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Ⅰ. 개 요

1. 교량의 구성요소는 크게 상부구조, 하부구조로 구분되고 교량의 형식은 상ㆍ하부구조가 일체로 그 기능을 발휘하는 것으로 서로간의 균형과 조화를 이루어야 한다.

2. 도로 노선 선정시 교량설계를 위한 고려가 되어야 하고 교량형식 선정시에는 형식별 특성을 고려하여 적합한 최적형식을 선정하여야 한다.

Ⅱ. 교량의 형식 선정시 고려할 사항

1. 기존의 주변도로 및 시설물과의 연계성을 충분히 고려할 것

2. 안전성ㆍ시공성ㆍ경제성을 최대한 고려할 것

3. 주변환경의 영향을 적게하는 환경친화적 교량형식 고려

4. 자동차 주행의 안정성 및 쾌적성을 고려한 상로교 형식과 신축이음장치가 적은 연속교 형식 고려

5. 도심지에 가설되는 교량은 주위의 경관과 조화를 이루는 미적효과도 중요하게 고려

6. 교량의 설계ㆍ시공ㆍ유지관리 표준화로 효율성 증대 고려

Ⅲ. 교량의 상부구조

1. 상부구조형식의 분류

1) 교량의 상부구조는 자동차의 안전하고 쾌적한 주행, 하부공간의 지장물등 제약 조건과 경제성 및 미관을 고려해서 결정해야 한다.

2) 사용재료에 따른 분류 - 강교, 콘크리트교(철근, PS)

지지형태에 따른 분류 - 단순교, 연속교, Gerber교

교면위치에 따른 분류 - 상로교, 하로교, 중로교, 2층교

구조형태에 따른 분류 - 거더교, Truss, Arch, 라멘교, 사장교, 현수교

PSC의 가설공법에 따른 분류 - FSM, FCM, ILM, MSS, Precast

2. 사용재료에 의한 분류

1) 강교 : 장경간의 교량을 단기간내 가설, 지반조건 및 가설조건이 나쁜곳에 가설가능

① 특징

ㄱ) 부재가 얇아 압축부재나 휨부재의 좌굴에 유의

ㄴ) 강성이 작아 진동하기 쉽다.

ㄷ) 변형이 쉬우므로 과하중에 유의

ㄹ) 부식이 쉬워 유지점검시 유의

② 형식

I형 거더, Box형 거더, 트러스, 아치, 사장교, 현수교 등

2) 콘크리트교 : 단경간의 교량에서 장경간까지 가설이 가능

① 특징

ㄱ) PS교의 경우 장경간 시공이 가능

- 지형 및 시공조건에 따른 시공법 개발 적용

ㄴ) 철근 콘크리트교는 20m 이내의 단경간에 적용

② 형식

ㄱ) 철근 콘크리트교 : 슬래브교, 중공 슬래브교, T형 거더교

ㄴ) PS 콘크리트교 : I형 거더교, 박스 거더교

3. 지지형태에 의한 분류

1) 단순교

① 주거더를 단순보로 지지하는 형식

② 고정단과 가동단으로 구성

2) 연속교

① 주거더를 2경간 이상으로 연속시킨 교량

② 단순교와 비교

ㄱ) 최대 휨모멘트가 작아 단면을 줄일 수 있다.

ㄴ) 거더의 높이를 낮게 할 수 있다.

ㄷ) 지진시 낙교의 위험이 적다.

ㄹ) 신축이음이 적어 유지보수 및 주행성이 좋다

ㅁ) 부모멘트에 의한 보강이 필요하다.

ㅂ) 지점부등 침하시 응력 발생

3) Gerber교

① 연속교의 중간에 힌지를 삽입 정정구조의 형태로한 교량

② 특징

ㄱ) 휨모멘트가 연속거더와 유사

ㄴ) 지점부등 침하에 의한 응력 미발생

ㄷ) 힌지부의 구조적 약점, 진동하기 쉬운 구조

4. 구조형태에 의한 분류

1) 형교 : 주형을 수평방향으로 가설

① 강판형교(Plate Girder)

