도로연 01- 31
20 0 1년 도 연 구 보 고 서
특 수 교 량 의 설 계 및 제 작 지 침 연 구
A St udy on Desig n and Con stru ct ion of Long Span Br idg es
한 국 도 로 공 사
도 로 연 구 소
연 구 진
▣ 한 국 도 로 공 사 도 로 연 구 소
연 구 책 임 : 길흥배(구조연구그룹 책임연구원)
연 구 원 : 이일근(구조연구그룹 연구원)
목 차
목 차 ⅰ
표 목 차 ⅸ
그림목차
사진목차 ⅹⅲ
요 약 문 ⅹⅳ
A B S T RA CT ⅹⅴ
Ⅰ . 서 론 1
1. 연구 배경 및 목적 2
2. 연구 내용 및 범위 2
Ⅱ . 특 수 장 대 교 량 일 반 4
제 1 장 특수장대교량 일반 5
1.1 서 론 5
1.2 현수교와 사장교의 비교 5
1.2.1 구조형태 5
1.2.2 연직하중하의 정적거동 6
1.3 장대교 설계 방법의 비교 7
1.3.1 일본의 장대교량 설계 7
1.3.2 유럽의 장대교 설계 방향 7
1.4 새로운 교량형식 10
1.4.1 E x t r ados sed Br idg e 10
1.4.2 강관을 이용한 아치교 11
참 고 문 헌 13
제 2 장 현수교의 설계 14
2.1 현수교의 형식 및 설계 14
2.1.1 현수교의 형식 14
2.1.2 현수교의 설계 15
2.2 부재 설계 15
2.2.1 서론 15
2.2.2 하중 및 구조해석 15
2.2.3 보강거더 19
2.2.3.1 바닥틀 19
2.2.3.2 횡트러스, 횡프레임 20
2.2.3.3 보강거더 21
- i -
2.2.3.4 피로설계 23
2.2.3.5 격점구조 23
2.2.3.6 행어로프 정착부 23
2.2.3.7 T ow er Lin k , E n d Lin k , W in d S h oe 24
2.2.3.8 S t ay 구조 25
2.2.3.9 신축장치 26
2.2.4 주탑 26
2.2.4.1 주탑 형상 26
2.2.4.2 주탑 단면력의 계산 26
2.2.4.3 주탑의 좌굴설계 27
2.2.4.4 내하력 조사 27
2.2.4.5 주탑기부의 설계 28
2.2.4.6 주탑 정부 (頂部)의 설계 28
2.2.4.7 연결부의 설계 28
2.2.5 케이블 29
2.2.5.1 개요 29
2.2.5.2 케이블의 종류 29
2.2.5.3 케이블 재료강도 29
2.2.5.4 케이블의 설계 30
2.2.5.5 케이블의 정착 31
2.2.5.6 케이블 밴드와 행어로프 33
2.2.5.7 새들 (S addle ) 32
2.2.6 앵커리지 33
2.3 내풍설계 34
2.3.1 바람에 의한 현수교의 거동 34
2.3.2 내풍설계의 순서 36
2.3.3 내풍대책 37
제 3 장 사장교의 설계 39
3.1 설계 일반 39
3.1.1 사장교의 특징 39
3.1.2 역학적 특성 39
3.1.3 설계법 40
3.1.3.1 기본계획 41
3.1.3.2 기본설계 43
3.1.3.3 상세설계 44
3.2 해 석 44
3.2.1 해석방법 44
3.2.2 뼈대해석 45
3.2.3 세부응력해석 46
3.2.4 가설시의 구조해석 47
3.2.5 좌굴 해석 47
3.2.6 진동해석 48
3.3 부재설계 48
3.3.1 주형 48
3.3.1.1 주형의 단면 형상 48
3.3.1.2 주형의 평면 형상 49
3.3.1.3 주형의 구조설계 49
3.3.1.4 주형의 케이블 정착부 50
3.3.1.5 상판 형식 53
3.3.2 주탑 54
3.3.2.1 주탑의 구조 형식 54
3.3.2.2 주탑의 구조설계 55
3.3.2.3 케이블 정착부 56
3.3.2.4 현장이음 (강재주탑의 경우) 59
3.3.3 케이블 59
3.3.3.1 케이블의 특성 및 종류 59
3.3.3.2 케이블 정착구 63
3.3.3.3 케이블 방식 65
3.3.4 받 침 66
3.3.4.1 받침 배치 66
3.3.4.2 받침 구조 69
3.3.5 신축장치 69
3.3.6 케이블의 유지관리 70
Ⅲ . 특 수 장 대 교 량 의 설 계 및 제 작 기 준 7 1
제 1 장 상부구조 설계기준 72
1.1 총 칙 72
1.1.1 적용범위 72
1.1.2 용어의 정의 72
1.1.3 구조규격 73
1.1.4 항로에서의 거더밑 공간 73
1.2 하 중 73
1.2.1 하중 73
1.2.2 고정하중 74
1.2.3 활하중 75
1.2.3.1 자동차하중 75
1.2.3.2 자전차보행자도의 활하중 76
1.2.4 충격 77
1.2.5 바람의 영향 80
1.2.6 온도변화의 영향 80
1.2.7 지진의 영향 81
1.2.8 지점이동의 영향 81
- iii -
1.2.9 충돌하중 84
1.2.10 가설시 하중 84
1.2.11 제작 및 가설오차의 영향 85
1.3 재 료 87
1.3.1 재료일반 87
1.3.2 구조용 강재 87
1.3.3 접합용 재료 88
1.3.4 받침용 재료 90
1.3.5 케이블용 재료 91
1.3.6 철근콘크리트용 강봉 91
1.4 허용응력 92
1.4.1 하중조합과 허용응력의 할증계수 92
1.4.2 구조용 강재 및 용접부의 허용응력 93
1.4.2.1 구조용 강재의 허용응력 93
1.4.2.2 용접부 허용응력 93
1.4.3 볼트 및 핀의 허용응력 95
1.4.4 주단조품의 허용응력 96
1.4.5 케이블・행거 등의 허용응력 97
1.5 설 계 일 반 100
1.5.1. 설계 계산 100
1.5.2 재료의 물리 정수 101
1.5.3 처짐의 허용량 101
1.5.4 받침에 작용하는 부반력 등 103
1.5.5 고정하중에 의한 변형영향 104
1.6 부 재 일 반 104
1.6.1 상반 (相反)응력을 받는 부재 104
1.6.2 압축응력을 받는 판 및 보강판 104
1.6.2.1 압축응력을 받는 양연지지판 104
1.6.2.2 압축응력을 받는 자유 돌출판 104
1.6.2.3 압축응력을 받는 보강된 판 105
1.6.2.4 보강재 105
1.6.3 강바닥판의 유효폭 105
1.7 구조일반 105
1.7.1 볼트이음 105
1.7.1.1 볼트구멍 105
1.7.1.2 고장력 볼트의 중심간격 및 연단거리 106
제 2 장 하부구조설계기준 107
2.1 적 용 범 위 107
2.2 하 중 107
2.2.1 하중의 종류 107
2.2.2 고정하중 108
2.2.3 상부 구조에서의 하중 108
2.2.4 토압 108
2.2.5 정수압 108
2.2.6 부력 또는 양력 109
2.2.7 조류력 109
2.2.8 파 압 111
2.2.8.1 일 반 111
2.2.8.2 직립벽에 작용하는 중복파 및 쇄파의 파압 113
2.2.9 온도변화 및 건조수축의 영향 116
2.2.10 지진시 동수압 116
2.2.11 시공시 하중 118
2.2.12 풍하중 118
2.2.13 선박의 충돌력 120
2.3 허용응력 120
2.3.1 콘크리트의 허용응력 120
2.3.2 프리팩트 콘크리트의 허용응력 120
2.3.3 철근의 허용응력 121
2.3.4 하중 조합과 허용응력의 할증계수 121
2.4 안정계산 122
2.4.1 일 반 122
2.4.2 지반의 허용지지력 122
2.4.3 전도에 대한 안정 123
2.4.4 활동에 대한 안정 123
2.4.5 설계기준 변위량 124
참 고 문 헌 124
제 3 장 내풍설계기준 125
3.1 총 칙 125
3.1.1 개 요 125
3.1.2 용어와 기호 125
3.2 정 적 설 계 127
3.2.1 기본풍속 127
3.2.2 설계풍속 127
3.2.3 설계풍하중 130
3.2.4 풍하중의 재하방법 136
3.2.5 타하중과의 조합 및 혀용응력 137
3.2.6 횡좌굴에 대한 조사 138
3.3 동 적 조 사 140
3.3.1 일 반 140
3.3.2 구조감쇠 140
3.3.3 바람의 경사각 141
3.3.4 자발진동(self ex cit ed v ibr at ion )의 한계풍속 142
- v -
3.3.5 한정진동 144
3.4 가설시의 검토 145
참 고 문 헌 146
부록 3A 수평방향으로 긴 구조물에 작용하는 풍압의 최대 변동배율 148 부록 3B 연직방향으로 긴 구조물에 작용하는 풍압의 최대 변동배율 150
부록 3C 변동풍에 의한 현수교 횡처짐 진동의 불규칙 응답해석 154
제 4 장 주탑설계기준 159
4.1 총 칙 159
4.1.1 적용범위 159
4.2 하 중 160
4.2.1 하중의 종류 160
4.2.2 하중의 내용 161
4.3 허용응력 162
4.3.1 하중조합과 허용응력의 할증 162
4.3.2 허용응력 162
4.4 주탑의 단면력 및 변형의 계산 방법 163
4.4.1 주탑의 단면력 및 변형 계산방법 163
4.4.2 교축방향의 계산방법 163
4.4.3 교축직각방향의 계산 방법 163
4.4.4 상시 하중에 대한 계산방법 165
4.4.5 풍하중에 대한 계산방법 166
4.4.6 지진하중에 대한 계산방법 166
4.5 응력 및 안정 조사 167
4.5.1 교축직각방향의 전체 좌굴 조사 167
4.5.2 탑주의 응력 및 안정 조사 169
4.5.3 유효 좌굴장 174
4.5.4 모멘트 환산계수 178
4.5.5 복부재의 응력 및 안정 조사 179
4.6 부재설계 180
4.6.1 설계일반 180
4.6.2 탑정 및 탑기부 183
4.6.3 다이아프램 183
4.6.4 부재조립 184
4.7 이음부 설계 186
4.7.1 설계 일반 186
