록 하며, 상기 폐합 공간(P)에 무수축 그라우팅을 실시하는 경우 연속화 구조에 거더 길이방향으로 작용하는 압축력를 지지하는 효과도 발휘될 수 있게 된다.

나아가 위에서 살펴본 본 발명의 정착판 연결장치(100)의 제작 및 설치순서를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 정착판 연결장치(100)는 거더(110) 제작시, 거푸집(미 도시)에 매립되어 동시에 형성된다. 그리고 거더(110) 콘크리트 양생이 완료되면 정착판(120)의 중앙에 형성된 긴장재 삽입용 구멍(136)을 이용해서 긴장재(134)를 정착한다.

그 다음 거더(110)를 교각(200) 또는 교대에 거치하기 이전에 하부 덮개판(180)이 구비된 받침(300)을 교각(200) 또는 교대에 설치할 수도 있고, 후술할 방법으로 하부 덮개판(180)을 포함한 받침(300)을 일측 거더(110) 단부 하면에 미리 설치할 수도 있다.

이 과정에서 본 발명은 복수의 거더(110)를 서로 마주보게 교각(200)위에 거치하는데, 이때 강재로 제작된 격벽부재(170)를 서로 마주한 정착판(120)과 정착판(120) 사이에 삽입한다.

이와 같이 거더(110)의 교각(200) 거치가 완료되면 고장력 볼트(B)와 너 트(N)를 이용하여 정착판(120)의 수직부(130)들을 연결하고, 하부 덮개판(180)을 하부 연결부(150)와 강결시킨다. 그리고 정착판(120), 긴장재(134), 쐐기(134b)의 부식을 방지하기 위하여 정착판(120)과 정착판(120) 사이에 형성되는 폐합 공간(P)에 무수축 그라우팅을 시공한다.

다음으로 상부 덮개판(160)을 정착판(120)의 상부 연결부(140)에 고장력 볼트(B)와 너트(N)를 이용하여 결합시키고 연속화 시공을 완성한다.

이와 같이 연속화시공이 완료되면 후술할 바닥판 시공방법으로 거더(110) 상면에 거푸집을 설치한 후 철근(312)을 배근하고 바닥판(310) 콘크리트를 타설하여 교량 상부구조를 완성한다.

따라서 본 발명의 정착판 연결장치(100)를 적용하는 경우, 거더(110) 연속화 공정이후에 바로 바닥판(310) 시공 공정을 진행할 수 있어 공기가 크게 단축된다.

이하 도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 발명에 따른 정착판 연결장치(100)를 이용하여 지점부에서 작용하는 휨 정모멘트에 저항하는 연속화 시공방법을 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 연속화 시공방법은 지점부 거더(110) 상단을 앞서 설명한 본 발명의 정착판 연결장치(100)로서 연속화시키되, 거더(110) 단부 하단에는 하부 연결부(150)와 하부 덮개판 또는 교량받침(300)에 일체화 형성된 받침 상부플레이트(180)을 일체로 연결시키고 이를 이용하여 완벽한 연속화 구조를 제공한다.

본 발명의 정착판 연결장치(100)가 구비된 거더(110)를 교량에 거치하는 경우, 교각(200) 위에 교량받침(300)을 선시공하고 거더(110)를 거치할 수도 있으나, 거더(110)에는 긴장력이 도입되고, 콘크리트의 건조수축, 크리프의 영향으로 인한 거더(110)에 신축이 발생할 수가 있으며 제작오차로 인하여 설계도면과 시공상세 간에 차이가 발생할 수 있다.

따라서 도 6a에 도시한 바와 같이, 일측 거더(110)의 단부 하면에 구비된 하부 연결부(150)에 교량받침(300)을 교각(200) 거치 직전 또는 직전에 연결한 후, 교각(200) 상부에 형성된 받침면에 임시받침(330)을 통하여 임시로 거치한다.

그리고 교각(200)상에 미리형성된 받침 수용면에 무수축 몰타르(332) 또는 그라우팅을 앵커볼트(333) 주위에 실시하여 교량받침(300)을 시공할 수 있다.

이때 무수축 몰타르(332)가 양생되기 이전에 거치된 거더(110)를 지지할 수 있도록 높이 조절이 가능한 임시받침(330)을 설치하고, 받침(300)이 완성된 후 임시받침(330)을 제거할 수도 있는 것이다.

