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제안 방법
- 호남 고속철도사업의 대표적인 랜드마크 교량인 금강교는 설계단계에서 주경간장 130 m의 장지간장에 부피감이 있고 부드러운 곡선미를 가지는 독창적이며 구조안정성이 우수한 2중리브 닐슨 아치교로 계획하였다<;그림 1>.
- 이에 따라 금강교는 P1 ∼ A2지점에 7 m ∼ 14 m의 종방향 활동 체결구(ZLR)을 적용하고 나머지 교량 구간에 종저항력 감소 체결구(RLR)을 적용하여 장대레일의 축력에 대한 안전성을 확보하였다.
- 주경간은 2중리브 계획으로 상부구조 강성 및 동적 안전성이 증대되어 장경간 교량이 가능하였고, 닐슨아치형 케이블 배치로 활하중에 대한 처짐을 감소시켰다. 또한 Basket Handle식 횡단계획으로 면외방향 강성을 증대시켜 횡하중에 대한 구조효율성을 증대하였으며, 케이블 정착구의 경우 아치리브측은 PIN방식, 보강형 측은 정착방식을 적용하여 미관과 유지관리를 동시에 고려하였다. 케이블은 미관 및 내구성이 우수한 PWS 방식을 적용하였다.
- 또한 Basket Handle식 횡단계획으로 면외방향 강성을 증대시켜 횡하중에 대한 구조효율성을 증대하였으며, 케이블 정착구의 경우 아치리브측은 PIN방식, 보강형 측은 정착방식을 적용하여 미관과 유지관리를 동시에 고려하였다. 케이블은 미관 및 내구성이 우수한 PWS 방식을 적용하였다. 적용된 소선수는 케이블이 받는 하중에 따라 61, 73, 85 가닥을 사용하였으며 최대 1,669 kN의 힘을 받는다<그림 2>.
- 또한 대규모 코핑폼의 타설 과정에서 타설에 따른 편심하중을 최소화하여 가시설 구조물의 안전성을 확보하고자 켄틸레버부에 설치되는 가설벤트에 4개의 하중계를 설치하여 하중변화를 지속적으로 계측함으로써 타설단계 및 양생기간 동안 코핑폼과 가설벤트의 안전성을 확인하였다. 타설시 가설벤트에 작용하는 하중은 <그림 5>에 나타낸 바와 같이 평균 34톤이고, 콘크리트가 강도를 발현하면서 22톤으로 감소함을 알 수 있었다.
- 대규모 코핑 구조물의 콘크리트 타설 이후, 수화열에 의한 온도균열 제어를 위해 수화열 해석을 수행하여 거푸집 존치기간 등을 결정하였으며, 구조물 내부의 실제 온도계측 결과와 해석 값과의 비교를 통해 구조물의 품질관리기준을 설정하였다<그림6 ∼ 7>.
- 특별히 아치교의 가설은 시공사례가 많고 안전성확보가 용이한 가설벤트와 크레인을 이용하는 방법이 적용되며, 축도로 확보된 부지에서 조립 및 가설작업이 진행될 예정이다<그림 9>. 접속교량인 소수주형교는 당초 대블럭 일괄가설로 계획하였으나 소수주형교의 특성상 가설 도중 전도의 위험이 높아 일부 구간에 벤트를 적용하여 먼저 시공한 후 이를 안전한 지점으로 활용하여 나머지 블록을 설치하는 방법으로 변경하여 시공할 계획이다.
- 원안설계에서는 강봉을 수직 배치한 타이드 아치형태였으나 구조적인 측면을 강조하기 위하여 대안설계 단계에서 강봉 대신 케이블을 적용한 닐슨 아치교로 변경함으로써 교량의 강성을 증가시켰다.
대상 데이터
- 전체 노선은 토공 1,487 m, 교량 2,270 m, 터널 6,207 m 등 총 9,964 m로 이루어져 있으며, 대표 교량인 금강교는 3경간 닐슨 아치교(85 m + 130 m + 85 m = 300 m) 와 소수주거더 접속교량(70 m × 5 = 350 m)으로 구성되며 철도교량의 특성상 단경간으로 구성되었다.
- 케이블은 미관 및 내구성이 우수한 PWS 방식을 적용하였다. 적용된 소선수는 케이블이 받는 하중에 따라 61, 73, 85 가닥을 사용하였으며 최대 1,669 kN의 힘을 받는다<;그림 2>.
- 8 m로 감소). 또한 하천설계 기준에 부합되는 최소 경간장 확보를 위해 70 m 경간장으로 구성하였다.
- 국가 하천인 금강을 횡단하는 금강교의 시공은 하천공사를 감안한 갈수기 시공 및 이를 반영한 가교시공과 세밀한 가축도 계획이 필수적이다. 금강교 하부구조물의 기초는 지지층의 심도에따라 깊이 6 m 내외에 연암층이 위치하는 유심부에서는 직접기초(길이 = 15 m, 폭 = 15 m, 높이 = 3.5 m)를 적용하였으며, 연암층이 깊이 위치하는 둔치부는 현장타설말뚝(D = 2,000 mm, 8본)을 적용하였다. 유심부 통과구간에 설치되는 가교는 프리스트레싱을 도입한 복합거더공법 장견간(L = 27 m) 가교를 적용하였고 홍수기 수리영향검토를 반영한 최고수위 E.
- 5 m)를 적용하였으며, 연암층이 깊이 위치하는 둔치부는 현장타설말뚝(D = 2,000 mm, 8본)을 적용하였다. 유심부 통과구간에 설치되는 가교는 프리스트레싱을 도입한 복합거더공법 장견간(L = 27 m) 가교를 적용하였고 홍수기 수리영향검토를 반영한 최고수위 E.L.14.01 m보다 4.3 m 여유고를 확보하였다. 또한, 직접기초의 시공을 위한 가시설은 엄지말뚝과 쉬트파일을 복합하여 적용함으로써, 암반층 시공성을 향상시키고 기초 터파기 공사기간 동안 작업자의 안전을 확보하도록 도모하였다.
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