4.7.2 M et al T ou ch 187
4.8 탑 개구부의 설계 189
4.8.1 설계일반 189
4.8.2 탑 개구부의 응력조사 190
4.9 우각부의 설계 191
4.9.1 우각부의 휨모멘트와 범위 191
4.9.2 우각부의 계산 192
4.10 F E M 해석에 의한 응력 조사 195
4.11 탄성변형 196
제 5 장 제작기준 197
5.1 일반사항 197
5.1.1 적용범위 197
5.1.2 관련기준 197
5.1.3 용어의 정의 197
5.1.4 설계도 197
5.1.5 품질관리와 작업요령 등 197
5.1.6 검사일반 198
5.2 제작일반 199
5.2.1 공작도의 제작 199
5.2.2 현도작업 199
5.2.3 N C공작법 199
5.3 재료 200
5.3.1 강재일반 200
5.3.2 구조용강재 200
5.3.3 강재의 식별 200
5.3.4 용접재료 201
5.3.5 이음용 강재 201
5.4 마킹 201
5.4.1 기준테이프 201
5.4.2 형틀판 등 202
5.4.3 마킹작업 202
5.5 절단 및 절삭 202
5.5.1 일반 202
5.5.2 가스절단 204
5.5.3 기계절단 205
5.5.4 기계절삭 206
5.6 휨가공 206
5.6.1 냉간 휨가공 206
5.6.2 열간 휨가공 207
5.6.3 역변형 가공 207
5.7 천공 207
5.7.1 천공방법 207
5.7.2 구멍직경 208
5.7.3 구멍의 직각도 209
5.8 조립 209
5.8.1 재편의 조립 209
5.8.2 가붙임용접 211
- v ii -
5.9 용접 213
5.9.1 일반 213
5.9.2 용접환경 213
5.9.3 입열량 및 층간온도 214
5.9.4 용접작업자 215
5.9.5 용접시공시험 215
5.9.6 용접전의 부재의 청소와 건조 216
5.9.7 용접재료의 사용구분 216
5.9.8 용접재료의 건조 217
5.9.9 예열 218
5.9.10 엔드탭 220
5.9.11 용접시공 220
5.9.12 후면파기 (백 가우징) 222
5.9.13 홈용접의 덧쌓기와 다듬질 222
5.9.14 필렛용접의 형상과 다듬질 223
5.9.15 용접부의 외관 224
5.9.16 홈용접을 사용한 맞대기이음의 방사선투과시험 및 검사 224
5.9.17 초음파탐상시험 및 검사 226
5.9.18 모서리용접부 초음파자동탐상검사 227
5.9.19 매닮금구, 가설용 치구 등의 설치 및 제거 228
5.9.20 결함의 보수 229
5.10 변형제거 231
5.11 정밀도 233
5.11.1 부재 및 가조립시의 치수허용오차 233
5.11.2 고장력볼트 구멍정밀도 233
5.12 고장력볼트 연결 236
5.12.1 일 반 236
5.12.1.1 재 료 236
5.12.1.2 보 관 236
5.12.1.3 접합면의 관리 237
5.12.2 토크법에 의한 체결 238
5.12.2.1 일 반 238
5.12.2.2 체결기의 정기검정 238
5.12.2.3 현장예비시험 240
5.12.2.4 현장체결작업 241
5.12.2.5 현장체결 검사 242
5.12.3 토크쉬어형 고장력볼트를 사용한 체결 243
5.12.3.1 측정기구의 검정 243
5.12.3.2 체결기의 정비점검 243
Ⅳ . 결 론 24 4
표 목 차
< 특수장대교량 일반>
표 1.3.1 상부공 관련 서적 8
표 1.3.2 하부공 설계 기준 8
표 1.3.3 한계상태와 계수 9
표 1.4.1 각교량 형식의 특성비교 12
표 2.2.1 주탑해석법의 변천 27
표 3.3.1 정착부 구조 형식 분류 52
표 3.3.1 케이블의 종류 및 특성 60
표 3.3.2 CF RP 와이어의 주요 특징 63
< 특수장대교량의 설계 및 제작지침>
표 2.2.1 하중의 종류 107
표 2.2.2 재료의 단위중량 108
표 2.2.3 단일 부재의 항력계수 119
표 2.2.4 충돌선박의 정지거리 및 접근속도 120
표 2.3.1 허용응력의 할증계수 121
표 2.4.1 지지력에 대한 안전율 122
표 2.4.2 활동에 대한 안전율 123
표 2.4.3 설계기준 변위량 124
표 3.2.1 고도에 의한 보정계수 128
표 3.2.2 수평길이에 의한 보정계수 128
표 3.2.3 연직방향 길이에 의한 보정계수 128
표 3.2.4 구조물의 기준고도 및 기준길이 128
표 3.2.5 보정계수, 131
표 3.2.6 항력계수 131
표 3.2.7 투영면적(An )의 결정 132
표 3.2.8 하중의 조합과 허용응력의 할증계수 137
표 4.5.1 유효 좌굴장 계수 137
표 5.5.1 강재의 절단면 및 개선면의 품질 204
표 5.7.1 마찰이음용 볼트의 구멍직경 및 그의 허용오차 208
표 5.7.2 지압이음용 볼트의 구멍직경 및 허용오차 209
표 5.8.1 가붙임용접의 최소예열온도 212
표 5.9.1 용접이 가능한 환경조건 214
표 5.9.2 조질고장력강의 입열량 및 열간온도의 제한 214
표 5.9.3 수동용접용 용접봉 217
표 5.9.4 피복아크용접봉의 건조조건 218
표 5.9.5 플럭스 건조조건 218
- ix -
표 5.9.6 본용접에서의 최소예열온도 219
표 5.9.7 예열온도 계측방법 219
표 5.9.8 본용접에서의 최소예열온도 219
표 5.9.9 덧쌓기 높이의 제한 222
표 5.9.10 피트의 제한 224
표 5.9.11 맞대기용접이음의 요구품질 및 검사기준 226
표 5.9.12 결함의 보수방법 230
표 5.10.1 가열온도의 제한 231
표 5.11.1 부재 및 가조립시의 최소허용오차 233
표 5.11.2 볼트구멍의 관통율, 정지율 236
표 5.12.1 표면에 두께 차이가 없는 부재이음 237
표 5.12.2 축력의 평균치 240
그 림 목 차
< 특수장대교량 일반>
그림 1.4.1 Ex tradosed교의 예 - M iy akodag aw a Bridg e (일본) 11
그림 1.4.2 아치리브의 단면 형상 12
그림 2.2.1 개략적인 설계 순서 16
그림 2.2.2 전체해석순서 17
그림 2.2.3 주탑 해석 순서 18
그림 2.2.4 매닮 구조부 19
그림 2.2.5 횡트러스・휭프레임 20
그림 2.2.6 횡트러스의 구조해석 모델 21
그림 2.2.7 주구트러스의 형상 22
그림 2.2.8 주구조 설계 순서 22
그림 2.2.9 핀에 의한 정착 23
그림 2.2.10 明石海峽大橋의 정착 구조 24
그림 2.2.11 T ow er Link 24
그림 2.2.12 윈드슈의 구조형식 25
그림 2.2.13 Cent er St ay의 구조 25
그림 2.2.14 주탑 설계순서 27
그림 2.2.15 케이블 앵커 정착 방법 31
그림 2.2.16 케이블 밴드와 행어 형식 32
그림 2.2.17 앵커리지 34
그림 2.3.1 내풍설계 순서 36
그림 3.1.1 사장교의 설계 절차와 검토 항목 40
그림 3.1.2 전형적인 사장교의 지간비 및 탑높이 40
그림 3.1.3 지간비의 제약을 받는 경우 42
그림 3.1.4 케이블 배치 분류 43
그림 3.2.1 뼈대모델 46
그림 3.2.3 부재 제거 47
그림 3.2.2 해체해석 순서 47
그림 3.3.1 정착부의 구조 형식의 대표적인 사례 52
그림 3.3.2 완충재 53
그림 3.3.3 주탑의 형상(1면 케이블) 54
그림 3.3.4 주탑의 형상(2면 케이블) 54
그림 3.3.5 주형 위치가 높은 경우의 탑의 형상 55
그림 3.3.6 새들 형식(가동)의 정착구조(Lev erku sen교) 56
그림 3.3.7 새들 형식(고정)의 정착구조(S ev erin교) 57
그림 3.3.8 새들형식 정착구조 58
그림 3.3.9 앵커거더형식 정착구조 58
- x i -
그림 3.3.10 지압판형식 정착구조 58
그림 3.3.11 핀 소켓 형식의 정착구조 58
그림 3.3.12 평행 강봉 케이블 60
그림 3.3.13 평행 와이어 케이블 61
그림 3.3.14 강연선 케이블 61
그림 3.3.15 Lock ed Coil Cable 62
그림 3.3.16 약 400,000가닥의 Carbon F iber로 구성되는 5m m 직경의 CF RP 와이어 62
그림 3.3.17 평행 강봉 케이블 정착구 63
그림 3.3.18 평형와이어 케이블 정착구 64
그림 3.3.19 강연선 케이블 정착구 64
그림 3.3.20 Lock ed coil 케이블 정착구 65
그림 3.3.21 CF RP 케이블 정착구 65
그림 3.3.22 탑 위치에서의 주형 받침 배치 67
그림 3.3.23 단부 지점의 받침 배치의 예 67
그림 3.3.24 교축방향의 지지형식 69
그림 3.3.25 신축량이 큰 경우 사용된 링크형식 신축이음장치 70
< 특수 장대교량의 설계 및 제작지침>
그림 2.2.3 파도의 입사각 β를 얻는 방법 115
그림 2.2.4 방향에 따른 쇄파의 저감 115
그림 2.2.5 벽체구조물 117
그림 2.2.6 주상 구조물 118
그림 3.3.1 풍속과 바람경사각 141
그림 4.4.1 경계조건 및 외하중(교축방향) 165
그림 4.4.2 경계조건 및 외하중(교축직각방향) 165
그림 4.4.3 경계조건 및 외부하중 166
그림 4.6.1 S callop 형상 183
그림 4.8.1 탑주 개구부의 보강 190
그림 4.8.2 응력집중율 190
