1 교면의 위치에 따른 분류
(1) 상로교 (Deck bridge) : 교면이 교량의 형이나 트러스 위쪽에 있는 교량
(2) 중로교 (half-through bridge) : 교면이 교량상하의 중간에 있는 교량 (당산철교)
(3) 하로교 (through brigde) : 교면이 교량의 아래에 있는 교량
(동호대교, 한강철교 트러스 구간)
(4) 2층교 (2 storied bridge) : 교면이 2층으로 되어 있는 교량 (상부-도로, 하부-철도)
1.2. 용도에 따른 분류
(1) 도로교 (highway bridge) : 도로를 통행하기 위하여 축조된 교량 (1등교, 2등교, 3 등교)
(2) 인도교 : 사람의 통행만으로 사용되는 교량
(3) 철도교 (railway bridge) : 철도선로에 가설되는 교량
(4) 수로교 : 발전용수로나 수도용수로 또는 관개용수도 등을 통하기 위하여 가설된 교량
(5) 군용교 : 군사용에 사용되는 교량
(6) 혼용교 : 도로와 철도가 병설되어 있는 교량과 같이 2개 이상의 용도에 사용되는 교량
(7) 운하교 : 운하를 통과시키기 위해서 가설된 교량
1.3 사용 재료에 따른 분류
(1) 목교 (Wooden Bridge) : 목재로 가설된 교량
(2) 석교 (Stone Bridge)
(3) 강교(Steel Bridge) : 현재 장대교량에 많이 사용
(4) 철근 콘크리트교(Reinforced-Concrete Bridge) : 내구력이 크로 유지비가 적게 들므로 많이사용
(5) PSC 콘크리트교(Prestressed Concrete Bridge) : 고장력의 강선으로 Prestress를 가한 거더를 사용
(6) Preflex-Beam교(Preflex Beam Bridge)
1.4 상부구조 형식에 따른 분류
(1) 거더교(Girder Bridge)
- 거더(보)를 수평방향으로 가설한 교량. 이 거더(보)를 주형이라 함
- 종류는 강 거더교, 철근콘크리트 거더교, PC 거더교, 강판형교, 박스거더교
(2) 단순교(Simple beam bridge)
- 주형 또는 주트러스를 양단에서 단순하게 지지한 교량
- 한쪽 단을 고정받침으로 하고 다른 쪽 단을 가동단으로 지지한 교량
(3) 연속교(Continuous bridge)
- 1개의 주형 또는 주트러스를 3점이상의 지점에서 지지하는 교량
- 2경간 이상에 걸쳐 연속한 주형 또는 주트러스를 사용한 교량
(4) 게르버교(Gerber bridge)
- 연속교의 지점 이외의 적당한 곳에 힌지를 넣어 부정정구조를 정정구조로 만든 교량
- 연속교와 마찬가지로 지간을 크게 할 수 있어서 강교와 철근콘크 리트교로서 매우 좋은 형식이다
(5) 트러스교(Truss bridge)
- 몇 개의 직선 부재를 한 평면 내에서 연속된 삼각형의 뼈대 구조로 조립한 것을 트러스(Truss)
라고 한다. 거더 대신에 이 트러스를 사용한 교량
- 트러스교는 일반적으로 지간이 50∼100m 정도에 알맞는 형식으 로, 비교적 작은 중량의 부재를
순차조립하여 큰 강성을 얻을 수 있으므로 외팔보 공법(Free Cantilevering Method) 의 채용이
다른 형식보다 유리하며, 또한 개개 부재의 단면이 작기 때문에 운반이 용이하며, 해협이나 산간
계곡 등에 적합한 교량이다.
- 이상 트러스의 가정
① 부재는 마찰이 없는 힌지로 연결되어 있으며, 각 부재에는 모멘트 가 발생하지 않는다.
② 부재는 직선이고 하중은 부재의 도심에 작용한다.
③ 하중은 격점에만 작용한다.
(6) 아치교(Arch Bridge)
- 곡형 또는 곡트러스를 쪽을 상향으로 하여 양단을 수평방향으로 이동할 수 없게 지지한 아치를
주형 또는 주트러스로 이용한 교량
- 아치교는 부재 내에 압축력만 발생케 하는 아치 구조의 성질을 이 용한 교량 형식으로 기본적으로
2 힌지 아치, 3힌지 아치 및 고정 아치의 형식이 있다. 어떤 교량 형식에서나 자중 상태에서는
부재에 휨이 발생하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다. 강도로교 의 경우에는 아치리브에
필연적으로 휨이 발생하므로 아치리브의 부재는 압축력과 휨에 동시에 저항할 수 있게
설계되어야 한다.
- 아치교는 바닥판에 작용하는 차륜하중을 행거 또는 기둥을 이용하여 가능하면 등분포로
아치리브에 전달하고, 이 아치리브를 통하여 지반으로 전달케 하는 구조체계를 갖고 있다.