② box형교

③ Slab교

④ T형교

⑤ PSC I형교

2) Truss교 : 주형 대신 Truss사용

① Howe Truss

② Pratt Truss

③ K - Truss

④ Warren Truss

3) Arch교 : 곡형 또는 곡Truss를 위로 볼록하게 한 형태

① Tied Arch

② Langer Arch

③ Nielsen Arch

4) Rahmen교 : 상부구조와 하부구조가 일체가 되게 가설

5) 현수교 : 양안에 주탑을 세워 케이블을 설치하고 교량의 상판을지지

① 장대지간 가설에 유리하고, 미관이 양호하나 내풍성이 약함

② 구성요소 : 탑, 케이블, 행거, 정착장치등

③ 적용사례 : 남해대교, 영종대교

6) 사장교 : 주탑에서 경사방향으로 설치된 케이블로 교량의 상판을지지

① 장대지간 가설에 유리하고 외관이 미려하나 내진, 내풍성에 약함

② 형식 : 방사형, 평행형, 다케이블 등

③ 적용사례 : 서해대교

Ⅳ. 교량 하부구조

1. 하부공의 분류

교량의 하부공은 지승아래에서 기초지반까지를 말하며, 하부공의 기능은 상부구조에서 전달된 하중을 기초지반에 안전하게 전달하는 것으로 다음과 같이 분류한다.

2. 기초공

1) 기초공 선정 절차

2) 직접기초

연직력은 저면반력, 수평력은 저면의 전단저항과 측면반력으로지지

① 특징

ㄱ) 지지층이 얕고(약 5m 이하) 지하수위가 낮고 배수처리 가능시 적용

ㄴ) 세굴의 우려가 없고, 지반이 좋아 부등침하의 우려가 없는 경우 적용

② 형식

ㄱ) 독립 Footing, 연속 Footing, 복합 Footing, 전면 Mat 기초

3) 말뚝기초

연직력은 말뚝과 지반의 마찰력과 선단지지로, 수평력은 말뚝의 휨강성으로 저항

① 특징

ㄱ) 기성말뚝

- 지지층의 깊이 및 상재하중이 제한된 경우

- 재료수급 및 시공이 간단

- 필요에 따라 절단 및 연장이 용이

ㄴ) 현장타설말뚝

- 소음 및 진동이 적고 대구경 말뚝 시공이 가능

- 지지층의 상태에 따른 공법선정이 가능

- 시공심도를 깊게 할 수 있고, 대형 구조물 축조가 가능

② 형식

ㄱ) 기성말뚝 : RC말뚝, PSC말뚝, 강말뚝

ㄴ) 현장타설말뚝 :

4) 케이슨 기초 : 수평력은 케이슨과 지반의 마찰과 저면의 전단저항으로 수직력은 지반의 지지력으로 저항

① 특징

ㄱ) 깊은 기초에서 가장 확실한 기초 공법

ㄴ) 수심이 깊은 곳에 적합

ㄷ) 횡력에 대한 저항이 크므로 대형 구조물에 적합

ㄹ) 공사비가 비싸고 시공속도가 늦다.

② 형식

ㄱ) Open caisson - 육상에서 제작 내부토사를 굴착하면서 소요의 지지층에 설치

ㄴ) Pneumatic caisson - 압축공기를 보내면서 인력으로 굴착 소요의 지지층에 설치

ㄷ) Box caisson - 육상에서 제작, 수중으로 이동 caisson 내부에 물을 채워 설치

3. 구체공

1) 교대공 : 상부에 작용하는 하중 및 토압에 의한 측압을 받으므로 전도, 활동, 지지력에 대해 안정해야 한다.

① 형식 : 중력식, 반중력식, 역T형, 부벽식, Box형 등

2) 교각공 : 상부에 작용하는 하중을 안전하게 기초에 전달하고 유수방해가 적으며, 세굴에 안전하고 내구적이어야 한다.

① 형식 : 주식, 라멘식, 벽식

Ⅴ. 결론

교통량의 증가, 차량의 대형화 및 주량화 추세에 맞는 교량의 형식이 선정되어야 하며

1. 도로선형을 감안해서 교량의 위치를 선정하고

2. 주변환경과 조화있는 형식 결정

3. 사용성 검토

4. 시공성 및 경제성, 주행성의 고려

5. 첨단 시공기술의 도입

6. 장래 유지관리 측면등을 고려해야 한다.