그림 4.9.1 우각부의 휨모멘트 191
그림 4.9.2 우각부의 범위 191
그림 5.5.1 모서리 다듬질 형상 203
그림 5.5.2 상자단면・플레이트거더 203
그림 5.5.3 이음부 204
그림 5.5.4 격점부 205
그림 5.8.1 재편 조합의 정밀도 210
그림 5.8.2 부재 단부에서의 가붙임용접의 위치 211
그림 5.9.1 개선면 및 루트부의 연삭범위 216
그림 5.9.2 필름과 표시방법 225
그림 5.9.3 모서리용접부의 초음파자동탐상검사에 의한 결함판정 흐름도 228
그림 5.9.4 용접결함의 허용치수 228
그림 5.12.1 P - T 특성도 예 239
그림 5.12.2 전동식 제어교정표 예 239
그림 5.12.3 토크법에 의한 고장력볼트 접합 관리 흐름도 241
사 진 목 차
사진 3.3.1 케이블 커버와 완충재 설치부 53
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요 약 문
장경간의 특수교량은 강, 해협, 섬과 육지 등을 연결하기 위해 전 세계적으로 건설되고 있으며, 이 렇게 건설된 교량들은 그 본래의 목적 이상의 역할을 수행하고 있다. 예를 들어, 미국의 Golden Gat e 교, 일본의 아카시 해협대교(明石海峽大橋), 덴마크의 Great Belt교 등은 그 나라와 지방의 문화와 기 술 수준을 상징하는 기념비적인 명물로 자리잡았다. 국내에서도 최근 아시아 최장의 서해대교, 세계 최초의 3차원 자정식 현수교인 영종대교, 그리고 영흥도를 연결하는 영흥대교(사장교)가 완성되어 국 내 토목기술분야에 중요한 한 페이지를 장식했다. 또한, 광안대교, 삼천포대교 등이 건설되고 있으며, 준비중인 거금대교, 창선대교 등의 장대교량 외에도 인적, 물적 교류를 원활하게 하기 위해 도서 지 방을 연결하는 다수의 연육교(連陸橋), 연도교(連島橋)가 계획 중에 있다.
이러한 건설의 역사속에서도 간과되어 왔던 사실이 있다. 1970- 80년대에 남해대교, 돌산대교 등의 현수교 및 사장교가 건설되어 공용중에 있지만, 대부분의 설계 및 시공기술이 선진 외국의 기술, 특 히 일본의 기술을 도입하여 건설하였다. 이러한 외국 기술의 도입은 필요에 따라 교량을 쉽고 빠르 게 건설하게 할 수 있으나, 국내 교량 건설 기술의 개발과 축적을 방해하거나 불가능하게 한다. 현 재 공용중인 일부 장대 교량의 경우 설계도 등이 국내에 전혀 남아있지 않아 일본의 설계회사에서 원도(原圖)를 찾아 유지 관리에 이용해야 하는 실정이다. 우리는 최근 서해대교, 영종대교를 건설하면 서 소중한 경험을 하였고, 그 과정에서 수많은 선진기술을 도입하고 습득하였다. 이러한 각종 핵심기 술들이 오랫동안 빛나고 발전하기 위해서는 실제 현장에서 적용되었던 각종 기준과 기술, 그리고 시 험결과들을 체계적으로 정립하는 작업이 이루어져야 할 것이다.
교량의 건설에 있어서 중요한 것 중 하나는 건설하고자 하는 교량의 거동과 특성에 대한 이해와 설계, 제작 및 시공시 기술자들을 인도해 줄 수 있는 각종 시방서, 지침서 등이다. 일반 고속도로 교 량의 건설은 도로교설계기준, 도로교표준시방서가 각종 설계, 시공, 및 유지관리에 대한 규준을 제공 하고 가이드가 되지만, 이들 기준은 200m 이하의 일반적인 교량을 대상으로 하고 있으며 사장교, 현 수교 등의 특수 교량에 대해서는 간략하게 언급하고 있을 뿐이다. 이들 특수 교량은 일반 교량과는 달리 복잡하여 이해가 어렵고, 높은 정밀도를 요하는 경우가 많기 때문에 현장 실무자들이 접근하기 가 용이하지 않기 때문에 특수교량에 대한 설계와 제작에 대한 기준이 요구되는 것이다.
본 연구에서는 우선 현장 실무자들이 쉽게 접근할 수 있도록 특수교량, 즉 현수교와 사장교에 대 한 설계개념에 대해 요약 설명함으로써 이해를 도우려 하였다. 그리고 본론에선 특수 장대교량의 설 계와 제작에 대해 서해대교, 영종대교에서 설계와 시공시 적용한 기준과 시방서, 외국의 시방서를 참 고로 우리실정을 감안하여 재작성 하였다.
본 연구의 결과는 특수교량에 대한 기본서로, 특수교량의 설계 및 제작 현장에 있는 기술자들과 유지관리 실무자들에겐 지침과 해설서로, 그리고 현행 국내 특수장대교량에 대한 이론과 경험을 집약 한 기술서로서 그 역할을 할 것으로 기대된다.
A B S T R A CT
L on g span br idg es h av e b een con st r u ct ed t o cr os s r iv er s an d ch ann els an d t o con n ect islan d s t o t h e lan d. T h es e br idg es su ch a s Golden Gat e Bridg e (U S A ), A k a sh i- K aiky o Br idg e (J apan ), an d Gr eat B elt Br idg e (Denm ar k ) also b ecom e n at ion al lan dm ar k s w h ich sh ow off cultu r e an d adv an ced t ech n ologies of t h e n ation . Recen t ly , lon g sp an br idg e s h av e g ot lot s of at t ent ion in K or ea . Couple of lon g span br idg es h av e b een com plet ed : S eoh a e Br idg e w hich is th e lon g est br idg e in A sia an d Y on gj on g Br idg e w hich in clu des t h e self - an ch or ed su spen sion b ridg e w ith spat ial cables . F ur t h er m or e, K w an g an Br idg e (su spen sion br idg e ) an d S am ch on po Br ig e (cab le st ay ed br idg e ) ar e u n der con st r u ct ion an d sev er al lon g sp an br idg es ar e u n der desig n or b ein g plan n ed . Un ificat ion of K or ean P enin sula an d con str u ction of so - called A sian High w ay w ill fur t h er a sk for t h e con st ru ct ion of lon g sp an br idg es .
F ew lon g span br idg e s su ch a s N am h a e Br idg e an d Dols an Br idg e w hich con st r u ct ed du rin g 1970s an d 1980s ar e un der serv ice bu t m ost of design an d con str u ct ion t echn iqu e s ar e fr om for eign cou nt r ies , esp ecially fr om Japan . E v en th ou gh t h e adopt ion of t echn iqu e s fr om for eig n coun t ries m ade con str u ct ion ea sier an d fa st er , it pr ev en t ed t h e accum u lat ion of t echniqu es n eces sar y for desig n an d con str u ct ion of lon g span br idg es in K or ea . Cou ple of th e br idg es ev en don ' t h av e or ig in al dr aw in g s u sed for th e con st r u ct ion an d th er efor e th e dr aw in g s h av e t o b e br ou g ht in fr om t h e out side for m aint en an ce w or k .
T o pr ev en t ob solet en e s s of adv an ced t echn iqu es w hich w a s int r odu ced for th e con st ru ct ion of S eoh ae Br idg e an d Y on gj on g Br idg e, appr opr iat e m ea su r es su ch a s docu m ent at ion of kn ow - h ow an d r elev ant dat a sh ould b e t ak en . A ccum u lat ion an d pr opag ation of t echn iqu es ar e ex p ect ed t o h elp en g in eer in g an d con st r u ct ion com panies in K or ea t o ob t ain com pet itiv e edg e a s w ell a s fost er dev elopm ent s of t echn iqu es t o bu ild lon g sp an br idg es .
