R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818TBIP-C111684-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 직선 및 곡선교량의 상부슬래브를 압출시공하기 위한 리프팅거푸집과 레일을 이용한 압출연장 600M급 압출가설장치 및 시공기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2016-04-27 ~ 2018-12-26 | |||||
| 연구책임자 | 진용상 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
15명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 443,000,000 원 기업 : 300,000,000 원 계 : 743,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 1,357,000,000 원 기업 : 910,000,000 원 계 : 2,267,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)지비텍이엔씨 | |||||
| 등록 발간번호 | R&D /16TBIP-C111685_01_000000 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
1. 상부슬래브의 국내외 시공현황 및 문제점: 강합성 교량에서 상부슬래브의 시공은 대부분의 경우 임시/영구 거푸집 또는 이동식 거푸집을 사용하거나 일부 프리캐스트 슬래브로 시공되고 있다. 기존의 상부슬래브 시공은 고교각에 설치된 강거더 위에서 작업이 이루어지므로 작업인원이 교량하부로 추락하는 사고가 빈번히 발생하고 있으며, 높은 공사비/공사기간 및 품질저하 문제가 발생하고 있다 : o 임시/영구 거푸집(temporary/left-in-place form): - 현장타설 콘크리트와의 접촉면에서 균열발생 야기 - 복합슬래브에 대한 설계규정 적용으로 인하여 슬래브 두께가 과도해짐 - 영구 거푸집 및 작업인원으로 인한 사하중 증가로 단면 휨강성 불리 - 고공에서의 작업으로 인한 추락사고 등 안전성 문제 발생 o 이동식 거푸집(movable shuttering system): - MSS 자중 및 가설장비에 의한 사하중 증가 문제 - 편심하중에 의한 비틀림 변형을 방지하기 위한 강골조의 추가 보강이 필요 - 콘크리트 주입을 위한 교량 하부공간의 접근로가 필요 - 거푸집 지지부재에 의하여 슬래브에 다수의 홀이 발생하는 등의 내구성 문제 o 프리캐스트 슬래브(precast slab segments): - 운반상의 장애로 인한 분할크기의 제한 - 다수의 시공이음으로 인한 종방향 텐던의 설치가 필요 - 지상 크레인을 이용하여 가설하는 경우 공사비가 더욱 증가 - 러시아와 같은 혹한의 국가에서 일부 적용 2. 시공대책 및 향후전망: o 시공대책 : 기존 시공방법의 안전성 문제를 해결하면서 경제적이고 시공에 유리한 신개념의 상부슬래브 시공방법의 개발이 필요하며, 상부슬래브를 압출하여 가설하는 방법은 기존 시공방법의 단점을 보완할 수 있는 최적의 대안이 될 것이다. o 향후전망 : 상부슬래브의 압출가설 연구는 국내외적으로 초기단계로서 개선의 여지가 많은 상태이며, 본 제안서의 연구내용에 대한 신속한 연구개발이 이루어진다면 강합성교량의 설계 및 시공분야의 세계적인 기술을 선도할 수 있을 것이다. 3. 연구개발의 기본개념: 본 연구개발의 기본개념인 상부슬래브 압출가설공법은 강합성교량의 시공시 상부슬래브를 교대후방에서 제작하고 기가설된 강거더 상부로 압출하여 가설하는 방법으로써, 압출가설용 상부슬래브의 제작기법, 제작된 상부슬래브를 압출가설하는 방법, 압출가설후 강거더 상부플랜지와의 합성방법 등과 같은 압출가설용 상부슬래브의 구조시스템에 대한 연구개발이 선행되어야 한다. [최종목표] 본 사업화의 최종목표는 시공상 안전성 문제를 해결하고, 빠른 시공 및 경제성향상을 추구할 수 있는 직선 및 곡선교량의 상부슬래브를 압출시공하기 위한 리프팅거푸집과 레일을 이용한 압출연장 600M급 압출가설장치 및 시공기술을 개발하는 것이다. 본 사업화 기술의 기본개념인 상부슬래브 압출가설공법은 강합성교량의 시공시 상부슬래브를 교대후방에서 제작하고 기가설된 강거더 상부로 압출하여 가설하는 방법으로써, 리프팅 폼 시스템, 추진장치, 가이드 레일, 슬래브 선단 선형 제어장치, 선단 풀링 시스템, 시공성/품질을 고려한 가이드터널 무수축몰탈 충진 등의 연구개발이 선행되어야 하며, 구체적인 개발과제의 세부목표는 다음과 같다. 1. Liftable Form System : 교량의 선형 및 편구배의 변화에 대응 가능한 폼 시스템 - 거푸집 세팅시 인상(lift up) 및 양생후 탈형 시 거푸집의 drag down 시 동일 속도로 작동하여야 프레임의 이탈 및 풀림을 방지하며, 시스템 전반에 비틀림 변형을 최소화 할 수 있고 내구성 및 작업효율 향상 - 슬래브 가이드 터널내 폼의 내구성, 정밀도, 작업효율 향상을 위한 설계 2. 