Ⅰ. 개 요

1. 도로교에 일반적으로 많이 사용되는 교량의 상부구조 형식에 대한분류

- 철근 콘크리트교 : SLAB교, T형교

- PC 교 : I형교, 박스거더교

- 강 교 : I형교, 박스거더교, 트러스교, 아치교, 현수교, 사장교

2. 지지조건에 따른 분류 : 단순교, 연속교, Gerber교

Ⅱ. 상부형식에 따른 분류

1. SLAB 교

가. 교량형식중 보의 높이가 가장 낮아 형하공간의 영향을 받는 곳에 적합

나. 자중이 무거워 단지간에 적용

다. 자중의 문제점을 해결한 유공 SIAB가 PC 또는 RC에서 많이 사용

라. 유공 SLAB는 단면이 Slender하고 경간장 20M까지 적용가능

2. RC T형교

가. 바닥편과 철근콘크리트보를 일체로 타설하여 합성으로 작용시키는 형식

나. 단순교일경우 경간 10-25M, 연속교의경우 20-30M 적용

다. 시공복잡하고 공사비 많이 소요

라. 과거에는 많이 사용하였으나 PC교의 출현으로 최근에는 잘 사용치 않음

3. PC I형교

가. PC로서 I형 거더를 설치하여 만든 형식

나. 형하고가 비교적 높고 경간장이 20-40M에 적용

다. 구조적으로 횡방향강성이 작으나 비교적 가벼워 가설이 용이

라. 주형 및 바닥판 시공시 동바리 없이 경제적이고 공기도 비교적 짧아 시공성 우수

마. 형하공간 제한받는 곳에 부적합

4. Plate Girder교(강 I형교)

가. 강교에서 합성거더로 많이 사용

나. 인장력에 강한 강재 + 압축력에 강한 콘크리트를 결합 이상화 시킨것

다. 가설이 쉽고 단면을 줄일수 있음

라. 부재가 얇고 가벼우므로 좌굴에 유의하여야 함.

마. 단면이 구조상 단순하여 응력상태가 복잡하지 않으며 유지관리가 용이

5. Box Girder

가. 휨강성과 비틀림강성이 크므로 장경간의 교량에 적합

나. 폐합단면으로 미관 우수

다. 최근 콘크리트 Box Girder가 많이 사용됨

라. 적용지간 : ILM 20-60m, MSS 30-60m, FCM 60-250m, PC Segment 40-100m

6. Arch 교

가. 외관이 우아하고 아름답다

나. 최적설계시 재료량을 줄일 수 있어 경제적이다

다. 수평반력이 작용되므로 기초지반이 양호한 곳이 가설

라. 도로교에서는 양단을 강결한 Tied Arch를 많이 사용

7. Rahmen 교

가. 양단을 강결한 부정정 교량

나. 단순미

다. 수평반력때문에 기초지반이 좋은 곳에 가설 바람직

라. 우각부의 집중응력에 유의해야 함.

8. 사장교(Cable Staged Bridge)

가. 주탑에서 늘어뜨린 Cable에 의해 인장지지되는 교량

나. 외관이 아릅답고 경간장 400m까지 적용 가능

다. 내풍 안전성에 유의

라. Cable의 형상에 따라 방사형, Half형(평형형), Fan형이 있음

9. 현수교

가. 바닥틀을 Hanger와 Anchor Block을 통해 Tower에서 지지하는 교량형식

나. 횡하중에 의한 모멘트에 약하므로 보강형 Truss를 사용하여 변형과 진동 방지

다. 외형이 수려하며 형하공간이 충분한 장점

라. 경간장이 40m 이상인 경우 사장교 형식보다 경제적

10. Truss 교

가. 축방향 인장대와 압축재를 조합 휨에 저항하는 구조

나. 짧고 가벼운 부재의 조합으로 구조해석이 간편

다. 연속교, Gerber교로 할 수 있다

라. 설계시는 전체의 좌굴 및 진동에 유의

Ⅲ. 지지방식에 따른 분류

1. 단순교

가. 장 점

1) 제작시공시 변형에 대한 영향이 적다

2) 단순보의 형식

3) 응력분포가 간단하며 설계가 쉽다

4) 구조역학상 부등침하에 유리

나. 단 점

1) 연속교에 비해 Girder높이가 커진다

2) 각경간의 이음부마다 신축장치가 필요

3) 사용성이 낮고 보수가 많다

4) 한 교각에 두개의 받침을 설치해야 한다.

2. 연속교

가. 장 점

1) 단면이나 Girder높이가 작아 경제적이다

2) 중간에 받침이 하나로 교각폭을 줄일 수 있다

3) 연속구조로 지진시 낙교가 작다

4) 신축장치가 적어 주행성 및 유지보수가 유리

나. 단 점

1) 중앙지점에 부모멘트에 대하여 보강해야 함

2) 지진시 교축방향에 대한 고정슈의 응력검토 필요

3) 지진이나 부등침하시 큰 응력 발생

4) 기설이나 시공시 정확하지 않으면 Girder에 불리하게 작용

3. Gerber교

가. 장 점

1) 휨 모멘트는 연속구조와 유사하게 작용하여 단순교에 비하여 경제적

2) 부등침하의 영향이 적다

나. 단 점

1) 진동이 크다

2) 힌지점에 구조적 약점

Ⅳ. 결 론

1. 강교보다 콘크리트교가 유지관리상 바람직

2. 경제성에 너무 치우치지 말고 미관을 고려한 형식선정 필요

3. 현수교, 사장교 늘어날 전망

4. 주행의 쾌적성을 고려하여 연속교나 라멘형식 검토.