T h e m ain pu rp os e of t his stu dy is t o secur e r elat ed dat a for design an d con st r u ction of lon g span br idg e s , esp ecially su spen sion br idg es an d cable - st ay ed br idg es , F or t h at , ch ar a ct erist ic s of t h es e br idg e s an d design an d con st r u ct ion m et h ods h av e b een st u died . M anu als for desig n an d er ection of lon g sp an br idg es w er e als o stu died . T h ey ar e b a s ed on t h e specification s for S eoh ae an d Y on gj on g Br idg es a s w ell a s t h e sp ecificat ion s an d m anu als fr om H on shu - S h ik oku Br idg e A u t h or ity of J ap an .
T h e m ost im port an t th in g s in br idg e con st r u ct ion s ar e u n der st an din g of phy sical n atu r e of t h e br idg es an d sp ecificat ion s . S p ecificat ion s can gu ide an d h elp en g in eer s in plann in g , de sig n , an d con str u ct ion of t h e br idg es . Cur r en tly , Roa d Br idg e Desig n S pecification an d Road Bridg e S t an dar d S p ecificat ion ar e av ailable but t h ey ar e lim it ed t o t h e br idg es w ith le s s th an 200m of a span len g t h . In t h e S pecificat ion s , cable - st ay ed br idg es an d su spen sion br idg es ar e br iefly m en tion ed . Com par ed t o sh ort an d m edium sp an br idg es w hich ar e cov er ed by th e Design S p ecificat ion an d S t an dar d S pecification , lon g sp an br idg es r equir es high er lev el of u n der st an din g an d pr ecision dur in g con st r u ction . T h e ex ist en ce of pr op osed specification s for lon g sp an br idg e s w ill gr eat ly h elp en g in eer s w h o ar e con fr ont ed w it h daun tin g t a sk of bu ildin g lon g span br idg es .
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Ⅰ . 서 론
1 . 연 구 배 경 및 목 적
2 . 연 구 내 용 및 배 경
1 . 연 구 배 경 및 목 적
장경간의 특수교량은 강, 해협, 섬과 육지 등을 연결하기 위해 전 세계적으로 건설되고 있으며, 이 렇게 건설된 교량들은 그 본래의 목적 이상의 역할을 수행하고 있다. 예를 들어, 미국의 Golden Gat e 교, 일본의 아카시 해협대교(明石海峽大橋), 덴마크의 Great Belt교 등은 그 나라와 지방의 문화와 기 술 수준을 상징하는 기념비적인 명물로 자리잡았다. 국내에서도 최근 아시아 최장의 서해대교, 세계 최초의 3차원 자정식 현수교인 영종대교, 그리고 영흥도를 연결하는 영흥대교(사장교)가 완성되어 국 내 토목기술분야에 중요한 한 페이지를 장식했다. 또한, 광안대교, 삼천포대교 등이 건설되고 있으며, 준비중인 거금대교, 창선대교 등의 장대교량 외에도 인적, 물적 교류를 원활하게 하기 위해 도서 지 방을 연결하는 다수의 연육교(連陸橋), 연도교(連島橋)가 계획 중에 있다.
이러한 건설의 역사속에서도 간과되어 왔던 사실이 있다. 1970- 80년대에 남해대교, 돌산대교 등의 현수교 및 사장교가 건설되어 공용중에 있지만, 대부분의 설계 및 시공기술이 선진 외국의 기술, 특 히 일본의 기술을 도입하여 건설하였다. 이러한 외국 기술의 도입은 필요에 따라 교량을 쉽고 빠르 게 건설하게 할 수 있으나, 국내 교량 건설 기술의 개발과 축적을 방해하거나 불가능하게 한다. 현 재 공용중인 일부 장대 교량의 경우 설계도 등이 국내에 전혀 남아있지 않아 일본의 설계회사에서 원도(原圖)를 찾아 유지 관리에 이용해야 하는 실정이다. 우리는 최근 서해대교, 영종대교를 건설하면 서 소중한 경험을 하였고, 그 과정에서 수많은 선진기술을 도입하고 습득하였다. 이러한 각종 핵심기 술들이 오랫동안 빛나고 발전하기 위해서는 실제 현장에서 적용되었던 각종 기준과 기술, 그리고 시 험결과들을 체계적으로 정립하는 작업이 이루어져야 할 것이다.
교량의 건설에 있어서 중요한 것 중 하나는 건설하고자 하는 교량의 거동과 특성에 대한 이해와 설계, 제작 및 시공시 기술자들을 인도해 줄 수 있는 각종 시방서, 지침서 등이다. 일반 고속도로 교 량의 건설은 도로교설계기준, 도로교표준시방서가 각종 설계, 시공, 및 유지관리에 대한 규준을 제공 하고 가이드가 되지만, 이들 기준은 200m 이하의 일반적인 교량을 대상으로 하고 있으며 사장교, 현 수교 등의 특수 교량에 대해서는 간략하게 언급하고 있을 뿐이다. 이들 특수 교량은 일반 교량과는 달리 복잡하여 이해가 어렵고, 높은 정밀도를 요하는 경우가 많기 때문에 현장 실무자들이 접근하기 가 용이하지 않기 때문에 특수교량에 대한 설계와 제작에 대한 기준이 요구되는 것이다.
즉, 본 연구는 서해대교와 영종대교의 건설을 통해 습득한 기술과 연구자료를 정립하고, 특수장대 교량 설계 및 제작시 요구되는 기준을 체계적으로 정리하여, 특수장대교량의 설계 및 제작 현장에 있 는 기술자들과 유지관리 실무자들에겐 지침과 해설 및 참고서적으로, 그리고 현행 국내 특수장대교량 에 대한 이론과 경험을 집약한 기술서적을 만드는데 그 목적이 있다.
2 . 연 구 내 용 및 범 위
본 보고서의 내용에 대해 간략히 보면, 우선 Ⅱ편에서 현장 실무자들이 쉽게 접근할 수 있도록 특 수교량, 즉 현수교와 사장교에 대한 설계개념에 대해 요약 기술하였으며, 아울러 고속도로 교량에 적 합한 신형식 중장대교량을 소개하였고, Ⅲ편에선 이 연구의 본론으로 특수 장대교량의 설계와 제작에 대해 상부구조, 하부구조, 내풍, 주탑, 그리고 제작으로 나누어 기준과 해설을 기술하였다. 그 분류별 내용을 보면 다음과 같다.
1) 특수교량형식 파악
기존의 사장교 및 현수교의 특성과 설계방법을 연구한다. 또한, 외국을 중심으로 새롭게 제안되어
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활용되고 있는 신형식의 특수 장대교량의 특성을 파악하여 고속도로에 적합한 교량 형식을 제안 한다.
2) 설계 기준 제시
영종대교 및 서해대교에서 적용된 설계기준과 외국, 주로 일본의 本州四國連絡橋公團의 기준을 참 고하여 추후의 장대교량 설계 및 제작시 참고할 수 있도록 특수 장대교량의 설계에 있어 가장 중 요한 상부구조설계기준, 하부구조설계기준, 현수교 주탑설계기준, 내풍설계기준과 각 기준에 대한 해설 등을 연구하고 제시한다.
3 ) 제작기준 제시
고도의 정밀도가 요구되는 장대교량의 제작에 있어서는 일반교에 적용되는 도로교표준시방서를 적용하기 힘든 부분이 있으므로 영종대교와 광안대교의 특별시방서 등을 참조로 하여 공장에서 제작되는 각종 강재 부재와 단품의 품질관리를 위한 기준과 용접관리 기준 등의 제작관련 지침 서와 교량의 정밀도와 고품질 확보를 위한 지조립기준을 제시한다.
Ⅱ . 특 수 장 대 교 량 일 반
1 . 특 수 장 대 교 량 일 반 2 . 현 수 교 의 설 계
3 . 사 장 교 의 설 계
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제 1 장 특 수 장 대 교 량 일 반
1 .1 서 론
현수교, 사장교 등의 특수 장대교량은 해협이나 강등을 통행하기 위하여 건설되어왔으며, 완성된 후에는 최첨단 공학의 결과물로서 일반 대중에게 인식되어왔다. 우리나라의 대표적인 교량으로는 남 해대교, 돌산대교, 서해대교, 영종대교, 영흥대교 등의 장대교량이 건설되었다. 세계적으로는 일본에서 가장 활발하게 건설되어왔다. 특히, 일본의 本州와 四國을 있는 3개의 노선을 건설한 本州四國連絡橋 公團은 세계 최장의 현수교인 明石海峽大橋 등의 장대 현수교, 세계 최장의 사장교인 多多羅大橋와 같은 사장교, 島橋 등의 장대 트러스교를 다수 건설하며 장대교의 설계, 시공 및 유지관리와 관계 된 각종 기술을 개발시켜왔다. 유럽에서는 덴마크와 스웨덴을 중심으로 Gr eat Belt Bridg e, Little B elt Br idg e등의 현수교와 사장교가 건설되었으며, 프랑스의 N or m an dy Br idg e등의 장경간 사장교도 건설되었다. 미국의 경우는 1960년대 이후로 현수교는 거의 건설되지 않았지만, 새로이 건설되는 Oaklan d B ay Br idg e를 포함한 3개 정도의 장경간 현수교가 계획 중에 있으며, S un shin e S ky w ay Bridg e와 같은 다수의 사장교가 건설되었다. 최근에는 지형적인 특성으로 인하여 장대 교량을 건설할 뿐만 아니라 상징성을 만족하기 위한 기념비적인 교량 (Signatur e Bridge )으로서도 많이 건설되고 있 다.
