中國의 교량-도로교량
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中國의 교량-도로교량
  • 오세원 기자
  • 승인 2009.11.24 15:09
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해상접속교의 기술정책…대형화, 사전제작화, 기계화21세기 초 철강아치교, 강재콘크리트혼합식 아치교 발전중국공정사는 교량건설의 “황금시기”를 맞이해 신구조, 신자재, 신공법, 신설비의 기술로 과학적인 창조와 진보를 이룩하고 있으며 세계 각국의 교량산업계와 협력해 새로운 세기에 전 세계 최대규모의 도로교량 건설입무의 도전을 맞이하고 있다.
● 해상장대교세기 초기에 동해대교와 항주만대교가 차례로 착공해 중국 해상장대교 건설의 서막을 열었다.
전자는 32.5km에 달하고 후자는 36km에 달한다.
두 개는 모두 6차도 고속도로표준건설에 따라 설계했으며 설계기준기간은 100년이다.
동해대교는 항주만입구에 위치하며 상해 호조항(芦潮港)과 양산(洋山深水港)을 연결하고 해상길이는 25.5km이며 해상시공환경은 열악했다.
항주만대교는 영파에서 상해에 이르고 육지단축거리는 120km이다.
교량위치는 세계 3대 조수가 강한 곳 중 하나인 항주만 내에 있으며 교량이 위치하고 있는 곳의 최고 수위는 4.94m이고 최대 조차는 7.4m이며 밀물은 5.16m/s이고 유량이 복잡하다.
뿐만 아니라 진흙, 해저운동이 복잡다단하고 태풍의 침습이 빈번하다.
교량 위치 지질은 제4계 퇴적층이며 두 다리 모두 말뚝기초를 채택하여 총량은 1,800근에 달한다.
교량 말뚝을 박는 배는 해상에서 PHC말뚝, 강관말뚝,해상 플랫폼에서 시공했다.
강관말뚝은 수량이 많고 직경이 길며 길이가 길고 중량이 큰 점이 특징이다.
시공 기간 중 강관말뚝은 약 1만1,000개가 사용되었고, 강관말뚝의 직경은 1.6, 1.5m이며 말뚝길이는 90m에 가깝고 가장 무거운 무게는 68톤이다.
교량길이의 90% 이상을 차지하는 해중접속교는 “대형화, 사전제작화, 기계화”의 기술정책에 따라 공장에서 전체 박스 거더 사전 제작, 대형기계 운송 등의 방식을 채택했다.
1,600톤의 track bridge erector 및 플랜트는 거더운반과 가설공법을 실현시켰고, 2,500톤, 3,000톤의 해상 운반함으로 가설공법을 실시했다.
이러한 새로운 연구제작의 전용설비는 해중 50m, 60m, 70m의 경간 박스 거더의 문제를 해결해 주었다.
두 교량의 주, 부 교량은 400여m와 300여m 경간의 사장교를 채택했으며 몇 군데는 백미터 이상 경간의 연속교을 채택했다.
콘크리트 구조의 내구성을 향상시키기 위하여 한편으로는 (저강도의 조기 신장공법)을 채택해 체적이 큰 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더의 균열을 억제했다.
다른 한편으로는 연구개발한 고성능 해공콘크리트를 수중구조에 응용했다.
두 교량의 공정은 힘들었고 작업량도 실로 엄청났다.
동해대교공정건설은 3년 반이 걸렸고, 항주만대교공정는 5년 반이 걸렸다.
그 외에도 주산연도공정의 금당대교(金塘大橋)(총길이 18.5km)는 이미 연결되었고 29km의 청도해만대교(靑島海灣大橋)는 현재 건설 중에 있다.
● 형 교프리스트레스트 콘크리트 연속거더와 연속강구조교량은 광범위하게 응용되고 있다.
20세기에 프리스트레스트 콘크리트 연속거더의 중앙경간장은 165m과 프리스트레스트 콘크리트 연속강구조교량 중앙경간장은 270m에 달한다.
프리스트레스트 콘크리트 연속강구조교량은 150~300m 경간의 상용교형으로 이미 경간 200m이상의 이러한 교량은 55기가 있다.
최근 건설에 착공한 산간지역과 골짜기 지역의 고속도로 공정 중 100m 이상 고교각의 중앙경간장 프리스트레스트교량은 거의 10기에 가깝다.
작년에 완공된 소통대교보항도교는 중국에서 경간이 2번째인 프리스트레스트 콘크리트 연속강구조교량으로 경간 배치는 140+268+140m이며 6차도로 고속도로교이다.
