최근 교량의 종류에 대한 포스트들을 읽어보니 오타도 많고 잘못되거나 오래된 정보들이 꽤나 많이 보이더군요... 교량의 종류 카테고리의 글들이 대부분 15년 전에 쓴 글들이다 보니 좀 오래된 느낌도 들고 당시 여기저기의 자료들을 모아서 올리다 보니 일관성이 없기도 하고 쉽게 풀어쓰지 못한 경우도 있었습니다.
그래서 교량의종류 카테고리의 글들을 다시 한번 정리해 보기로 했습니다. 그동안 교량의 종류 카테고리의 주 고객층(?)들이 수행평가하는 학생들이 많았던 걸 고려하여 전문용어나 어려운 내용은 배재하고 최대한 쉽게 써보도록 하겠습니다. 

 

  • 교량의 정의

교량의 구성을 알아보기 앞서 먼저 교량이란 무엇인가 하는 것부터 알아보도록 하겠습니다.

사전적의미는 아래와 같습니다.

-한자 의미
橋 : 다리 교
梁 : 들보 량, 들보란 과 칸 사이의 두 기둥을 건너 지르는 부재를 지칭하는 순우리말입니다. 영어로는 Girder, Beam 등으로 이야기할 수 있습니다.

-국어사전
"시내나 강을 사람이나 차량이 건널 수 있게 만든 다리"

-토목용어사전
"교통로, 수로(水路)등이 하천, 계곡, 움푹 꺼진 땅, 그 밖에 이들 통로의 기능을 저해하는 것에 직면했을 경우 이것을 넘기 위한 목적으로 만들어지는 각종 구조물"

- 위키백과

"교량(橋梁) 혹은 다리는 도로, 철도, 수로 등의 운송로 상에 장애가 되는 하천, 계곡, 강, 호수, 해안, 해협, 등을 건너거나, 또 다른 도로, 철도, 가옥, 농경지, 시가지 등을 통과할 목적으로 건설되는 구조물을 총칭할 수 있다."

사전마다 표현이 조금씩 다르긴 하지만 "사람, 차량 등이 어떠한 장해물을 건너 갈 수 있도록 만든 구조물"이라고 하면 되겠네요.

 

교량은 일반적으로 다리 구조물을 의미하지만 직접 연결되기 어려운 것들을 연결한다는 의미로도 쓰이기도 합니다.  "양국의 문화의 가교 역할을 하다", "그 사람한테 다리 좀 놓아줘" 같이 말이죠...

인류가 교량을 만들기 시작한 것은 유사 이전 일 것으로 생각됩니다. 최초에는 하천이나 계곡에 우연히 넘어진 나무나 계곡을 가로지른 나무덩굴 등을 교량으로 이용했을 것으로 생각됩니다. 아마도 인류가 의식적으로 가설한 최초의 교량은 통나무를 이용한 외나무다리나 덩굴을 이용한 다리로 예상되며, 이러한 교량은 인류가 쉽게 건너갈 수 없는 장해물을 극복하고 생활 반경을 넓혀나가 문명의 교류를 용이하게 하여 인류문명 발전에 기여해 왔습니다. 인류는 이후 석재, 목재, 철, 콘크리트 등 다양한 재료를 이용한 여러 형식들의 교량을 건설하고 있습니다.

자연스럽게 만들어진 통나무 다리 / 인도 Mawsynram 마을의 덩굴다리 (구글 이미지 검색)
(좌) 석재로 만든 진천 농다리 / (우) 최초로 주철을 사용한 교량 Iron Bridge(영국)

근/현대에 와서 교량공학이 정립되고 재료와 장비 및 시공기술의 발달로 더욱 다양한 형식들의 교량들이 건설되어 왔습니다. 최근에는 컴퓨터, 해석/계산 기술의 발달로 더욱 길고, 안전하며 창의적인 교량들이 건설되고 있으며 단순히 건너갈 수 있게 하는 교량의 기능뿐 아니라 미학/경관적인 부분에도 많은 시간과 노력을 들여 지역의 랜드마크나 기념물의 역할을 하고 있습니다. 