현재 본 공사의 고속도로에 존재하는 특수 장대교량으로는 서해대교가 유일하지만, 장래에는 위에 서 언급한 기념비적인 특성을 만족하기 위한 장대교량의 수요가 예상된다. 또한, 기존의 사장교와 현 수교로 제한된 장대교량 형식을 다양화하기 위한 Extr ados sed교와 같은 새로운 형식의 장대교량의 수요도 있을 것으로 판단된다.
본 장에서는 현수교와 사장교의 비교가 행해지고, 최근에 가장 많은 장대교를 건설한 일본과 유럽 의 장대교량 설계 방법에 대한 고찰을 한다. 또한, 고속도로에 적합할 것으로 예상되는 새로운 장대 교량 형식도 제시될 것이다.
1 .2 현 수 교 와 사 장 교 의 비 교
1 .2 .1 구 조 형 태
현수교와 사장교는 케이블이 내하(耐荷) 부재로서 중요한 역할을 수행하며, 현수교의 케이블은 포 물선 형상으로 배치되고, 사장교에서는 케이블이 기울어진 직선형상으로 배치된다.
현수교의 주요 구조 부재는 탑, 케이블, 보강거더로서, 케이블이 보강거더의 양단에서 앵커리지에 정 착된다. 이것을 타정식(earth - an chored type)이라 하며 일반적인 현수교는 타정식 형식의 교량이다.
케이블은 통상 2개가 평행하게 배치되며, 또한 새그(S ag )도 경제적인 관점에서 경간의 1/ 10 전후에 서 선택된다. 이와 같이 현수교의 기본 형태 결정에 관계되는 변수의 수는 많지 않다. 한편, 케이블이 보강거더의 양 단부에 정착되는 형식을 자정식(self- an chor ed type)이라 한다. 자정식 현수교에서는 케이블의 가설 전에 보강거더를 선행해 가설하는 것이 필요하며, 일본의 此花大橋와 영종대교가 대표 적인 예이다. 2개의 평행 케이블이라는 제약 때문에, 현수교에서는 탑의 경관 설계가 중요해진다. 그
러나, 탑주(塔柱) 사이의 연결은 가로보 혹은 X형의 사재로 한정되며, 사장교에 비해서는 변화를 줄 수 있는 요소가 적다. 중앙 경간장, 측경간장의 결정은 현지의 항로(航路) 조건 및 지형이나 지반 조 건에 큰 영향을 받는다. 측경간장이 중앙 경간장에 비해 상대적으로 짧게 되면, 연직 면내 강성이 크 게 된다. 이것은 측경간 케이블이 짧기 때문에 신장(伸張) 강성이 크게 되고, 탑정의 교축방향 수평변 위가 작게 되기 때문이다. 또한, 구조형식으로서는 단경간 형식 (측경간을 행어로프에 연결하지 않는 형식)이 선택된다. 그러나, 짧아짐에 따라, 탑 좌・우의 케이블 장력차이가 커짐으로, 탑정에서의 케 이블 미끄러짐에 대한 대책이 필요하다.
사장교의 주요 구성 요소는 탑, 케이블, 거더로서, 모든 케이블을 거더내에 정착하기 때문에 앵커리 지를 필요로 하지 않는다. 또한, 사장교의 형태는 다양성이 풍부하다. 측면에서 본 케이블 형식으로서 는, Radial, F an , H arp가 대표적이며, 케이블 면수도 1면이나 2면이 채용된다. 탑의 형태도 하나의 기 둥, 포털형(P ort al type ), A형, H형, 역Y형이 채용되며, 이것들을 조합하면 다양한 교량의 형태가 창 출된다. 이 이외에도, 현수교가 단경간 혹은 3경간으로 한정되는데 비하여 사장교에서는 2 경간형식 도 가능하다. 형태의 자유도라는 관점에서는 사장교가 현수교에 비해 유리하다고 할 수 있다. 사장교 의 경제적인 탑의 높이는 경간의 1/ 5정도로, 현수교에 비해 탑 높이 (보강거더로부터)가 약 2배가 된 다. 중앙경간, 측경간 길이의 선정은 현지 조건에 의해 좌우되지만, 측경간이 짧은 경우에는 현수교와 마찬가지로 연직 면내 강성이 커진다. 그러나, 짧게 되는 것에 동반하여 부반력도 크게 된다. 이 때문 에 측경간에 중량이 큰 콘크리트보를 이용하거나, 서해대교에서와 같이 Counterw eight를 배치하는 경우도 있다.
1 .2 .2 연 직 하 중 하 의 정 적 거 동
사하중이 작용한 상태에서는 케이블이나 행어가 지점이 되는 것으로 설계하기 때문에, 보강거더에 는 큰 휨모멘트가 발생하지 않는다. 케이블 간격이나 행어 간격이 20m 정도가 되기 때문에, 20m 경 간의 연속보와 같은 양의 모멘트밖에 발생하지 않는다. 한편, 현수교에는 케이블에 인장력, 사장교에 는 보강거더에 압축력이 도입된다. 또한, 사장교의 계획에 있어서는 사하중 상태의 탑, 보강거더를 축 력 부재로 하며, 휨모멘트를 작게 하기 위해서는 중앙 경간장과 측경간장의 비에 대응해 케이블의 배 치 등에 배려가 필요하다.
활하중이 보강거더에 작용된 상태에서는 두 형식 모두 케이블이 하중을 분담해, 케이블의 신장(伸 長)강성이 보강거더의 휨강성에 비해 커지게 되면, 하중은 케이블에 분담된다. 현수교의 경우, 거더가 없게 하는 것도 가능하다. 이것이 무보강(un stiffened) 현수교가 된다. 그러나, 설계에 있어서는 내풍 안정성의 확보 및 교통 하중에 의한 국부적인 변형을 방지하는 관점에서 중소 경간의 보도교를 제외 하고는 보강거더를 생략할 수 없다. 한편, 사장교는 케이블 장력의 수평성분에 의해 거더에 압축력이 작용하기 때문에, 그것을 저항할 필요가 있다. 결국, 압축력에 의한 좌굴을 방지 가능할 정도의 거더 가 최소한 필요해진다. 그러나, 좌굴을 방지하기 위해 필요한 최소한의 휨 강성이 분명하지는 않다.
그 외에, 교통하중에 의한 과대한 국부변형을 방지하고, 또한 장대교에 있어 내풍안정성 특히 정적 풍하중 작용하에서 휨 비틀림 좌굴 안정성을 확보하는 관점에서 거더의 단면과 크기가 결정된다.
현수교와 사장교를 비교한 경우, 현수교가 처지기 쉬운 구조이다. 이것은 사장교에서는 교량 시스템 이 트러스 형상으로 구성되기 때문이다. 이것에 비하여 현수교에서는 하중에 대한 힘의 균형을 얻기 위해 변형(변위)을 요하고, 특히 편재(偏在) 하중시에는 케이블과 거더가 교축방향으로 자유롭게 변 형해 연직 처짐도 크게 된다.
현수교는 역으로 이 처짐을 고려하여 보강거더의 단면력을 작게 하는 것이 가능하다. 따라서, 설계 에 있어서는 변형한 후의 평형위치를 구하는 유한변위 해석이 빠질 수 없다. 실제로는 완성계에 작용
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하는 외부하중에 대해서는 선형화 유한변위해석을 이용하여도 충분한 정도(精度)로 거동을 파악할 수 있다. 유한변위해석은 가설시의 형상관리를 행하는 경우에, 설계치를 얻기 위하여 이용된다. 사장교에 서는 거더에 압축력이 작용되기 때문에, 단면력은 변위의 영향을 고려하지 않는 선형해석에 비해 크 게 된다. 그러나, 지금까지 가설된 교량을 보면, 극단적으로 보강거더의 휨강성이 적지 않는 한 선형 해석으로도 거동의 평가가 가능하며, 기하학적 비선형성의 영향은 적다. 경간이 1000m 정도가 되어 도, 완성계에 작용하는 하중에 의한 비선형의 영향은 선형화 유한변위해석으로 평가 가능하다.
1 .3 장 대 교 설 계 방 법 의 비 교
1 .3 .1 일 본 의 장 대 교 량 설 계
장대교량 설계 분야에서 가장 큰 기술적인 진전을 보인 것이 일본이라 할 수 있다. 특히, 1970년대 중반부터 本州와 四國을 연결하는 세 개의 노선을 건설하며 시작된 本州四國連絡橋는 일본 토목기술 의 결정판이라 할 수 있다. 이 과정에서 설계와 시공을 위한 많은 실험과 연구를 수행하여 많은 보고 서들과 本四技報 등을 통해 논문들을 발간하였으며, 장대교량의 설계, 건설, 유지관리에 관한 많은 설 계기준과 각종 요령서 및 매뉴얼을 발간하여 적용하였으며, 시공을 성공적으로 추진하였다. 현재까지 발간된 상부공 및 하부공에 대한 기준서 및 요령의 목록은 표 1.3.1과 표 1.3.2에 주어져 있다. 각종 기준과 요령서들은 해석 기법과 재료의 개발에 맞추어 계속 변해왔으며, 明石海峽大橋와 같은 특수한 교량인 경우에는 새로운 기준을 작성하여 이용하였다.
이들 기준은 허용응력법에 근거하여 일본의 道路橋示方書・同解說를 참조하였으며, 道路橋示方書의 기준이 200m 이하의 교량을 대상으로 하였으므로 학계, 산업계 등이 참여한 전문위원회를 통하여 새 로운 시방규정을 작성하였다. R ainbow Bridge와 같은 本州四國連絡橋公團 이외의 교량 건설시에는 道路橋示方書・同解說와 本州四國連絡橋公團의 기준류를 참조하여 독자적인 기준을 작성하였다. 유럽 의 경우 장대교의 주탑은 주로 콘크리트를 이용하여 건설되나, 일본의 경우에는 강제를 이용하여 건 설되므로 이것들을 고려해 시방서 및 기준 등이 제정되었다.