그리고 상기 거더(110)에 대향하도록 도 6b에 도시된 바와 같이 타측 거더(110)를 대향시키고, 교각(200) 거치가 완료되면 정착판(120)의 수직부(130) 사이에 격벽부재(170)를 설치하고, 연결구(220)의 고장력 볼트(B)와 너트(N)를 이용하여 정착판(120)의 수직부(130)들을 연결한다.

또한 하부 덮개판(180)을 이용하여 양측 거더(110)의 하부 연결부(150)와 강결시킨다. 그리고 상기 정착판(120), 긴장재(134), 쐐기(134b)의 부식을 방지하기 위하여 정착판(120)과 정착판(120) 사이에 형성되는 폐합 공간(P)(도 5d 참조)에 무수축 그라우팅을 시공한다.

다음으로 상부 덮개판(160)을 양측 거더(110)에 구비된 정착판(120)의 상부 연결부(140)에 고장력 볼트(B)와 너트(N)를 이용하여 결합시키고, 연속화 시공을 완성한다.

이와 같이 본 발명에 의하면 단순지지로 제작된 복수의 프리캐스트 거더(110)를 연결하는 경우, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 지점부 교량 받침(300)이 1개만 설치 될 수 있는 완벽한 연속구조가 제공될 수 있음을 알 수 있으며, 따라서 교각(200)의 코핑부 폭을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한 거더(110)의 지점부에는 수직응력, 파열응력 등 복잡한 응력이 발생하는데 정착판(120)의 하부 연결부(150)에 하부 덮개판(180)이 일체화 시공되어 거더(110) 단부에 형성되므로, 거더(110)에 집중되는 응력의 일부를 상기 정착판(120)이 부담할 수 있어서 응력집중에 의한 지점부 손상원인을 제거할 수 있다.

이와 같이 거더(110)가 교각(200) 위에 거치된 후, 양측 거더(110)가 정착판 연결장치(100)로 연결된 직후에는 거더(110) 자중은 거더(110)가 지지하고 있으므로 연속구조는 무응력 상태이며, 가로보 및 바닥판(310) 콘크리트가 타설된 직후부터 연속구조에는 휨 부모멘트가 작용한다.

따라서 본 발명의 정착판 연결장치(100), 상부 덮개판(160) 및 하부 덮개판(180)은 적어도 가로보, 바닥판(310) 시공하중, 포장, 방호울타리 자중을 지지할 수 있도록 설계하면 된다.

이는 후술할 방법에 의해서 바닥판(310)에 교축방향으로 철근(312)이 배근되므로 사용하중(활하중)에 의한 휨 부모멘트는 교축방향으로 배근되는 철근(312)이 지지하도록 설계하면 되기 때문이다.

경험적으로 거더(110) 자중을 제외한 상부구조 2차 고정하중(가로보, 바닥판(310), 포장, 방호울타리 자중)과 활하중의 비율은 대략 6:4이므로 본 발명의 정착판 연결장치(100)의 하중(휨모멘트) 분담율은 대략 60%정도로 설계하면 되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 정착판 연결장치(100)를 이용한 연속화 시공방법은 거더(110) 단부보강효과가 있으므로 통상적인 거더(110) 단부단면을 적용하더라도 지점부에 작용하는 거더(110) 축방향력과 전단력에 대해서는 안전하게 저항할 수 있는 것이다.

한편 도 7에 도시한 바와 같이, 교각(200)의 침하로 인하여 교각(200) 위 연속화 단면에 휨 정모멘트가 발생할 우려가 있는데 이에 대응시키기 위해서는 정착판(120)의 하부에 형성된 하부 연결부(150)들을 하부 덮개판(180)으로 서로 연결시키는 것이 구조적으로 바람직한 것이다.

반면에 앞서 기술한 종래의 연속화 시공방법, 즉 교축방향으로 바닥판(310)의 철근(312)을 배근하는 공법 및 지점부 거더(110) 상단에 긴장재(134)를 배치해서 연속화하는 종래의 공법들은 상기와 같이 교각(200)의 부등침하가 발생하는 경우에는, 격벽부재(170) 및 바닥판(310)에 휨 균열이 발생할 우려가 있지만, 본 발명에서는 하부 연결부(150)들을 하부 덮개판(180)으로 견고히 연결시켜 휨 모멘트에 대응하는 것이다.

도 8에는 본 발명의 정착판 연결장치(100)를 이용하여 지점부에서 거더(110)와 거더(110)를 교축 방향으로 연결하여 거더(110)를 연속화 시공한 후, 바닥판 시 공을 위한 거푸집을 설치하고 거더(110)의 상면 바닥판(310)에 교축방향 및 교축직각방향으로 철근(312)을 추가로 배근하고, 바닥판(310) 콘크리트를 타설 및 양생하여 PSC 거더교(400)가 완성된 단계가 도시되어 있다.