하로 아치교는 바닥구조와 아치리브 구조의 연결방법에 따라 타이드아치교, 랭거 아치교,
로제아치교 또는 닐슨 아치교 등으로 나누기도 한다.
상로 아치교는 하로 아치교 의 랭거형교, 또는 로제형교에 해당하는 교량형식 이외에 트러스
아치형의 형태가 있다.
- 아치교의 구분
① 타이드 아치교 : 지점상의 횡변위를 타이드 바가 잡아주는 구조 형식(한강대교)
② 랭거 아치교 : 아치부가 축력만을 받도록 설계되는 형식(동작대교 철도교 구간)
③ 로제 아치교 : 아치부가 축력과 휨에 저항하도록 설계하는 방식
④ 닐센 아치교 : 아치부의 행거가 케이블로 이루어져 있으며, 약간 경사지게 배치되는 형식
(7) 라멘교(Rahmen Bridge)
- 라멘교란 교량의 상부구조와 하부구조를 강절로 연결함으로써 전 체구조의 강성을 높임과 동시에
지간내에 발생하는 휨모멘트의 크기를 줄이는 대신 이를 교대나 교각이 부 담하게 하는 교량이다
- 50m 지간까지 신축이음(Expansion Joint) 이나 지압판이 없이 가설이 가능하고, 유지 관리면에서
같은 지간의 단순교에 비해 유리하며 주형의 두께가 상대적으로 작게 설계될수 있어 교량의 미관이
수려하며, 특히 중앙부로부터 지간의 양단으로 헌치 형태를 이룬 경우 더욱 날렵한 모양을 이룬다.
- 라멘교는 교각의 높이가 그리 높지 않고 단경간의 교량에서 사용 하는 것이 경제적이다.
우리나라의 경우 고속도로 횡단교량에서 많이 볼 수 있다.
- 라멘교는 매우 다양한 형태의 설계가 가능하며, 보의 두께를 작게 하여 가늘게 보이도록 하는 것
이 보통이므로 교대나 교각의 두께가 상대적으로 두껍다.
(8) 현수교(Suspension Bridge)
- 19세기 후반 들어 Roebling에 의해 Brooklyn교(1883년)등 근대 현수교가 완성된 이후, Moisseiff,
Steinman 등에 의해 20세기 초 현수교 전성기가 시작되었다. 이후 현수교의 시행착오를 반복하며
발전해 오늘날 장대교량 형식의 선두주자가 되어 있다.
- 현수교란 주탑(Tower) 및 앵커리지(Anchorage)로 주케이블(Main Cable)을 지지하고 이 케이블에
현수재(Suspender또는Hanger)를 매달아 보강형(Stiffening Girder)을 지지하는 교량형식을
말한다.
- 현수교의 주케이블 형상은 아치교와 유사하나 인장력만을 받는다 는 점에서 크게 다르다.
이와 같이 인장력만이 발생하도록 하는 것이 재료의 효과적인 사용방법.
지간 1,000m 이상의 장대교가 거의 현수교라는 점도 이러한 역학적 특성을 잘 반영하는 것이다.
- 현수교의 분류
① 경간수 및 보강형의 지지조건 : 단경간 현수교, 3경간 단순지지 현수교,
3경간 연속지지 현수교, 다경간 현수교
② 보강형의 형식 : 트러스 형식, 박스형식
- 대부분의 현수교는 주케이블을 앵커리지에 고정시키는 타정식 (earth-anchored)이지만 최근 들어
보강형이 주케이블을 지지하는 자정식(self-anchored, 영종대교)현수교도 시도되고 있다.
자정식을 제외한 어는 형식이라도 주케이블이 모든 사하중을 지지하며 따라서 사하중 상태에서
보강형에는 응력이 발생하지 않는다. 활하중과 같이 집중하중은 일단 바닥틀에 의해 지지되고
다시 보강형에 의해 분배되며 이 힘은 행거(hanger)를 통해 주케이블로 전단되고 최종적으로
앵커리지에 전달된다.
- 현수교에 활하중 등이 재하되면 보강형과 주케이블이 이 하중을 분담하여 지지하게 된다.
이 때, 사하중에 의한 주케이블의 수평장력을 크게 하면 보강 형의 휨모멘트를 감소시킬 수 있다.
수평장력을 크게 하려면 케이블의 새그(f/l)비를 줄이거나 자중을 늘리면 된다.
- 주케이블의 수평장력에 관계되는 주요 변수들을 적절히 결정함으로써 보강형의 부담을 효율적으로
줄일 수 있으며 장대 현수교를 가능케 할 수 있다.
- 현수교의 계획 및 설계시 고려되어야 할 주요 항목을 정리하면 다음과 같다.