1 .3 .2 유 럽 의 장 대 교 설 계 방 향
유럽에서의, 특히 덴마크를 중심으로 한 북유럽, 장대 교량 설계에는 일본의 장대교 설계 시스템과 는 차별성을 갖고 있으며, 특히 위험도 해석(risk an aly sis )과 한계상태설계법의 적용이라는 2가지 면 에서 큰 차이를 보여주며, 本州四國連絡橋公團의 기준류와 같은 장대교량용의 별도 시방서는 없다.
이들 교량에 적용된 위험도 해석이란 기존의 기준이나 시방서들에서 다룰 수 없는 사고들을 다루 기 위하여 각 위험이 발생할 확률을 분류하고 적절한 위험도 관리를 하는 것이다. 예를 들어, S t or eb aelt 의 시공 및 공용시에 대한 위험도 해석에서는 선박 및 비행기 충돌, 터널내부의 화재, 차량 사고 등의 발생위험이 예상되었지만, 교량에의 선박의 충돌 위험과 터널에서의 화재 발생이 주요한 공용시 위험 요인 (oper ational risk )으로, 터널의 시공중 사고가 주요한 시공시 위험 요인으로 주어졌 다. 각각의 사고에 대하여 기대되는 확률을 산정 하였으며, 선박 충돌에 대비하기 위하여 인공섬을 주탑 주변에 설치하였으며 교량의 이용자들을 위한 경보 시스템도 교량에 설치되었다. 사장교를 포함 하는 Oresun d Bridge의 경우에도 예상되는 다양한 사고들이 위험도 해석에서 고려되었다. 기대되는 사고들은 기차의 탈선 (도로・철도병용교), 화재 및 지진 그리고 스테이 케이블의 절단 등이다.
유럽의 장대교량 설계에 있어서의 또 다른 특징은 한계상태설계법(Lim it St at e Design )을 이용한 설계에 있다. 유럽에서는 기존의 시방서 뿐만 아니라 전 유럽을 대상으로 제정되고 있는 Eur ocode가
한계상태설계법을 기본으로 하고 있으므로 장대교의 설계에도 이를 원용한 것이다.
표 1.3.1 상부공 관련 서적
설계 기준편 제작 ・ 재료편
上部構造設計基準・同解說 鋼橋等製作基準・同解說
耐風設計基準・同解說 鑄鍛造鋼製作基準・同解說
風洞試驗要領・同解說 鋼橋等塗裝基準・同解說 (案)
吊橋主塔設計要領・同解說 橋面鋪裝基準(案)
吊橋主塔の塔頂補强構造解析要領(案) 鋼床板現場鎔接施工要領(案)
鋼床板設計要領・同解說 鋼上部構造用鋼材選定要領(案)
トラス構造要領(案), H BS 高力ボルト類規格
吊橋リンク支承構造設計指針・同解說 H BS 鋼材規格 鋼橋直結軌道および緩衝珩軌道伸縮裝置設計要領
・同解說 H BS ケ ブル材料規格・同解說
下路管理路の設計 マニュアル (案) H BS 塗裝規格 (案) 點檢補修用作業車構造基準(案) H BS リンク支承關係規格
明石海峽大橋耐風設計要領・同解說 溶融亞鉛めっき處理構造物・高力ボルト製作
要領(案) 尾道・今治ル ト耐風設計基準・同解說
鋼上部構造の設計にF E M 解析を適用するためのガ イドライン (案)
표 1.3.2 하부공 설계 기준 下部構造設計基準・同解說, 設物設計指針 耐震設計基準・同解說
鐵骨鐵筋コンクリ ト構造設計指針・同解說
大型鐵骨鐵筋コンクリ ト橋脚設計要領・同解說 (案) 重力式直接基礎アンカレイジ設計要領(案)・同解說 橋梁用マスコンクリ ト設計・施工基準・同解說 (案) 鋼設置ケ ソン設計要領 (案)
風化花崗巖の支持特性判定要領 (案) 多室型緩衝工の設計要領(案)
複合材型緩衝工の設計要領
Or esu n d Br idg e 같은 경우에는 아직 완성되지 않은 E u r ocode를 검토한 후, E ur ocode가 200m 이하 의 교량을 대상으로 하고 있지만 안전계수, 하중 및 하중조합 등을 부분적으로 수정하여 적용하였으 며, St or ebaelt B elt E a st Bridg e 경우에는 덴마크의 시방서(Danish Codes of P ractice)를 이용하여 구조적 안전도를 위한 조건들은 한계 상태와 연관하여 결정하였다. Stor ebaelt E ast Bridge에 있어
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구조물이 주어진 조건들 하에서 만족시켜야 하는 한계상태는 다음과 같이 분류되며 정의되었다.
- 사용성한계상태 (S er v iceab ilit y lim it st at es )
- 종국한계상태 (탄성 및 피로) (Ult im at e lim it st at e (ela st ic an d fatigu e )) - 임의적한계상태 (소성) (A cciden t al lim it st at es (pla st ic ))
사용성한계상태는 일상적인 공용상태하에서 허용될 수 있는 상태와 허용될 수 없는 상태사이의 경 계에 일치한다. 이에 반하여 종국한계상태 및 임의적 한계 상태는 부분적인 혹은 전체 구조물의 붕괴 에 일치하는 한계상태이다. 종국한계상태(탄성)에서는 하중 작용(효과)은 가역설계조건(rev er sible design con dit ion )을 갖아야 한다. 그 상태에서는 하중작용이 지면의 추가적인 소성 변형이 없이 지면 으로 작용을 전달할 수 있다.
임의적한계상태 (accident al lim it st at e)에서는 구조물이 전체적으로 붕괴되지 않고 보수될 수 있다 는 조건하에서 영구변형 (소성 변형)과 부재들의 붕괴가 허용된다. 더욱이, 이러한 교량의 문제로 인 하여 1개월 이상 차량의 흐름이 방해받지 않아야 한다.
설계에 적용되는 한계상태를 위한 일반적인 형식은 다음과 같다:
설계하중효과 (Design load effect s ) ≤ 설계 저항 (Design r esistan ce)
F ( G Gk, p P k, Q , i Qk , i) R k/ m
여기서 설계강도는 고유강도(ch ar act eristic str ength ), R k를 부분계수 (partial coefficient ), m 로 나눈 것이고, 고유하중(ch ar act eristic loads ) Gk, P k, Qk , i는 부분계수(partial coefficient s )
G, p 및 하중 계수(load factor s ), Q , i를 곱한 것이다.
다음 표 1.3.3은 설계에 실제적으로 적용된 부분계수(partial coefficient s )와 하중계수(load fact or s )를 보여준다.
표 1.3.3 한계상태와 계수
Lim it S t at e S er v iceability Ultim at e A cciden t al M at er ials :
Con cr et e 1.0 1.9 1.3
Reinfor cem ent 1.0 1.5 1.1
S t eel, y ieldin g 1.0 1.35 1.05 S t eel, br eakin g - 1.65 1.10
S t eel, fatigu e - 1.48 -
S t eel, m ain cable 1.0 2.0 - S t eel, h an g er s 1.0 2.3 1.5 S t eel, r eplacem en t - (2.0) - S t eel, frict ion clam p s - 1.65 1.40
S oil, frict ion 1.0 1.3 1.0
Coh e sion capacity 1.0 2.0 1.0 Coh e sion S t ability 1.0 1.65 1.0 L oad s :
P er m an ent , n or m al 1.0 1.0 1.0 P er m an ent , un fav or able - 0.85 - 1.1
V ar iable loadin g 1.0 1.3 1.0 V ar iable com p anion r oad s 0.5 - 1.0 0.5 - 1.0 - V ar iable load s on dam ag ed
st r u ctu r es - - 0.5
1 .4 새 로 운 교 량 형 식
경간이 100m 에 달하는 교량들이 일반적인 플레이트거더나 박스거더 형식을 응용하여 유럽을 중심 으로 건설되고 있으며, P C 박스거더교의 복부판에 파형강판 (Corrug at ed Steel W eb )이나 강관 트러 스를 이용하는 복합교량 (hybrid bridg e) 형식도 프랑스를 중심으로 하여 교량의 경량화 및 장경간화 에 대응하고 있다. 사장교 등의 장경간이 건설되기에 적합하지 않은 경간장에서는 Ex tr ados sed교 등 의 새로운 형식교량이 적용될 수 있으며, 사장교나 현수교를 이용한 기념비적인 교량 건설에의 요구 는 항상 존재할 것이다.
또한, 아치교나 트러스교도 협곡 등을 횡단할 때 유용하게 적용될 수 있는 교량형식이다. 특히, 아 치교의 건설에 있어서는 중국을 중심으로 콘크리트 충진강관(充塡鋼管)을 이용하여 300m를 상회하는 교량이 건설되었으며, 콘크리트 아치교의 건설도 새로운 건설 공법의 개발 및 도입에 따라 활발해지 고 있다. 산악지형인 국내에서도 이러한 아치교 등은 구조적인 기능뿐만 아니라 주변환경과의 조화 등을 고려할 때 더욱 활성화되어야 할 것이다. 트러스교에 있어서도 강관을 도입하여 경관성과 시공 성을 향상한 교량 형식도 많이 소개되고 있다.