그리고 상부 덮개판(160)의 상단에는 다수의 스터드(S)를 시공하여 바닥판(310)과 거더(110)가 일체로 거동할 수 있도록 시공하는 것이 바람직하다.

또한 도 8에 도시한 바와 같이 격벽부재(170)의 상단에도 다수의 스터드를 설치 한 후, 격벽부재(170)의 상단에 바닥판(310)을 시공하고 격벽부재와 바닥판(310)을 일체화 거동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따르면 지점부 연속화 공정이 완료된 즉시 바닥판(310) 가설 공정을 연속하여 실시할 수 있으므로 종래 기술에 비하여 시공속도가 매우 빠르다.

도 9b를 참조하여 본 발명에 따른 사교 시공방법을 설명한다.

본 발명에 따른 정착판 연결장치(100)가 구비된 거더(110)를 사각에 대응하도록 교각(200) 위에 거치한 후 양측 정착판 연결장치(100) 사이에 사각에 대응하도록 제작된 격벽부재(170)을 삽입한 후 볼트와 너트로 구성되는 연결구를 체결하여 거더(110)를 연속화 시킨다. 상기한 실시 예에서 설명한 동일한 후속공정을 실시하여 교량을 완성한다.

따라서 본 발명에 의해서 가설되는 PSC 거더교(400)는 도 9a에 도시된 바와 같은 직선교와, 도 9b에 도시된 바와 같은 사교에 모두 효과적으로 적용가능하다.

도 10은 본 발명에 따른 정착판 연결장치(100)의 상부 연결부(140)와 상부 덮개 판(160)을 더욱 견고하게 연결시키기 위해서 정착판(120)의 상부 연결부(140) 상면에 연결구(220)의 다수의 볼트(B)를 수직방향으로 용접시켜 설치하고, 이에 대응하는 연결 홀(162)을 상부 덮개판(160)에 형성시켜 연결구(220)의 너트(N)로 연결하는 방법이 도시되어 있다.

뿐만 아니라 정착판(120)의 하부 연결부(150) 하면에 연결구(220)의 다수의 볼트(B)를 수직방향으로 하향 설치하고, 이에 대응하는 연결 홀(182)을 하부 덮개판(180)에 형성시켜 연결구(220)의 너트(N)로 연결할 수도 있다.

그리고 도 10에 도시한 본 발명의 정착판 연결장치(100)가 형성되는 거더 단부에는 보강단면이 생략되어 있음을 알 수 있다. 이는 거더 단부에 긴장재 긴장 및 정착으로 인하여 거더 길이방향으로 작용하는 압축력을 정착판 연결장치(100)의 수직부(130)가 지지할 수 있으므로 구조적인 손실없이도 통상적인 거더(1)에 형성되는 보강단면을 생략할 수 있는 것이다.

특히 본 발명에 따른 정착판 연결장치(100)의 수직부(130)에 형성되는 연결 홀(132)이 거더(110) 복부 양쪽에서 정착구(134a)에 더욱 가깝게 형성시킬 수 있으므로 일측 거더 긴장재와 타측 거더 긴장재를 더욱 효과적으로 연결시킬 수 있고, 수직부 정착판(130)의 폭과 두께를 더욱 감소시킬 수 있다는 것이다.

따라서 상기 실시 예에 따르면 다수의 연결구들을 정착판(120)에 형성이 가능하므로 고장력 볼트(B)의 직경을 감소시킬 수 있고, 더욱 견고한 연결구조가 제공된다.

이하 본 발명의 장점을 종래 기술들과 대비하여 설명하기로 한다.

먼저, 본 출원인에 의해서 선출원된 대한민국 특허출원 제10-2008-0083817호의 정착판 연결장치와 이를 이용한 피에스씨 거더교의 연속화 시공방법의 경우를 비교한다.

상기 종래의 기술은 수직부에 형성된 연결 홀만 이용하여 정착판을 연결하게 되므로 거더 거치 후 바닥판, 가로보, 방호울타리, 포장에 의한 고정하중과 차량에 활하중에 의해서 발생하는 휨 부모멘트에 대응할 수 있도록 연결하기 위해서는 정착판의 두께가 커지고 연결볼트의 직경 또한 커질 수밖에 없다.