(좌) 3D Printer로 출력한 교량(https://www.mechead.com) / 시공중인 차낙칼레 교량 (준공시 세계 최장경간(2023m) 교량)

 

 

  • 교량의 구성

일반적으로 교량은 크게 상부구조(Spuerstructure)하부구조(Substructure), 그리고 부대시설(Ancillaries)로 구성되어 있습니다.

 

상부구조는 교대나 교각 위에 있는 구조, 즉 장해물을 넘어가는 구조를 말하며, 보통 어떤 구조를 사용하느냐에 따라 교량의 종류가 결정됩니다. 아래 그림처럼 상부구조가 거더인 경우를 거더교, 아치인 경우를 아치교, 트러스인 경우를 트러스교라 하며, 케이블로 지지되는 경우에는 케이블교 (사장교, 현수교)라고 합니다. 일반적으로 가장 많이 쓰이는 형식은 거더교이며 거더의 구조형식에 따라 많은 교량형식들이 있습니다.
슬래브는 상부에 차량 등이 다닐 수 있도록 설치합니다. 강바닥판(강상판)인 경우는 슬래브 없이 상판을 강재로 만드는 고량 형식입니다. 슬래브 위에 차량이 다닐 수 있도록 포장을 하고 난간이나 중앙 분리대 등을 설치합니다.

일반적인 교량의 구성 (간만에 그림그리느라 이번에도 힘들었습니다. ^^)

 

하부구조는 상부구조에서 작용하는 하중을 지지하여 지반에 안전하게 전달하는 역할을 하는 교대와 교각 같은 구조물을 말합니다.  교대는 교량의 시/종점부의 구조물로 상부구조를 지지하고 교대 뒷면의 토사를 지지하는 역할을 합니다. 교각은 교대 사이에서 상부구조를 지지하는 기둥 형식의 구조물입니다. 하부구조는 견고한 지반 위에 설치해야 하는데, 지반이 견고하지 않은 경우에는 침하 등이 발생하여 교량 전체에 악영향을 주게 됩니다.

이러한 하부구조들은 보통 기초부를 넓게 확대하는데 이는 상부의 하중을 넓은 면적으로 분포시켜 단위 면적당 하중을 줄임으로서 보다 안전하게 상부의 하중을 지반으로 전달하기 위함입니다. 만약 기초 지반이 충분히 견고하지 않은 경우, 기초 지반을 보강하거나 말뚝 등을 이용하여 하부의 더욱 견고한 지반/암반으로 하중을 전달하여 교량을 안전하게 지지할 수 있도록 합니다. 

교대와 교각

 

부대시설은 교량받침, 신축이음 장치, 포장, 난간 등 방호시설, 가로등, 차선/표지판 등의 교통시설, 점검시설 등을 말하며, 교량을 더욱 편리하고 안전하게 이용할 수 있게 해주는 구성요소들을 말합니다.

그중에서 교량받침은 상부구조를 받쳐주는 장치로 차량의 하중, 온도, 지진에 의한 상부구조의 움직임을 허용/제어함으로써 이와 관련된 상부구조의 응력을 줄이기 위하여 설치합니다.

쓰다 보니 말이 또 어려워진 것 같은데, 여름에 온도가 올라가면 교량이 늘어나고 이때 교량받침에서 교량이 고정되어 있다면 교량이 늘어나지 못하는 만큼 교량에 힘이 더 걸리게 됩니다. 교량 받침에서 교량이 늘어날 수 있도록 움직임을 풀어주면 그만큼 힘이 덜 걸리게 됩니다.
더 쉬운 예로 물병에 물을 넣고 얼리면 물이 얼면서 팽창하며 병이 깨질 때가 있는데, 뚜껑을 열어놓으면 팽창하는 물이 뚜껑 쪽으로 나와 병이 잘 깨지지 않는 것과 같은 개념이라고 생각하면 됩니다.

교량 시종점부에는 온도에 의해 교량이 팽창, 수축하는 길이를 고려하여 간격을 두는데, 이러한 간격이 늘어나거나 줄어들어도 차량이 안전하게 지나갈 수 있도록 신축이음장치를 설치합니다. 보통 교대부에 설치하나 긴 교량의 경우 교량 전체의 신축량이 매우 커지므로 이 경우 교량 중간에 신축이음 장치를 추가 설치하기도 합니다. 

교량받침 / 신축이음 장치

 

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