1 .4 .1 E x tra do s s ed B ri d g e
E x tr a dos s ed교는 프랑스의 J acqu es M athiv at에 제안되어 현재 일본을 중심으로 6개 정도가 건설된 교량형식이며, 국내에서도 2개 정도가 설계되어 있다. 프랑스의 Mat hiv at이 제안한 Ext r a dos s ed 교의 개념은 배우 짧은 주탑을 설계하고, 교량의 상부공과 강결을 하고, 100m 이상의 경간을 갖는 일정높 이의 콘크리트 P C 박스거더를 갖는 것이었다.
일반적인 P C교의 형식은 중소 경간에서는 거더교, 장경간에서는 사장교가 거의 채용되었다. 이 2 가지의 형식은 서로 장점을 갖는 영역이 명백히 있는 반면에, 매우 거더 높이가 높은 P C 박스거더교 에서 날씬한 (slen der )한 거더를 갖는 P C 사장교로 시각적으로 크게 변화하고, 그 경계에 구조적 연 속성이 원활하지 못하다는 것은 여러 사람의 의견이 일치하는 바일 것이다.
E x tr ados sed P C교란 종래에는 케이블의 편심량이 거더의 유효높이 이내로 억제되었지만, 소위 외 케이블을 거더의 유효높이 이상으로 대담히 이용한 대편심케이블 방식 에 의한 교량이다. 이것에 의 해 거더교와 사장교의 복합적 특성을 갖는 구조계가 가능하고, 그것이 유리하게되는 적용 경간도 이 것들의 중간영역에 위치한다. 표 1.4.1에 사장교, P C 박스거더교 및 Ex tr ados sed교의 거더 높이와 주 탑 높이가 비교되어 있다. E xtr ados s ed교에서는 사장교에 비해 주탑의 높이를 반 이상 낮출 수 있다.
100m 에서 150m 까지의 경간을 갖는 교량이 E x tr ados sed교가 적용될 수 있는 최적의 경간일 것이 며, 지금까지 일본을 중심으로 건설된 Ex trados sed교의 경간도 대부분 100m ～150m 이다. 고속도로상 의 교량에도 이 정도의 경간을 요하는 위치에서는 Extr ados sed 교가 효율적으로 적용될 수 있을 것 이다. 그렇지만, T en don이 받게 되는 동적 하중에 의한 응력변동범위 등을 고려한 T endon의 허용력 에 대한 주의와 연구가 필요하다.
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그림 1.4.1 E xtr adosed교의 예 - M iy akodagaw a Bridge (일본) 표 1.4.1 각교량 형식의 특성비교
P C 박스거더교 h/ L : 1/ 15～1/ 17
(h : 주두부에서의 거더 최대높이)
E x t r ados ed교
h/ L : 1/ 30 ～ 1/ 35 H/ L : 1/ 10 ～ 1/ 15 (h : 거더 높이,
H : 주탑의 거더 하면으로부터의 높이)
사장교
h/ L : 1/ 100 ～ 1/ 130 H/ L : 1/ 4 ～ 1/ 5 (h : 거더 높이,
H : 주탑의 거더 하면으로부터의 높이)
1 .4 .2 강 관 을 이 용 한 아 치 교
강관을 이용한 합성 교량 형식이 유럽, 일본, 중국을 중심으로 경관성과 유지관리의 편의를 위하여 활발히 적용되고 있다. 프랑스에서는 트러스 부재를 강관으로 만들은 복합트러스교나 콘크리트 바닥 판 밑의 부재를 강관으로 하는 합성형 교량이 다수 건설되었으며, 일본에서도 일부 적용되고 있다.
중국에서는 일반 강관보다는 충진강관(充塡鋼管)을 이용한 아치교량이 상당수 건설되고 있다.
콘크리트 충진강관을 압축부재로서 이용하면, 콘크리트의 압축내력 상승, 강관의 좌굴 강도의 증대, 부재의 인성향상에 더하여 시공성 및 경제성의 관점에서 장점이 극히 큰 것으로 고려된다. 중국에서 1990년부터 강관콘크리트를 이용한 아치도로교가 이미 삼십개 정도 건설되었으며, 콘크리트 아치교로 서는 세계최대 경간인 425m 를 갖는 四川省万縣長江大橋가 1997년에 완성되었다.
이들 아치교는 Rib의 콘크리트 타설 방식에 의해 충진식(充塡式) 및 충진피복식(充塡被覆式)으로 크게 대별된다. 충진피복식 아치교에서는 강관을 아치링크로서 가설한 후, 강관내에 콘크리트를 충진 하고, 이것을 거푸집으로 이용해 콘크리트를 강관에 만다. 강관과 콘크리트의 합성효과를 기대할 수 없으며, 완성계는 강관을 주철근으로 환산한 SRC아치교로서 설계된다. 한편, 충진식아치교는 동일한 아치링크로서 폐합한 강관내에 콘크리트를 충진하지만, 완성계는 강관과 콘크리트가 일체 합성강관아
치로서 설계된다.
현재 중국에서 잘 사용되는 아치리브(Ar ch Rib )의 단면 형식을 그림 1.4.2에 나타냈다. 주된 단면 형식으로는 단관식(單管式) 및 Dum bbell 식이 있다. 단관식은 원형 강관에 콘크리트를 충진한 것으 로 거의 경간 70m 이하의 도시부의 도로교 및 보도교 등에 이용된다. Dum bb ell식은 2개의 강관을 2 장의 강판(묶음재)으로 용접 접합하고, 강관 내부 및 묶음판 사이에 콘크리트를 충진한 것이다. 중국 에서의 시공실적에 의하면 강관의 직경은 D =450～1200m m , Dum bbell식 단면 높이는 H =1200～
2700m m 사이에 있다. 강관 직경과 단면 높이의 비는 D/ H =1/ 2.1 ～ 1/ 2.7, 단면 높이와 경간장의 비는 H/ L = 1/ 30 ～ 1/ 60에 있다. 강관 및 묶음재의 강판 두께는 t =8～20m m 사이에 있으며, t =10m m 의 강판이 많이 이용되어 왔다.
그림 1.4.2 아치리브의 단면 형상
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제 2 장 현 수 교 의 설 계
2 .1 현 수 교 의 형 식 및 설 계
2 .1 .1 현 수 교 의 형 식
현수교를 구성하는 주요 요소는 다음과 같다 1) 교면 하중을 지지하는 보강거더 (S tiffen in g T ru s s ) 2) 보강거더를 매다는 행어 (H an g er )
3 ) 행어를 매다는 케이블 (Cab le )
4 ) 케이블을 고정하는 케이블 앵커리지 (Cable A n ch or a g e ) 5 ) 케이블을 지지하는 주탑 (T ow er )
이것은 현수교의 형식을 요소별로 분류한 것이다. 케이블과 보강거더는 현수교를 특징짓는 것으로 서,
1) 케이블의 목적으로는
a ) 행어를 포함한 케이블의 자중 및 보강거더와 이것에 의해 지지되는 바닥판, 바닥틀 등의 자중 을 주탑 및 앵커리지에 전달하는 것,
b ) 완성 후에 작용하는 외력을 보강거더와 같이 분담 지지해 주탑 및 앵커리지에 전달하는 것 등이 있으며,
2) 보강거더의 목적으로는
a ) 케이블과 같이 교체에 연직 및 수평방향의 강성을 주는 것과
b ) 활하중 등에 의한 완성후의 보강거더에 작용하는 하중을, 그 강성에 의해 분산하고, 행어를 통해 케이블에 전달하는 것 등이 있다.
현수교는 위에 언급한 것과 같이 케이블이 보강거더를 지지하는 것, 다시 말하면, 보강거더가 자립 하지 않는 것에 있다. 따라서, 케이블과 보강거더과의 작용에 의해 그 강성을 확보하지만, 일반적으로 는 타형식의 교량에 비해 유연성(F lexibility )이 많은 교량형식이라고 말할 수 있다. 그 결과, 교체, 특 히 보강거더가 바람, 지진 등의 외적영향을 받아 변형이 쉽다. 특히, 바람에 의한 내풍안정성을 흐트 러지게 한 T acom a Narr ow s교의 낙교 사고는 그 대표적인 예라 할 수 있다. 현재에는 현수교의 설 계에 있어, 특히 보강거더에는, 단면 형상외에 강성, 질량 등을 고려, 풍동에서의 모형실험 등에 의해 응답을 확인한 후, 형식을 결정한다.
위에서 언급한 현수교 각 요소들의 구조 형식을 들면, 다음과 같다.
1) 주탑의 형식
a ) 하단 고정, b ) 하단 힌지, c ) 주탑없음 (지형을 이용해 산정상등에 케이블 앵커리지를 설치한 것)
2) 케이블 앵커리지의 형식
a ) 본체와는 별도로 건설된 앵커블록에 케이블을 정착하는 형식 (E art h - an ch or ed ) b ) 측경간의 보강거더 단부에 케이블을 정착하는 형식(S elf - an ch or ed )
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3 ) 케이블 형식
a ) 케이블만, b ) 케이블과 스테이 (S t ay )의 병용
4 ) 행어의 형식
a ) 연직 행어 b ) 경사 행어
5 ) 보강거더의 형식
a ) 3힌지형식 b ) 2 힌지 형식, c ) 연속보강거더
2 .1 .2 현 수 교 의 설 계
현수교 설계에서는 다른 형식 교량에 비해 사전에 검토해야하는 사항이 많다. 그 이유는 구조의 형 태가 여러 형태로 복잡하기 때문이다. 더욱이, 바람에 의한 동력학적 입장에서 단면 형상의 검토라든 가, 가설방법에 의한 영향의 고려 등에 대해 광범한 검토가 필요한 것을 들 수 있다. 그 외에도, 현수 교는 구조형식이나 구조규모 등에 의해, 완성 후에 기념비적인 구조물이 되는 경우가 많고, 가설지점 을 포함한 전체의 경관을 사전에 검토할 필요가 있다. 따라서, 계획의 초기단계부터 전체의 형상이나 구조물로서의 균형(중앙경간, 측경간의 비율등)이나 주탑, 보강형, 앵커 블록 등의 형상 등에 대한 배 려와 연구가 필요하다. 또한, 유지관리를 위한 설비도 구조가 거대하고 복잡한 것이 많은 것을 고려 하여, 장래의 상태를 예측에 덧 붙여, 사전에 짜 넣을 고려도 필요하다. 그림 2.2.1에 개략적인 현수교 의 설계 순서가 주어져 있다. 여기서는 현수교의 상세 설계에 관해 논의될 것이다.