그러나 본 발명의 경우 상부 덮개판(160)이 추가되므로 교축방향으로 정착판(120)의 연결을 견고히 할 수 있고, 수직부(130)의 단면을 크게 감소시킬 수 있다. 이와 같이 거더(110)의 연속화 연결에서 상부 덮개판(160)과 수직부(130)의 하중분담률을 각각 1/2 수준으로 설계하는 경우, 이론적으로 특허출원 제10-2008-0083817호에 비하여 수직부(130)의 두께를 약 1/2로 감소시킬 수 있는 것이다. 또한 본 발명에 따르면 거더(110) 단부에 통상적으로 형성되는 보강단면을 생략할 수 있기 때문에 수직부(130)의 폭을 대폭 절감시킬 수 있는 장점이 있다.

더욱이 본 발명은 수직부(130)에 연결하여 형성되는 상부 덮개판(160)으로 인하여 수직부(130)가 보강되므로 하중 작용시, 수직부(130)의 변형을 억제할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명의 연속화 시공방법은 양쪽 거더(110)에 형성된 정착판(120)의 상부 연결부(140)를 상부 덮개판(160)을 이용하여 동시에 연결하므로 연결부 성능이 크게 향상되는 것이 선출원과 대비되는 것이다.

더욱이 본 발명의 경우, 고장력 볼트(B)를 거더(110) 양쪽 측면, 상면, 그리로 하면으로 노출된 연결 홀(132)(142)(152)에서 체결하므로 선출원에 비하여 연결 작업공간 확보가 용이하여 시공성과 시공품질이 향상될 수 있다.

또한 본 발명은 정착판 연결장치(100)에 격벽부재가 동시에 형성되어 별도의 격벽 가설공정이 생략되어 특허출원 제10-2008-0083817호에 비하여 시공속도가 매우 빠른 것이 특징이다.

그리고 종래 기술에 따른 특허 10-499976호의 피씨강선 및 티형 강판을 이용한 프리스트레스트 철근콘크리트 및 이를 이용한 교량시공방법과, 특허 10-504266호의 상하부 플랜지에 강판을 사용한 프리스트레스트 스틸 철근콘크리트 빔 및 그 제작방법, 특허 10-566653호의 프리스트레스트 콘크리트 거더교의 중간 지점부 연속화 구조 및 연속화방법을 본 발명과 대비하여 설명한다.

상기 종래의 기술들은 지점부에 작용하는 부모멘트가 거더(110) 중앙부에 작용하는 휨 정모멘트 크기의 약 50 - 60% 수준으로서, 강판만으로 연속화시공하는 경우, 소요되는 강판의 크기가 커지고 많은 수량의 전단 연결재가 소요되며, 전단 연결재에 작용하는 응력으로 인하여 양측 거더 상단 콘크리트에 구조적으로 불리한 응력을 발생시키는 단점이 있다.

반면에 본 발명에서는 상부 덮개판(160)이 정착판(120)에 연속하여 형성되어 있으므로 긴장재(134), 정착구(134a), 정착판(120)으로부터 전달되는 인장력을 정착판(120)과 상부 덮개판(160)을 이용하여 저항하는 구조이므로 역학적으로 양측 거더(110)의 긴장재(134)를 기계적으로 연결하는 것이므로 많은 수량의 전단 연결 재의 설치없이도 구조적으로 효과적인 연결방법을 제공한다.

또한 상기 종래 기술은 거더를 강판으로 연결하기 직전에 별도로 콘크리트 격벽(21)의 일부를 시공하고 강판을 연결한 후 나머지 격벽부재를 시공함을 알 수 있다. 그러나 일단 강판이 연결된 후 그 하부에 콘크리트 격벽(21)을 시공하는 것은 시공성이 열악하고 강판 하부에 콘크리트를 밀실하게 타설할 수 없게 되어 품질확보가 곤란할 우려가 있다. 반면에 본 발명의 경우 별도의 격벽부재(170) 시공공정이 연속화공정에 포함되므로 시공속도가 빠르고 품질관리가 용이하다.

그리고 본 발명은 종래 기술인 특허 10-690395호의 프리스트레스 콘크리트 빔의 연속화 공법 및 특허 10-529518호의 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법에 비하여 그 구조가 안전하고 견고하다.

상기 종래 기술에서는 양측 거더를 지점부에 일정한 유격을 두고 거치한 후, 거더 양측단부 하단에 구비된 하부 연결부를 용접 등의 방법으로 서로 연결하고, 연결부 상면에 격벽부재를 타설하고 1개의 받침으로 연속지지 거더를 지지하는 구조를 시공함을 알 수 있다.