압출 추진 장치 : 교폭 20m, 연장 580m, 마찰계수 0.25, 슬래브 최소두께 0.25m, 추진잭 8ea 배치시 추진잭당 소요축력 약 320tonf - 최대 축력과 작업효율을 고려, 추진잭의 단면 및 stroke 결정 - 추진잭의 슬래브 지점부 지압응력의 감소를 위한 spreader frame의 설계 - 추진잭의 단계별 추진후 셀프 이동 시스템(중량화 대형화로 인력 제어 불가) - 곡선 교량에서 곡선 내외측의 추진 속도 및 축력 제어 장치 3. 압출 가이드 레일 : 슬래브의 높이 및 선형을 제어하고 터널내 충진 후 스터드 볼트와 전단재 역할 - 레일의 마찰력 감소를 위한 대안 개발(소요 추진력 감소에 따른 슬래브 및 추진장비의 안정성 향상) - 레일 강재의 용접성 저하에 따른 거더와 레일의 Gap Plate의 디자인 및 합성기술 개발 - 레일의 선형 및 레벨의 정밀도 유지를 위한 시공기술 개발(적정 측정장비 및 시공방법) 4. 슬래브 추진 선형유지 제어 장치 : 가이드 레일에서 슬래브의 이탈 방지를 위한 안전 시스템 - 가능한 심플하고 소형화한 구조 - 측면 압력센서 또는 리미트 스위치, cctv설치 등으로 실시간 확인 및 제어 기능 탑재 5. 선단 풀링 시스템 : 슬래브 후면부 추진잭의 슬래브 지압점 지압응력 감소를 위해 선단에 설치한 인장 장치 - 풀링시스템의 슬래브 고정부의 응력분산 - 거더와의 고정 장치 - 추진잭과의 연동 및 축력, 속도 등의 밸런스 유지를 위한 제어 장치 개발 6. 시공성, 품질을 고려한 그라우팅 : 가이드 터널내 전단재(스터드볼트, 가이드레일)과 함께 무수축몰탈을 충진해 슬래브와 거더 합성 - 충진 완성도를 높이기 위해 가압이 필요하므로 거더와 터널의 접속부 보강공법 - 가압에 따른 선행작업(air vent, sealing, 충진재 선택) - 슬래브 제작시 가이드 터널내 탄성 seal재 선택 및 설치방안 [연구내용 및 범위] 본 연구개발의 기본개념인 상부슬래브 압출가설공법은 강합성교량의 시공시 상부슬래브를 교대후방에서 제작하고 기가설된 강거더 상부로 압출하여 가설하는 방법으로써, 세부과제별 연구개발의 주요내용은 다음과 같다: o 압출가설용 상부슬래브의 최적단면 설계 - 슬래브 거더합성 전단부를 고려한 단면설계- 단면 양단의 캔틸레버 구간의 안정 검토 - 보조장치의 제작 및 성능실험 - 설계도면 및 사양서 개발 o 슬래브 제작용 리프팅 거푸집 설계 제작 - 제작장 가동에 필요한 총괄 운용시스템 설계 - 리프팅 프레임 세부 설계 제작 - 리프팅 시스템 설계 및 제작 성능시험 - 전단부 터널거푸집의 설계 및 제작 가동시험 o 슬래브 추진 지점부 지압응력 저감 장비 설계 제작 - 지압응력 감소 장비 설계제작 및 성능검증실험 - 추진잭 선단부 spreader beam 설계 제작 - 일부구간 실물모형 제작 및 하중재하 시험 - 시험용 거더 설계, 제작 o 추진용 유압잭 설계, 제작 - 추진잭의 축력 및 Stroke를 고려한 설계, 제작 - 추진잭의 성능 인증(한국표준과학연구원) - 메인프레임 고정장치 지지력 검증 실험 - 제어장비의 설계 및 제작 및 성능검증실험 o 가이드 레일의 개발 및 설계, 시공 성능 검증 실험 - 마찰력 감소를 위한 소재 선정 및 제작 시험 - 각 단부의 마감 형상 결정 - 필라 플레이트의 형상 디자인 및 강도시험 - 시공기술 개발, 시공정밀도 검증 o 슬래브 선단 견인장치 개발 제작 - 견인장치 설계 제작 시험 (추진력의 50%) - 견인장치와 거더의 연결 시스템 개발 및 제작. 부착력 시험 - 인장 속도의 연동 제어기술 개발 및 성능시험 o 슬래브와 거더의 합성 기술의 개발 및 시험 - 거더와 슬래브의 합성 전단부에 그라우팅 씰의 소재 선정 및 시험 - 충진재의 선정 및 시공성 시험 - 그라우팅 시공기술의 개발 및 성능검증실험 o 실물모형 일행선으로 성능실험 - 현장시공조건을 적용한 실시공 모델 - 시공중 발생된 문제점 리스트 및 개선책 보완 - 강선삽입용 쉬스관 설치 방안 강구 - 최대 허용 추진축력까지 강선인장 재하 실험 o 슬래브 선단 선형유지 가이드 장비 개발 및 제작, 성능 시험 - 슬래브 선단의 수평응력 계산 - 붐의 그립과 거더의 응력변화에 대한 검토 - 슬래브 선단의 수평응력 계산슬래브 선단의 선형보정용 가이드 장비 개발 및 제작 성능시험 o 양행선 실물 모형 거더의 지상제작 및 최종 실물 모형 추진 시험 및 검증 실험 - 기존의 일행선의 지상거더에 일행선을 추가하여 양행선의 지상 거더 제작 - 현장 실시공이 가능하면 실시공으로 대체 - 최종 보고서 작성 제출 |
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| 색인어 | 한글 | 강합성교량 | 압출가설 | 상부슬래브 | 압출개구부 | 지지시스템 |
| 영문 | Composite bridge | Incremental launching | Concrete slab | Launch opening | Supporting system | |
| 최종보고서 | 2.최종보고서.pdf | |||||