2 .2 부 재 설 계
2 .2 .1 서 론
일반적인 도로교 설계에 적용되는 도로교설계기준의 적용범위는 지간 200m이하이며, 현수교는 통 상 그것을 초과하는 지간이 계획되는 경우가 많다. 따라서, 현수교의 설계에 전면적으로 도로교설계 기준을 적용하는 것은 무리가 있기 때문에, 설계에 있어서는 개개의 계획을 충분히 검토하여 별도의 설계기준을 작성하는 것이 일반적이다.
2 .2 .2 하 중 및 구 조 해 석
현수교의 설계에 고려되는 하중의 종류와 재하 방법은 지간장, 가설 지점의 지역특성, 교량의 중요 도 및 도로교, 철도교의 차이 등에 대한 충분한 검토에 의해 결정되어야 한다. 현수교 설계 하중의 특성으로서는 전체 하중에서 차지하는 사하중의 비율이 크기 때문에, 사하중이 정밀하게 가정되는 것 이 중요하다. 또한, 장대 현수교에 있어서는 활하중이 만재되는 것은 매우 드물기 때문에 폭, 지간에 의해 저감한다.
장대 현수교 설계에서는 교통 공용상태에서의 지진도 예상되는 점과 T acom a Narr ow s교와 같이 상당한 저풍속에서도 교량 붕괴가 발생하는 점에서, 그 구조특성을 고려하여 바람, 지진에 대한 충분
한 안전성을 확보하는 것이 가장 중요한 과제가 되었다. 또한, 최근 현수교의 장대화에 따른 주탑, 보 강거더, 케이블 제작오차, 가설오차가 설계 단면력이나 교체의 변위에 영향을 주기 때문에 이것을 하 중과 같이 취급하는 것이 일반화되었다.
설계를 실시함에 있어 구조 해석은 현재에는 설계 단면력을 구하기 위한 유한변위해석(F init e Defor m ation A n aly sis ), 응력 집중이나 국부 응력에 대한 안전성을 검증하기 위한 F E M 해석, 좌굴 안정성을 검토하기 위한 탄성좌굴해석, 탄소성유한변위해석, 동적안정성을 검토하기 위한 고유진동수
그림 2.2.1 개략적인 설계 순서
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해석이나 동적응답해석을 중심으로 컴퓨터를 이용하지 않으면 불가능하므로, 이러한 해석을 어떻게 효율적으로 진행할 것이지는 설계순서를 고려하는데 있어 중요한 요소가 된다.
현수교 전체의 구조해석이론은 탄성이론(Elastic T heory )에 의해 시작되었지만, 최근 일본의 현수 교 설계에 있어서는, 若戶大橋, 關門橋에 처짐이론(Deflection T heory )이 채용되었고, 大鳴門橋에서는 유한변위이론(F inite Deform ation T heory )에 의한 설계, 처짐이론(Deflection T h eory )에 의한 조사가, 南- 北備讚瀨戶大橋이후에는 유한변위이론이 채용되었다. 해석모델도 明石海峽大橋의 보강거더 해석 에서는 보강거더를 하나의 보부재로 치환하지 않고, 보다 실태를 잘 반영하는 입체 트러스 모델을 채 용하기에 이르렀다. 이것은 종래 보다 더 정확한 설계 단면력을 구하는 것이 가능해진 것을 뜻한다.
현수교를 설계하는 경우, 계획 단계를 추가하여 수회의 시산(試算)을 행하여 기본 제원을 순차적으 로 결정하고, 상세 설계로 이행하는 것이 일반적이다. 여기서는, 각 부재설계의 기본이 되는 단면력을 산출하는 전체해석순서에 관한 南備讚瀨戶大橋의 예를 그림 2.2.2에 나타냈다. 초기형상결정은 유한변
그림 2.2.2 전체 해석 순서
위해석 계산의 기본이 되는 것으로, 보강거더가 무응력(無應力) 상태일 때의 현수교 형상을 결정하는 것을 말한다. 일반적으로 보강거더에 대해서는 완성시의 형상을, 케이블에 대해서는 보강거더, 현수재 등 모든 자중이 케이블에 재하된 상태에서의 형상과 내력을 구하는 것이다. 그림 2.2.2의 예는 전사하 중으로 정의된 하중이 재하된 상태를 완성시로 한 것으로, 장래에 사하중의 추가를 고려한 것이다.
이러한 예와 같이 최근에는 사하중의 일부를 보강거더에 분담시키는 방안도 제시되었다.
이와 같이 결정된 초기형상과 초기응력을 이용해, 선형유한변위이론(Lin earized F init e Deform ation T h eory )에 의해 구한 영향선에서 재하 위치를 결정, 재하된 하중에 적합한 구조모델을 설정, 유한변 위이론 혹은 선형화유한변위이론에 의해 케이블이나 보강거더 단면력, 변위, 지점반력 등을 구하는 것이 일반적이다. 또한, 주탑의 해석에서도, 그림 2.2.3에 보여준 明石海峽大橋의 예와 같이 보다 정확 한 단면력을 구하기 위해 그림 2.2.1의 전체해석에 의해 얻은 케이블 반력, 링크 반력, 윈드슈 반력, 탑정변위를 이용하여, 보다 상세한 구조모델화를 하고 유한변위이론에 의해 해석한다.
이와 같이 일본의 최근 장대 현수교에서는 주탑과 보강거더를 설계하는 경우에 설계, 시공 시기의 엇갈림도 있기 때문에 그 때마다 전체해석을 행해 정도를 향상시킨다.
그림 2.2.3 주탑 해석 순서
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(a ) 보강트러스형식 (b ) 보강박스거더 형식 그림 2.2.4 매닮 구조부
2 .2 .3 보 강 거 더
2.2.3.1 바닥틀
바닥틀, 횡트러스, 횡프레임, 보강거더를 총칭하여 보강거더 혹은 매닮 구조부라고 표현하는 경우가 많다. 그림 2.2.4에 장대현수교에 채용된 사례가 많은 트러스 형식, 박스거더(Box Girder ) 형식의 매 닮 구조부의 개념도를 나타냈다. 매닮 구조부 중에는 바닥틀 구조의 기능은 자동차나 철도차량 등에 대한 교통기능을 충분히 하며, 하중을 보강거더에 원활히 전달하는데 있다. 바닥틀 부재로서는 바닥 판, 종형과 횡트러스, 횡프레임이 일부를 구성하는 횡트러스 상현재, 횡형 등이 있고, 최근 보강트러 스를 갖는 장대 현수교에는 바닥판, 종형을 횡형, 횡트러스 상현재 위에 위치시키는 형식이 주류가 되었다.
바닥틀 구조의 설계의 중요성은 바닥틀 구조의 중량과 구조형식이 상부공 전체의 경제성 및 내풍 안정성에 큰 영향을 주는 데에 있다.
하중을 직접지지하는 바닥판에는 철근콘크리트바닥판 (R C 바닥판), 강격자바닥판, 강바닥판, Open Gr at in g과 그것들을 혼용한 것이 있다. 현수교의 장대화에 따른 사하중의 경감을 도모하기 위해, 1937년 완성된 Golden Gat e교의 RC 바닥판에서, 1957년 M ackin ac교의 강격자 바닥판, 1964년의 F or t h R oad교의 강바닥판과 RC 바닥판 혼용으로 시대와 함께 변화해왔다. 일본에서도 若戶大橋의 R C 바닥판으로부터 關門橋의 격자바닥판, 本州四國連絡橋의 강바닥판으로 구조형식이 변화되었다.
강바닥판은 활하중을 직접 지지하는 것이므로 피로를 충분히 배려한 설계가 필요하다. 또한, 강바닥 판 상면에 설치된 포장에 균열이 잘 발생하지 않도록 하기 위해 비틀림 강성이 큰 폐단면 리브의 이 용이 일반적이고, 그 배치에도 주의가 필요하다.
세로보 구조는 최근 통행 차량의 주행성과 유지관리의 배려면 에서 가능한 한 연속경간수를 많게 하는 것이 시도되었다. 南備讚瀨戶大橋에서는 6경간 (80m )의 연속구조, Rainbow Bridge에서는 56경 간 (560m ), 明石海峽大橋에서는 20경간 (284m )의 연속구조를 채용하였다. 세로보의 연속화에서는 받 침조건과 이동량에 대한 받침 구조와 신축장치의 규모, 가설오차의 흡수방법, 보강거더과의 일체화에 대한 고려 등을 충분히 검토할 필요가 있다. R ainbow Bridge에서는 연속세로부 단부에 대하여 보강 거더와 일체화되어, 보강거더으로서의 작용도 고려하였다.