이와 같이 종래 기술은 구조적으로 상부구조의 자중은 물론 활하중에 의한 수직하중을 격벽(21)으로 지지하는 구조이나, 격벽부재는 거더를 교축직각 및 교축방향으로 연결하기 위해서 설치되며, 거더 단부에 작용하는 수직력에 저항하고자 형성되는 단면이 아니므로 구속철근을 배근하더라도 거더 단부에 작용하는 수직력을 안전하게 지지할 수 없기 때문에 지점부에 작용하는 수직력 및 휨 부모멘트에 의해서 거더와 격벽부재 콘크리트 사이에 균열이 발생할 우려가 있다.

만일 4개 거더로 구성되는 PSC 거더교에서 지간장이 30 m 거더의 지점부에 작용하는 수직력(지점반력)의 크기는 약 100 톤(1,000 kN)으로서, 후 시공된 격벽부재로 지점반력을 안전하게 지지할 수 있는 격벽부재 단면을 설계하기 어려운 것이다. 이는 종래 공법의 시공특성으로 인하여 지점부에서 거더와 거더를 교축방향으로 밀착 시공할 수 없기 때문이다.

그러나, 본 발명의 경우 양쪽 거더(110) 단부하단에 구비된 하부 연결부(150)가 수평방향으로는 하부 덮개판(180)을 이용하여 견고하게 연결되고, 하부 연결부(150)에 연장되어 수직방향으로 형성된 수직부(130)가 고장력 볼트(B)로 연결되므로 견고한 연결을 제공한다. 특히 본 발명을 실시하는 경우, 거더(110)와 거더(110)의 단부가 최소한의 유격, 대략 격벽부재(170)의 두께를 갖고 시공되므로 1개의 받침(300)을 시공하더라도 양측 거더(110)의 단부가 받침(300)에 의해서 직접 지지될 수 있으므로 상부구조로부터 전달되는 수직하중(전단력)을 본 발명의 연속화구조로 안전하게 지지하고 효과적으로 하부구조에 전달할 수 있는 것이다.

본 발명을 또 다른 종래 기술인 특허 10-565384호의 빔 연결부재와 강재가로보를 이용한 프리캐스트 피에스씨빔의 연속화 구조 및 이를 이용한 교량 시공방법을 대비하여 본 발명의 장점을 설명한다.

상기 종래 기술은 거더 양쪽 단부에 'ㄷ'자와 역'ㄷ'자 연결부재를 구비하고 연결부재를 포함하여 통상적인 정착구(미 도시)를 이용하여 긴장재를 정착하고, 연결부재의 내부에 콘크리트를 타설 한 후, 연결부재를 교축방향으로 관통하는 홈에 연속화 긴장재를 추가로 배치하고, 긴장력을 도입하여 교량 연속화를 달성한다.

따라서 상기 종래 기술은 연속화 지점부에 강재격벽부재를 형성하고 강재격벽부재를 이용하여 연속화 시공을 달성하므로, 거더 단부에 형성되는 폐합단면의 연결부재는 교축방향 부모멘트에 직접적으로 저항하는 것이 아니며, 연결부재는 연속화 구조에서 압축 블럭만으로 활용되므로 거더로부터 연장 정착되는 긴장재가 연결부재의 한쪽 또는 양쪽 측면에 정착된다고 하더라도 긴장재가 기계적인 방법으로 연결되는 것이 아님을 알 수 있다. 또한 받침의 형성방법에 있어서도 받침이 압축블럭을 지지하는 것이므로 수직 보강재 형성이 필요한 것이다.

반면에, 본 발명은 정착판(120)에 형성된 긴장재 정착구(134a)에 긴장재(134)를 직접 정착시키며, 거더(110)의 양쪽 단부에 정착된 정착판(120)과 정착판(120)을 기계적인 방법으로 직접을 연결하므로 긴장재(134)의 연속화가 가능한 것이며, 이에 추가하여 상부 덮개판(160) 및 하부 덮개판(180)을 상호 연결하므로써 교축방향으로 견고한 연속화 구조를 달성하고 있다.

또한 거더(110) 하면에 형성되는 받침(300)은 종래 기술과 같이 연결부재(압축블럭)를 지지하는 것이 아니고, 양쪽 거더(110)의 단부하단을 직접 지지하므로 상부구조로부터 전달되는 전단력을 안전하게 지지할 수 있는 것이다.

그리고 종래 기술인 특허 10-691743호의 정착구 고정 강판에 의한 PS 콘크리트 거더 정착단부의 안정화 공법을 대비하여 본 발명의 장점을 설명한다.