대경간프리스트레스트 콘크리트형교의 웹플래이트 균열 등이 빈발하는 현상을 해결하기 위하여 새로 건설되는 교량에는 상응하는 기술적 조치를 취했다.
수직프리스트레스트는 강선을 채택, 철근을 대체하거나 예비했다.
플라스틱 파문관과 진공흡입공법을 사용, 파이프 시공의 정밀도를 향상했다.
일반 철강함량을 증가해 균열방지철강을 설치했다.
박스 거더 세그먼트의 시공공기를 제어하여 조기에 과대한 수축 손실의 발생을 방지했다.
계산 과정 중 콘크리트가 천천히 변하는 특징 등을 충분히 고려했다.
이와 동시에 스팬 중에 10% 정도의 예비케이블을 설치, 교량운영단계가 필요에 따라 사용하도록 했다.
중경석판파대교의 복교 과정과 구교량과의 조화를 위해 형교 중앙경간장은 330m에 달하고 연속적인 강구조조합체(경간배치가 86.5+4×138+330+132.5m이며, 단방향 4차선도이고,총넓이는 19m이다)를 선용했다.
중앙경간장중부의 103m에 강박스 거더(무게 1,300톤)을 사용해 공장에서 제작하고 전체 운수와 설치는 양쪽 각 111m의 프리스트레스트 콘크리트의 뻗어나온 부분은 강력한 강재콘크리트 접합(각 2.5m 길이)으로 철강구조체계를 연결했다.
이러한 강일혼합구조는 연속강구조교량의 사용범위를 확대하고 300m전후의 경간범위의 경쟁력을 제고 할 것이다.
이 교량은 연속강구조교량의 경간부분의 세계적인 기록을 창조했다.
● 아치교중국현대 아치교기술은 부단히 발전해 20세기 중 여러 Spanning capacity 기록을 창조했다.
석홍교 146m(산서단하교, 2000년), 콘크리트 콘크리트아치교312m(1998年), 트러스아치교330m(1995年), 강관콘크리트아치교360m(2000年)와 거더식 아치교 420m(1997年) 등이다.
21세기 초에 철강아치교, 강재콘크리트혼합식 아치교가 현저한 발전이 있었다.
상해노포대교는 중국의 제1기 철강아치교로 중앙경간장 550m의 세계기록을 갖고 있다.
대교는 2000년 10월 착공되어 2003년 6월 완공되었다.
대교는 경사진 아치형 거더를 대담하게 채택해 “바스켓핸들아치”이라는 미학적 조형미를 획득했다.
고전적인 트러스아치와 비교해보면 이는 더욱 현대적인 분위기가 느껴진다 하겠다.
경사진 교면 상에는 중량이 480톤에 달하는 아치를 시공하였는데, 이는 확실히 거대한 도전이었다.
상해의 부드러운 지질에서 대중앙경간장아치교를 개축하는 경우 반드시 강대한 타이로드의 균형적인 추진력이 있어야 한다.
시공 중 여러 차례 체계의 변화가 있어 임시적 견인력을 수평인 타이로드 케이블견인으로 전이되게 했다.
시공의 전과정의 통제기술은 대단히 특색있는 창조적인 작업이었다.
타이드 아치의 공기동력 안정성은 대단히 안전하지만 균등한 풍속 실험 중 타이드 아치의 강력한 소용돌이 진동을 볼 수 있었다.
컴퓨터유체역학방면에서 효과가 가장 좋고 미학적인 “격리막” 조치를 선택해 타이드 아치상에 향후 필요하다고 여겨지는 격리막을 설치하는 연접장치를 사전 설치했다.
또한 아치 정상부위에 설치한 관광대 역시 부분적으로 소용돌이 진동에 대한 억제작용을 했다.
이 교량은 2004년도 미국국제교량회의(IBC)가 수여하는 Eugene C. Figg Jr. Medal과 국제교량협회(IABSE)의 2008년도 “Outstanding Structure Award”을 수상하였다.
평론은 “경간기록을 깨뜨린 우아한 선형미를 갖춘 아치교가 아치교 주변과 교면을 지탱하는 추진력을 창조했다”고 평했다.
중경조천문장강대교는 중로식 타이로드아치교로 중앙경간장이 552m이다.
대교의 전체 길이는 1,741km이며 그 중 주교는 932m, 경간배치는 190+552+190m이다.
대교는 총 8개의 도로와 2개의 철도를 배치했다.
쌍교면을 채택해 상층교면은 쌍방향 차도, 하층 교면 외측에는 2개 차도와 중간에 쌍방향 철도교통을 구현했다.
