현수교, 사장교, 엑스트라도즈드교

교량의 종류는 상부구조 형식에 따라서도 많이 구분이 됩니다.

특히, 케이블로 지지되는 교량형식 중 특수교량으로써 장대교량에 많이 이용되는 현수교와 사장교가 대표적입니다. 그리고 PSC박스형거더교와 케이블을 접목시킨 교량으로 외형은 사장교와 비슷하지만 하중방식이 다른 엑스트라도즈드교도 역시 케이블형식의 교량입니다.

현수교 (Suspension Bridge)

1. 현수교의 기본 원리:

주탑에 설치된 주 케이블에서 늘어진 행어를 이용하여 교량 상판을 지지하는 구조입니다.

교량의 하중은 주 케이블을 통해 교량 양 끝단의 앵커리지(정착부)로 분산됩니다.

주탑은 주 케이블을 중앙에서 지지하는 역할만 수행하며, 주로 압축력을 받습니다.

2. 타정식 현수교:

주로 장대 교량에 사용됩니다.

교량 양 끝단에 대형 콘크리트 앵커리지를 설치하여 주 케이블을 고정합니다.

앵커리지는 주 케이블의 인장력을 지지하며, 견고한 지반 위에 시공되어야 하므로 철저한 사전 지반 조사가 필수적입니다.

3. 자정식 현수교:

교량 상판에 주 케이블을 직접 앵커링 하여 상판이 하중을 일부 부담하는 방식입니다.

구조적 안정성 문제로 인해 주로 연장이 짧은 교량에 적용됩니다.

4. 현수교의 핵심 관리 요소:

• 양 끝단 앵커리지의 견고성 유지 및 관리
• 주 케이블의 장력 및 형상 관리
• 행어에 매달린 상판의 풍진동 관리 (댐퍼 설치를 통한 진동 에너지 소산)

결론적으로, 현수교는 주 케이블과 앵커리지 시스템을 통해 하중을 지지하는 효율적인 장대 교량 형식입니다. 특히 타정식 현수교는 긴 경간에 유리하지만, 안정적인 하중 전달을 위해서는 앵커리지의 시공 및 관리가 매우 중요하며, 풍진동에 대한 대비책 또한 필수적입니다.

사장교 (Cable-Stayed Bridge)

구조 원리: 주탑에서 사선으로 뻗어나온 케이블이 교량 상판을 직접 지지하는 형식입니다.

하중 전달: 교량 상판의 하중은 케이블을 통해 주탑으로 전달되고, 주탑에서 기초로 최종 전달됩니다.

주요 특징

주탑에는 압축력과 수평력이 동시에 작용합니다.

케이블에는 인장력이 작용합니다.

장대 교량에 많이 사용되지만, 현수교보다는 적용 범위가 제한적입니다.

케이블 경사는 일반적으로 30도~45도 사이로 유지됩니다.

케이블 배치 형태에 따라 하프형, 방사형 등 다양한 유형으로 분류됩니다.

엑스트라도즈드교 (Extradosed Bridge)

구조 원리: 외형은 사장교와 유사하지만, 케이블은 주 지지 부재가 아닌 보조적인 역할만 수행합니다. PSC 박스형 거더가 교량 상부 하중의 대부분을 지지하며, 이 하중은 교각을 통해 기초로 전달됩니다.

사장교와 달리 주탑의 높이가 낮습니다.

케이블의 사선 경사가 사장교보다 더 완만합니다.

PSC 박스형 거더의 강성이 하중 지지에 중요한 역할을 합니다.

사장교와 혼동될 수 있지만, 하중 지지 메커니즘에서 뚜렷한 차이를 보입니다.

요약

사장교와 엑스트라도즈드교는 모두 주탑과 케이블을 활용하는 교량 형식이지만, 하중을 지지하는 주된 방식 에서 근본적인 차이가 있습니다. 사장교는 케이블이 직접적인 하중 지지 역할을 하는 반면, 엑스트라도즈드교는 PSC 거더가 주 하중을 지지하고 케이블은 이를 보조하는 역할을 합니다. 이러한 차이로 인해 주탑 높이 및 케이블 경사 등 외형적인 특징에서도 차이가 나타납니다.

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