상기 종래의 기술은 거더의 단부를 둘러싸는 박스형 보강재와, 긴장재 정착구가 정착되는 고정강판이 구비되어 거더 단부의 응력교란 부위에 발생하는 응력에 효과적으로 저항하기 위한 공법을 제공한다.

그러나 이러한 종래의 기술은 지점에 거치후 양측 거더 단부에 형성된 고정강판을 상호 연결하지 아니하고, 고정강판 하부에 받침을 형성시키지 아니하므로 거더 연속화 공법이 아님을 알 수 있다. 따라서 상기 종래의 기술은 거더 정착단부의 안정화 공법에 국한되는 것이나 본 발명에서 제공되는 정착판 연결장치(100)와 연속화 시공방법은 상기 종래 기술과 마찬가지로 응력교란 부위의 보강은 물론, 거더(110)의 연속화 시공에 적용되는 것이다.

또한 앞서 기술한 바와 같이 종래에도 다단계 긴장을 통하여 PSC거더를 연속화 시공하는 공법이 적용되고는 있으나, 이 공법은 교량 유지관리시 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 다른 장점을 상기 종래의 다단계 긴장을 통한 연속화 공법에 대비하여 설명한다.

본 발명에 의해서 제작된 PSC 거더교(400)는 다수의 거더(110)로 구성 및 시공되므로 교량을 구성하는 거더(110) 중 일부 거더(110)가 노후화 등으로 인하여 교체할 필요가 있을 때, 바닥판(310)의 일부만 제거하면 연속화 시공된 거더(110)와 격벽부재(170)가 노출된다. 그리고 이와 같은 거더(110)와 격벽부재(170)는 고장력 볼트(B)로 연결되어 있으므로 연결부를 해체한 후, 해당 거더(110)만 교체가 가능하다는 것이다.

반면에 상기 종래의 다단계 긴장공법에 의한 연속화 공법에서는 연속화에 적용되는 2차 긴장재가 교축방향으로 거더에 연속으로 배치 및 긴장되어 있으므로 다경간 교량에서 1개 거더만 교체할 경우에 2차 긴장재 전체를 제거해야 하는 단점이 있는 것이다.

또한 본 발명의 정착판 연결장치 및 이를 이용한 PSC 거더의 연속화 시공방법은 구조적인 측면에서 단순지지로 제작된 거더(110)의 긴장재(134)를 기계적인 정착판 연결장치(100)로 완벽하게 연결하고, 연결부 시공 후 바닥판(310)이 시공되므로 지점부 바닥판(310)의 균열 발생원인이 근본적으로 제거되며, 거더(110)의 자중을 제외한 고정하중과 활하중에 의해 발생되는 지점부 부모멘트를 지지할 수 있어서 거더(110)의 형고 감소나 지간장의 증가가 가능하여 구조적인 효율성이 향상된다.

그리고 본 발명의 정착판 연결장치(100)는 정착판(120)을 구성하는 후판과, 고장력 볼트(B) 및 너트(N) 등 당해 업자가 현업에서 쉽게 확보할 수 있는 재료로 구성되고 대량생산이 가능한 구조이므로 재료 및 제작비용이 최소화되고, 시공방법이 간단하며 시공속도가 크게 향상되므로 노무비가 크게 절감되고 공기단축에 따른 공사비용 절감이 가능한 우수한 효과가 얻어진다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 구성부품들의 단순한 형상 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

도 1a, 도 1b, 도 1c는 종래의 기술에 따른 지점부 PSC 거더 연속화 공법을 도시한 설명도;

도 2a는 종래의 기술에 의한 거더의 보강단면을 도시한 평면도 및 정면도, 도 2b는 종래의 기술에 따른 지점부 PSC 거더 연속화 공법에서 거더의 상세 결합구조를 도시한 단면도;

도 3a, 도 3b는 본 발명에 따른 정착판 연결장치 및 정착판 연결장치가 구비된 거더의 측면도, 단부 평면도 및 정면도;

도 4a, 본 발명에 따른 정착판 연결장치에 구비된 정착판의 변형 방지용 수평 및 수직 보강재 실시 예 들을 도시한 상세도; 도 4b는 본 발명에 따른 정착판 연결장치 배면에 PC콘 설치방법을 도시한 상세도;

도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d는 본 발명에 따른 정착판 연결장치가 장착된 거더들을 교각상에 배치하고 서로 결합시켜 연속화시키는 구조를 도시한 단면도;