시공은 사장과 현수의 방법을 병용했다.
대교는 이미 2005년에 착공되었으며 2008년 5월에 연결했고 2009년 개통되었다.
1990년 중국의 제1기 철강콘크리트아치교(경간 115m의 아치교)가 건설되었고, 이러한 구조는 전국적으로 확장되었다.
현재 이미 완공된 것과 현재 건설 중인 직접 강관콘크리트 구조를 응용하는 아치교는 100여기이며 경간은 500m를 향해 나아가고 있다.
중앙경간장의 스팬만 460m의 중경무산대교는 이미 2005년 1월에 건설되었고, 현재 중국 내에서 외중앙경간장이 가장 큰 강관콘크리트아치교로 교면의 넓이가 19m이다.
주 아치는 4개의 주현(主弦)강관과 서로 다른 직경의 중심관으로 구성되어 있다.
아치다리의 높이는 14이며, 아치고는 1/3.8,순수 아치의 높이는 121.05m이다.
“케이블식 가설법”은 중국아치교 시공 중의 성숙한 공법 중 하나이다.
이 교량은 22개의 pc공법 부분으로 나뉘어지며 매 부분은 71~118톤이다.
타이드 아치가 모양을 조성한 후 단계를 거쳐 주아치구조를 형성한다.
특대형아치(중량 170t, 높이260m)는 무가설대 설치공법을 적용했다.
건설 중 단면과 구조형식, 특수 변형력 상태 하의 강관콘크리트 지탱능력, 중앙경간장 대직경파이프 콘크리트수축의 점진적 변화, 강관콘크리트 노드변형력, 강구조부식방지와 아치교의 통제기술은 모두 체계적인 연구를 진행했다.
중경채원댐대교의 주교는 철근콘크리트조합식 타이로드아치교이고,주 거더는 상하 양층의 철강트러스구조이며,상층은 6차선도로이고, 하층은 차도와 철도가 교통되고 있다.
중앙경간장은 420m이며,스팬 320m의 철강스팬 바스켓핸들아치와 두 개의 152m의 Y형 프리스트레스트 콘크리트강구조로 구성되었다.
대교는 두 가지 조합방식을 구현했다.
첫째, 철강과 콘크리트라는 두 종류의 재료의 조합이고 둘째는 강구조와 아치라는 두 종류의 구조적 조합이다.
이러한 조합은 두 종류의 자재와 두 종류의 구조를 훌륭히 결합했다는 장점이 있으며 2008년에 완성되었다.
광주신광대교의 주교는 177+428+177m의 PC triangular frame-steel truss rib 아치교,프리스트레스트 콘크리트삼각강구조(세로길이102m, 높이35m)와 braced-rib 아치교의 조합구조이다.
중앙, 주변, 스팬은 평형에 도달했으며,타이드 아치와 주교각의 삼각강구조가 단결해 스팬의 교면구조설계는 반부유(半漂浮)구조체계로 설계되었고 교량의 전체 설계구상이 독특하다.
주교 철강 타이드아치는 총 5단으로 나누어 전체(부분)상승법으로 설치를 실시했다.
주아치의 하부는 조립으로 큰 부분 전체는 운수과정을 통해 자리를 잡고 상승탑을 이용, 무게2,850톤, 길이 168m의 타이드 아치의 양쪽을 연결했다.
시공 중 중국교량시공의 부분별로 규모, 중량 및 높이의 신기록을 창조했고, 세계의 교량시공 중 이름을 날리게 되었다.
교량은 2007년 1월에 완공되어 개통 중이다.
1977년 제1기 전체 시공의 교량에서 현재까지 전국적으로 이러한 공법으로 건설된 각종 교량은 100여기가 넘는다.
시공공법은 평형전체시공에서 무평형중전체시공, 세로전환시공, 세로 및 평형전환시공을 실현했 좋은 기술경제적 효익을 창출했다.
2000년에 건설된 광주아계사대교는 76+360+76m의 중로식 평형강관아치교이고, 전환시공공법을 사용해 주 아치의 세로전환구조총량은 2058톤에 달하며 평전구조총량은 13.685톤에 달하고, 케이블탑의 높이는 63.428m에 달한다.
2002년 개통된 북판강대교는 중국의 첫번째 철로강관 콘크리트 아치교로써 중앙경간장236m역시 중국의 최대의 중앙경간장철로아치교이다.
강관아치트러스평형전환법으로 시공하고,시공중량은 1만400톤이다.

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