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연결슬라브(link slab) 적용을 통한

장대교량 무조인트 시스템 도입 검토

설계처-2835

(2015.10.19)

1 검 토 배 경

□ 최근 개정된 도로교설계기준(한계상태설계법)은 이용자를

위한 주행성 향상 및 신축이음 최소화를 규정하고 있으며,

※ 붙 임 #1 관련 국내․외 기준 조사

□ 일반적인 교량에 설치되는 신축이음의 경우 누수로 인한 교량

내구성 저하, 유지관리성 및 주행성 측면에서 불리하여,

□ 연결슬라브(link slab) 공법 도입으로 평탄성이 우수하고,

누수 없는 장대교량을 실현하고자 함

2 신축이음 최소화 관련 기술 현황

□ 일체식/반일체식 교량(Intergral/Semi-Intergral Bridge)

◦ (개념) 신축이음 제거, 상부구조와 교대부를 일체로 구성

◦ (특징) 교량 연장(Max : 225m), 최대사각 등 적용성에 제한

일체식 교대 교량 반일체식 교대 교량

· 신축이음 및 교량받침 미설치 · 신축이음 미설치, 교량받침 설치

신축조절장치

신축조절장치

벽체교대

신축조절장치

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□ Slab Extention

◦ (개념) 슬래브를 교대 후면까지 연장 후 맹줄눈 설치

◦ (특징) 단경간 교량 중 고정단 교대에 적용

아스팔트 포장 콘크리트 포장

□ 다점 고정방식 설계

◦ (개념) 기둥연성 및 탄성받침의 전단강성 등을 이용한 변위 흡수

◦ (특징) 다경간 교량 신축이음 최소화를 위해 설계 적용

(기존) 신축이음에서 변위를 흡수하는 일점 고정방식

· 구조계산 간단, 설계 불확실

요인이 적다

· 신축이음 개수가 많아지고,

규격이 커짐

(개선) 기둥의 연성으로 변위를 흡수하는 다점 고정방식

· 구조계산 복잡, 설계 불확실

요인이 많다

· 신축이음 개수가 작아지며,

총 규격이 적어짐

※ 붙 임 #2 신축이음 최소화 관련 기술 요약본 참조

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3 문 제 점

□ 일체식(반일체식) 교대 교량은 연장에 제한적3)임

< 미국 Virginia DOT 매뉴얼 참조 >

- 일체식 교대 : 콘크리트교 150m 이하, 강교 90m 이하

- 반일체식 교대 : 콘크리트교 225m 이하, 강교 135m 이하

□ 다점 고정 방식 교량

◦ 교각부는 신축이음장치를 없앨 수 있으나,

◦ 교대부는 교각부의 신축량을 수용하는 신축이음장치 발생

완벽한 누수 방지는 교량 200m 내외로 제한적

4 개선방안 검토

□ (개념) 신축이음 최소화를 위해 연결슬라브 공법 도입

⇒ 반일체식 교대 교량과 융합으로 완전한 누수 방지 및

평탄성 우수 교량 가능

: 교대부(반일체식) + 교각부(연결슬래브 공법)

3) 현재 도로교통연구원에서 무조인트교량 연장 확대 위한 연구과제를 수행중임(무조인트교량

성능향상 및 기존교량 무조인트화 방안 연구)

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□ (특징) ① 반일체식 교대는 국내 다수 적용된 기술이며,

② 연결슬래브 공법은 구조적으로 단순교와 연속교의

중간 형태이나, 이용자 및 유지관리 관점에서는

연속교 장점을 갖음 : 평탄성 유리, 누수 예방

□ 연결슬래브 공법 적용성 검토

◦ 구조 개념도

◦ 재료(고연성 시멘트 복합체)의 이해

콘크리트에 발생하는 균열이 국부적으로 집중되는 단점을 개선한

재료로서 콘크리트에 소량의 합성섬유를 보강하여 콘크리트의 인성을

증가시켜, 콘크리트의 인장변형성능을 개선한 재료

◦ 고연성 시멘트 복합체의 변형률 특성

보통콘크리트 고연성 시멘트 복합체 비 고

0.01% 2.00~7.00% 200~700배 높은 연신율

변형성능 인장응력-변형 거동

※ 붙 임 #3 고연성 시멘트 재료 특성 참조

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◦ 구조계산 방법

ㅇ

※ 고연성 시멘트 복합체 연결슬래브 제원

① 설계 대상 교량 및 연결슬래브 제원(길이) 결정

② 활하중 최대 회전각 발생시 연결슬래브 작용모멘트 산정

③ 연결슬래브 저항모멘트 산정

④ 연결슬래브 인장변형 능력 검토

⑤ 활하중에 의한 연결슬래브 압축변형 능력 검토

※ 붙 임 #4 구조계산서 참조

□ 시험설계 결과 : 반일체식 교대 + 연결슬래브

◦ 대 상 : 광주~강진 7공구 갈동2교

◦ 제 원 : L = 550m(경간장 구성 : 11@50), PSC거더 계열

- 기계적 신축이음 없음

- 반일체식 교대 : 2개소(A1, A2) *토공부에 신축조절장치 설치

- 연결슬래브 : 10개소(P1~P10)

※ 붙 임 #5 자문의견 조치계획 참조

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5 적 용 방 안

◦ 건설 중 또는 유지관리 교량 연결슬라브 시험 시공 추진

◦ 광주~강진 실시설계 노선 교량에 2~3개소 시범 설계

: 반일체식 + 연결슬라브

◦ 연결슬라브 적용성 관련 연구과제 추진

: 콘크리트 재료 관련 검증시험, 공사시방서 및 품질기준 작성 등

* 도로교통연구원 연구과제 또는 새만금∼전주 노선 특별과업

※ 시험 시공 및 연구과제 결과 분석 후 확대 적용 여부 판단

6 기 대 효 과

□ 전 교량 무조인트화 가능(특수교량4) 등 일부 제외)

□ 경제성

◦ 시험설계 교량(L=550m) : 공사비 감 134백만원

◦ 단경간 교량(L=30m) : 공사비 감 6백만원

붙임 #1 : 관련 국내·외 기준 조사

#2 : 신축이음 최소화 관련 기술 요약본

#3 : 고연성 시멘트 재료 특성

#4 : 구조계산서 및 도면

#5 : 자문의견 검토 조치계획

#6 : 공사비 산출근거

4) PSC 박스 거더, 사장교, 현수교 등