도 6a, 도 6b는 본 발명에 따른 정착판 연결장치를 이용하여 PSC 거더들을 교각 또는 교대 상에 거치하는 공법을 도시한 측면도;

도 7은 2경간 연속교량에서 교각의 부동침하가 일어난 상태를 도시한 측면도;

도 8은 본 발명에 따른 PSC 거더교의 연속화 시공방법으로 구축된 교량의 횡단면을 도시한 단면도;

도 9a, 도 9b는 본 발명에 따른 정착판 연결장치를 이용한 PSC 거더교의 연 속화 시공방법이 각각 직선교와 사교에 적용된 구조를 도시한 평면도;

도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 정착판 연결장치의 변형 실시 예 구조를 도시한 분해 사시도;

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1,110..... PSC 거더 10,200..... 교각

15,312.... 철근 20..... 콘크리트

30,310..... 바닥판 35..... 정착구

38..... 쉬스(Sheath) 40,134..... 긴장재

42,134a.... 정착구 50..... 보강단면

60..... 정착판 연결장치 65..... 수직판

70..... 정착판 80..... 교대 장치

100.... 정착판 연결장치 120..... 정착판

122.... 보강재 130.... 수직부

132,142,152,162,182.... 연결 홀 134.... 긴장재

136..... 구멍 138.... 홈

140.... 상부 연결부 150.... 하부 연결부

170..... 격벽부재 172.... 브레이싱

160.... 상부 덮개판 180..... 하부 덮개판

220..... 연결구 300..... 교량 받침

330.... 임시받침 332..... 무수축 몰타르

400.... PSC 거더교 B,N..... 볼트(또는 앵커볼트),너트

L0,L1,L2... 보강단면 길이 P..... 폐합 공간

Claims

다경간 연속교량의 상부구조를 연속화하는 장치에 있어서,

거더(110)의 단부에 일체로 형성되고, 상기 거더(110)의 중앙단면 복부 폭보다 큰 폭으로 이루어지며, 거더(110)의 단부에 수직방향으로 형성되는 수직부(130)와, 상기 수직부(130)의 상단에 거더 길이방향으로 형성되는 상부 연결부(140) 및 상기 수직부(130)의 하단에 거더 길이방향으로 형성되는 하부 연결부(150)를 구비하고, 상기 수직부(130)에는 상기 거더(110)의 양 외측에서 수직방향으로 다수의 연결 홀(132)이 관통 형성된 역'ㄷ'형 단면의 정착판(120); 및

상기 연결 홀(132)에 끼워져서 인접한 거더(110)의 정착판(120)들을 서로 일체로 연결시키는 고정볼트(B)와 너트(N)를 포함하는 연결구(220);를 포함하여 지점부에서 거더(110)들의 단부를 교축 방향으로 일체로 연결하되, 상기 정착판(120)은 인접한 거더(110)의 상단부를 서로 연결하여 지점부에 발생하는 휨 부모멘트를 지지하고, 인접한 거더(110)의 하단부를 서로 연결하여 지점부에 발생하는 휨 정모멘트를 지지하면서 거더(110)들을 연속화시키는 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제1항에 있어서, 상기 정착판(120)은 수직부(130), 상부 연결부(140) 및 하부 연결부(150)의 배면에는 스터드(S)가 돌출 형성되어 거더(110) 콘크리트와의 결합력을 증대시키고, 상기 수직부(130)에는 긴장재(134)의 설치를 위한 구멍(136)이 형성된 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제2항에 있어서, 상기 정착판(120)은 상부 연결부(140)의 연결 홀(142)에 연결구(220)를 통하여 결합되는 상부 덮개판(160)과, 하부 연결부(150)의 연결 홀(152)에 연결구(220)를 통하여 결합되는 하부 덮개판(180)을 포함하는 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제2항에 있어서, 상기 정착판(120)은 상부 연결부(140)의 상부에서 상향으로 돌출 형성된 연결 볼트(B)에 연결 홀(162)을 통하여 결합되는 상부 덮개판(160)과, 하부 연결부(150)의 하부에서 하향으로 돌출 형성된 연결 볼트(B)에 연결 홀(182)을 통하여 결합되는 하부 덮개판(180)을 포함하는 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 상부 덮개판(160)은 상부 연결부(140)의 폭에 일치하는 평판형 구조이고, 상기 하부 덮개판(180)은 하부 연결부(150)의 폭에 일치하는'ㅗ'형의 단면 구조로 이루어지며, 서로 인접한 정착판(120)의 사이에는 'I'형 단면의 격벽부재(170)가 배치되어 긴장재(134) 고정을 위한 쐐기(134b)의 장착 공간을 확보하고, 상기 격벽부재(170)는 도장, 세라믹코팅 또는 용융아연도금을 실시하여 부식을 방지하는 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제5항에 있어서, 상기 정착판(120)은 인접한 거더(110)의 사이에서'I'형 단면의 격벽부재(170)와 심 플레이트(미 도시)를 배치하여 긴장재(134) 고정을 위한 쐐기(134b)의 장착 공간을 확보한 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제5항에 있어서, 상기 하부 덮개판(180)은 그 하부에 교각 받침(300)이 위치되고, 상기 받침(300)은 교각(200)의 상부면에 앵커볼트(B)와 무수축 몰타르(332)로 고정된 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제1항에 있어서, 상기 정착판(120)은 수직부(130)의 후면에 수평 또는 수직 보강재(122)가 다수 형성되어 구조적으로 보강되고, 변형이 방지된 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제1항에 있어서, 상기 정착판(120)은 수직부(130)의 배면에 PC콘 크기로 홈(138)을 프레스 가공하여 긴장재(134) 및 쐐기(134b)가 정착되었을 때, 정착판(120) 바깥쪽으로 돌출하지 않도록 구성된 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
제5항에 있어서, 상기 격벽부재(170)는 인접한 거더(110)들을 잇는 브레이싱(172) 부재로 이루어진 것임을 특징으로 하는 정착판 연결장치.
다경간 연속교량의 상부구조를 연속화하는 방법에 있어서,

