교량의 파손원인과 보수대책

 

▣ 교량의 파손원인과 보수대책

1. 서 론

   해마다 수많은 교량이 건설되고 있고 많은 수의 교량이 여러 가지 원인으로 파손되고 있다.     

   이러한 교량들은 산업화와 더불어 중차량의 주행이 해마다 늘고 있어 교량파손이 가속화되고 있는 추세임.

2. 주요 파손원인

    1) 설계요인

      ① 설계하중, 사용재료 및 허용응력에 대한 설계기준 적용 잘못.

      ② 구조해석상의 오류

      ③ 최소두께, 배력철근, 부착등 구조세목 검토 부족

      ④ 연속형교의 지점부 응력검토 미숙

      ⑤ 장래 교통량 예측에 대한 설계미숙

      ⑥ 재료의 피로상태를 고려치 못한 설계

    2) 시공요인

      ① 불량한 재료 사용에 의한 강도부족

      ② 시공불량에 의한 품질저하

      ③ 공기단축을 위한 무리한 시공

      ④ 거푸집 초기처짐 및 콘크리트 양생 불충분등 시공관리 소홀

      ⑤ 교량 부속시설(받침, 신축장치)의 조잡한 시공으로 인한 작동 불능

    3) 외적요인

      ① 차량의 증가 및 대형화

      ② 형하공간이 낮아 차량충돌에 의한 파손

      ③ 화학적 작용(해수, 폐수, 제설제등)

      ④ 반복하중에 의한 재료의 피로

      ⑤ 근접공사 시공의 영향

    4) 유지보수요인

      ① 아스팔트 덧씌우기로 인한 과다하중 작용

      ② 방수, 교량 부속시설의 유지보수 지연

      ③ 중차량의 교통제한에 대한 미비

 3. 각 부분별 파손원인

   1) 콘크리트 상판

      ① 상판누수 (건조수축, 온도균열, 충격균열등으로 인한 누수)

      ② 겨울철 결빙방지를 위한 화학물질(염화칼슘)이나 마찰력을 높이기 위한 모래과다 사용.

      ③ 철근피복두께 부족

   2) 강상판

      ① 유지보수가 적절치 못하는 경우

      ② 반복하중에 의한 용접부 피로파괴 및 볼트풀림

      ③ 동결방지제, 매연, 누수 등에 의한 강재부식

   3) 신축장치

      ① 유간거리가 너무 좁은 경우 - 부서짐, 연결부 좌굴

      ② 유간거리가 너무 넓은 경우 - 쪼개짐 (Spalling)

      ③ 돌이나 기타물질이 끼일 때 - 응력집중, 상판균열, 쪼개짐

      ④ 불량 신축장치 사용

   4) 콘크리트 주형

      ① W/C ratio가 높은 콘크리트 사용

      ② 부적절한 골재사용으로 인한 콘크리트 품질불량

      ③ 시공결함

      ④ 부적절한 설계

   5) 강 주형

      ① 반복하중에 의한 용접부 피로파괴 및 볼트풀림

      ② 방식불량으로 인한 강재 및 연결부 부식

      ③ 시공 또는 설계결함으로 편심발생시 국부좌굴로 인안 파손

      ④ 용접부 응력집중

      ⑤ 연결부 (용접,볼트) 부실시공

    6) 교좌장치

      ① 상판의 신축장치가 제기능을 발휘하지 못할때

      ② 온도변화, 지점침하가 발생했을 때

      ③ 주형이 정확하게 일치하지 않을 때

      ④ 과대한 횡방향력이 발생할 경우 (지진시 허용수평력 고려)

      ⑤ 불량한 교좌장치 설치

    7) 난간 및 방호책

      ① 차량 충돌

      ② 신.구콘크리트에 의한 크리프, 건조수축차에 의한 균열발생

4. 콘크리트 교량의 보수․보강대책

   1) 보수

      손상된 부위를 고쳐서 원래의 기능을 회복시키는 작업

      ① 주입 공법

         균열부에 에폭시계 수지를 주입하여 보수하는 방법

      ② 퍼티(putty) 공법

         콘크리트 표면에 박리 및 열화등의 결함이 생긴 경우에 결함부 주위를 내부의 건전한 콘크리트와 같

         은 정도의 강도가 얻어지는 부분까지 제거하고 퍼티용 에폭시계 수지를 채워 내부 콘크리트를 방호           하고 철근의 부식을 방지할 목적으로 실시하는 보수공법

   2) 보강

      현상태의 손상진행 방지는 물론 구조적 내하력 및 지지력을 현상태 이상으로 향상시키는 것을 목적으로

      실시하는 작업

      ① 강판접착방법

         콘크리트 상판의 전체적인 강성이 떨어질 때 상판인장부에 접착제나 앵커볼트 등을 사용하여 강판

         을 접착시켜 강성을 증가시키는 방법

         ․ 교통소통에 지장을 주지 않음

         ․ 보수후 철근량 증가효과와 콘크리트 손상 및 철근부식 방지효과가 있음

         cf) 상판 보강방법

            a. F.R.P 부착방법 - 강판접착 대신 F.R.P층을 접착시키는 방법

                                F.R.P는 강판에 비해 탄성계수가 적고 효과도 한정된다는 단점이 있으나,                                   방수효과와 내화학성이 좋으므로 콘크리트 손상방지 및 철근부식방지에 효

                                과가 있음

            b. Shotcrete 방법 - 상판 인장부에 철근을 부착하고 모르타르를 분사하여 상판과 일체화 시키는

                               방법으로 부족한 철근량을 보충하고 내하력을 기대할 수 있음.

      ② 보의 증설방법

         보를 증설하여 내하력을 크게 하는 공법

         ․ 기존보와의 일체화 시공이 어려워 잘 사용안함

      ③ 기둥의 증설방법

         기존 보의 처짐이 크게 되고 균열발생시 교대 또는 교각사이에 기둥을 증설하는 방법

      ④ 콘크리트 또는 강재를 이용한 단면확대 방법

         기존보와 밀착시켜 콘크리트를 타설하여 단면을 크게 한다든가 강주형을 증설하여 기존단면과 합성

         시켜서 내하력을 증가시키는 방법

      ⑤ PRESTRESS도입 방법

         PC강재를 사용하여 주형에 Prestress를 도입, 인장응력을 감소시켜 균열을 축소할 뿐만 아니라 압축

         력을 주어 내하력을 증대시키는 방법

5. 강교의 보강대책

   1) 거더교의 보강

      ① 거더교의 플랜지단면에 Cover plate 부착

      ② 기존거더에 인접하여 거더를 신설 병렬배치하고 브레이싱으로 연결시켜 하중을 분담

      ③ 콘크리트 슬래브 철거하고 강슬래브로 대체시켜 사하중 경감

      ④ 외부 포스트텐션 보강법으로 내하력 증대

   2) 트러스의 보강

      ① 분격점 및 대재를 사용하는 방법

      ② 부재단면을 증가시켜 보강하는 방법