① 보강형의 연속성
② 중앙 경간과 측경간의 비
③ 중앙 경간과 새그(sag)의 비
④ 행거의 배치
⑤ 보강형의 형식
⑥ 주탑의 형식
⑦ 강바닥판과 들보의 합성 및 비합성
(9) 사장교(Cable Stayed Bridge)
- 사장교는 1784년 C.J.Loscher에 의하여 세상에 처음으로 교량으 로서의 모습을 선보인 후,
1818년과 1824년에 두 개의 교량이 연속해서 붕괴되면서 그 발달이 지체되었다가 1955년 스웨덴에
Stromsund교가 건설되면서 다시 교량 기술자들에게서 각광을 받아오고 있는 교량형식이다.
- 사장교는 중간의 교각위에 세운 교탑으로부터 비스듬히 내려 드리운 케이블로 주형을 매단
구조물이다. 연속 들보형교, 연속 트러스교 또는 아치교에서는 그 경간이 장대해지면,
사하중이 급격히 증가하며 결국 적용한계에 달하게 된다. 그래서, 경간의 장대화에 수반하는
사하중을 경감하기 위하여 위에서 말한 것과 같은 구조계로 고안된 것이 사장교이다.
따라서 사장교에 작용하는 하중의 일부가 케이블의 인장력으로 지탱되기 때문에 주형은
케이블 정착점에서 탄성지지된 구조물로서 거동한다. 그 때문에 사장교는 현수교와 근본적으로
역학적 특성이 다른 구조물이다.
- 케이블의 장력을 조절함으로써 휨모멘트를 현저하게 감소시킬 수 있으므로 경간이 장대한
사장교를 경제적으로 설계할 수 있다. 이 때 고려해야 할 설계 인자들은 다음과 같다.
① 케이블의 배열 및 장력
② 케이블 수
③ 주탑 및 보강형에 케이블이 정착되는 위치
④ 탑 기초부의 지지조건
⑤ 탑과 케이블의 결함
● Dywidag(디비닥)공법 (FCM 공법)
캔틸레버 공법의 일종으로 서독의 Dyckerhoff ＆ Widmann(dywidag)사에 의해서 개발된 공법이며, 동바리가 필요없이 이동식 작업차(form traveler)를 이용해서 순차적으로 캔틸레버부 상부구조를 시공한 후, 경간 중앙에서 캔틸레버 거더를 연결시키는 공법으로 국내에서의 시공예로는 원효대교가 있다. P.C강봉을 사용하여 강봉의 정착, 이음매 기구의 용이성, 확실성 있는 공법으로 대하천, 수심이 깊을 경우 PC교 가설법 중 가장 유리하며 1회 3～3.5m씩 타설 가능하다.
● 이동식 비계공법 (MSS ; Movable Scaffolding System)
교량의 상부구조 시공시 거푸집이 부착된 특수한 이동식비계를 이용하여 한 경간씩 시공하여 나가는 공법으로 본래 서독의 strabag사에 의해 처음으로 개발되었으며 국내에 도입된 것은 1983년 1월 노량대교에 최초로 이용되어 1986년 5월에 완공되었고 hydroulic jack을 이용하여 전․후진 구동이 가능하며, main girder 및 form work를 상하좌우로 조정가능한 공법으로 지형적 조건, 구조형식 등을 고려한 기계화 시공이므로 품질관리 및 공기단축 등에 유리하다.
● P ＆ Z 공법
서독의 Polensky ＆ Zollner사에서 개발한 공법이며 dywidag공법의 이동식 작업차와 마찬가지로 이동식 가설트러스(moving gantry)라는 가설장치를 이용해서 상부구조를 한 쪽으로부터 연속 타설하는 공법이다.
● 압출공법 (ILM ; Incremental Launching Method)
교대 또는 최초의 배후에 거더 제작장을 마련하여 거기서 거더를 8～20m 정도 길이의 블록으로 제 작하여 PC강재를 이으면서 차례로 밀어내어 소정의 위치에 가설하는 공법으로 집중압출방식(제장장 인접 1개소에만 압출장치를 설치해 압출)과 분산압출방식(각 교각에 압출장치를 분산시켜 압출)이 있으며 지간이 긴 교량의 가설에는 주형의 켄틸레버 작용으로 인한 큰 휨응력의 발생을 경감시키기 위해 선단에 선행가설가더(launching nose)를 설치하며, 지간 중간에 일반적으로 가교각을 설치한다.
같은 제작장에서 반복작업으로 교량가설이 이루어지기 때문에 효율성이 높고 거푸집의 설치 및 해체가 기계화되어 있어 양질의 제품제작이 가능하다. 그러나 거더의 외부형상을 종방향으로 변화시킬 수 없는 단점이 있다.
● Precast Segment 공법
일정한 길이로 분할된 세그먼트를 공장에서 제작하여 가설현장에서는 크레인 등의 가설장비를 이용하여 상부구조를 완성하는 공법이다.