거더(110)의 단부에 일체로 형성되고, 상기 거더(110)의 중앙단면 복부 폭보다 큰 폭으로 이루어지며, 거더(110)의 단면에 수직방향으로 형성되는 수직부(130)와, 상기 수직부(130)의 상단에 거더 길이방향으로 형성되는 상부 연결부(140) 및 상기 수직부(130)의 하단에 거더 길이방향으로 형성되는 하부 연결부(150)를 구비하고, 상기 수직부(130)에는 상기 거더(110)의 양 외측에서 종방향으로 다수의 연결 홀(132)이 관통 형성된 역'ㄷ'형 단면의 정착판(120)을 PSC 거더(110) 제작시 거더(110) 한쪽 또는 양쪽 상단에 구비하고, 상기 정착판(120)에 긴장재(134)를 긴장 및 정착하는 단계;

상기 정착판(120)이 지점부에서 서로 마주보게 복수의 거더(110)를 교각(200) 위에 거치하는 단계;

상기 정착판(120)과 정착판(120) 사이에 강재로 제작된 격벽부재(170)를 삽입한 후, 정착판(120), 격벽부재(170)를 관통하는 연결 홀(132)에 볼트(B)를 삽입하고 너트(N)로 체결하여 연결구(220)로 거더(110)를 연속화하는 단계;

상기 정착판(120) 하부에 연장 형성되는 하부 연결부(150)에 받침(300)을 연결하는 단계; 및

상기 거더(110) 상부의 바닥판(310)에 철근(312)을 배근하고 바닥판(310)을 시공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PSC 거더교의 연속화 시공방법.
제11항에 있어서, 상기 정착판(120)을 연결구(220)로 연결하여 거더(110)를 연속화하는 단계는 상기 정착판(120)의 수직부(130)들을 연결구(220)로 연결하고, 하부 덮개판(180)을 하부 연결부(150)에 강결시킨 다음, 상기 정착판(120), 긴장재(134), 쐐기(134b)의 부식을 방지하기 위하여 정착판(120)과 정착판(120) 사이에 형성되는 폐합 공간(P)에 무수축 그라우팅을 시공하고, 상부 덮개판(160)을 정착판(120)의 상부 연결부(140)에 연결구(220)를 이용하여 결합시키는 것임을 특징으로 하는 PSC 거더교의 연속화 시공방법.
제11항에 있어서, 상기 정착판(120)의 하부에 연장 형성되는 하부 연결부(150)에 받침(300)을 연결하는 단계는 일측 거더(110)의 단부 하면에 구비된 하부 연결부(150)에 하부 덮개판(180)과 받침(300)을 교각(200) 거치 이전에 연결하고, 교각(200) 상부에 형성된 받침면에 임시받침(330)을 통하여 임시로 거치한 다음, 교각(200) 상에 무수축 몰타르(332) 또는 그라우팅을 실시하여 받침(300)을 고정하고, 상기 받침(300)이 완성된 후 임시받침(330)을 제거하는 것임을 특징으로 하는 PSC 거더교의 연속화 시공방법.