세계 다리명 백과 - 험버브리지[ Humber Bridge ]
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hanjy9713
2023.11.19. 17:19조회 0
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세계 다리명 백과
험버브리지
[ Humber Bridge ]
요약 험버브리지는 영국의 헤슬(Hessle)타운과 바턴(Barton)타운 사이의 험버(Humber)강을 가로지르는 현수교이다.
지역과 경제를 잇는 다리
험버브리지는 험버강으로 인해 갈라져 경제 발전 속도에 차이가 있던 양쪽 지역을 연결하기 위해 만들어졌다.
1. 다리의 정의
험버강은 강폭이 매우 넓은 강이다. 그러한 지형 때문에 험버강을 사이에 둔 양쪽 지역의 경제 발전이 같은 속도로 이루어지지 못했고, 이것이 험버강을 가르는 교량 건설의 필요성이 추진되고 계획된 이유 중 하나였다. 그러나 쉽게 건설이 되지는 못했다. 교량 건설 장소에 대한 아이디어는 교량 건설 계획이 확정되고 그 지역의 산업과 상업이 상당히 발전되기 최소 100년 전부터 시작되었던 것. 결국 험버브리지는 험버강을 끼고 있는 헤슬타운과 바턴타운 사이에 건설되었다.
2. 다리의 건설 배경
로마 시대부터 험버강은 강의 남쪽과 북쪽 지역 사이 교통의 장애물이었다. 이 강을 가로지르는 통행로에 대한 필요가 있었지만, 이에 대한 심각한 논의는 1872년이 되어서야 상업적인 이유 때문에 시작되었다. 1928년 랠프 프리먼 경(Sir Ralph Freeman)은 험버강을 건너는 교량의 건설 가능성을 조사하도록 임명되었다. 그는 처음에 주경간이 항로로 사용될 수 있는 다 경간 트러스교를 제안했지만, 1935년에 현수교를 건설하는 것으로 계획을 변경했다. 하지만 이 제안은 1930년대 경제 위기와 세계대전 발발로 인해 채택되지 않았다. 문헌에 따르면 1971년 5월이 되어서야 정부는 험버브리지 건설에 필요한 자금 중 75%의 대출을 허가했고, 남은 25%의 자금은 투자자들로부터 충당해 1972년 교량 건설이 시작되었다.
하늘에서 본 험버브리지
5년 만에 완공될 것이라 예상됐던 다리는 9년이 지나서야 완공됐다. ©Lee Jackson
3. 다리의 시공 및 설계
원래 계획한 교량의 시공 기간은 5년으로, 비용은 2,800만 파운드로 예상됐지만 기술적 어려움, 노사 문제, 좋지 않은 기상 조건 등으로 인해 시공 기간은 9년으로 늘어났으며, 비용은 총 9,800만 파운드가 투입됐다. 이 비용의 대부분은 전례 없던 물가 상승률 때문이었다.
험버브리지의 시공은 2개의 주 계약자들이 5개의 주요 부분을 맡았다. 기초는 존 하워드 앤 컴퍼니(John Howard & Company)에서 시공했고 상부 구조는 브리티시 브리지 빌더(British Bridge Builders Ltd.), 윌리엄 아롤 경(Sir William Arrol & Co. Ltd.), 클리블랜드 브리지 앤 엔지니어링(Cleveland Bridge and Engineering Co. Ltd.)과 레드패스 도먼 롱(Redpath Dorman Long)이 공동으로 시공했으며, 주탑은 타일먼 컴퍼니(Tileman and Co. Ltd.)가 시공했다.
1) 주탑 기초 및 앵커리지
험버브리지에는 2개의 주탑과 양 끝 지점의 앵커리지가 존재한다. 남쪽(바턴타운 쪽) 지역의 지반 조건이 좋지 않아, 남쪽의 주탑 기초 및 앵커리지는 북쪽(헤슬타운 쪽)의 주탑 기초 및 앵커리지보다 더 크게 만들어야 했다.
헤슬타운 쪽 주탑 기초는 강기슭에 위치하지만 물과 가까이 있어 굴착과 백필 작업을 할 때 물막이공의 역할을 할 시트 파일이 필요했다. 그러나 물이 석회암 틈 사이로 계속 스며들어와 지속적으로 빼내야 했다. 또한 교각의 침하를 막기 위해 시멘트로 그라우팅해 완성시켰다. 바턴타운에 가까운 주탑 기초는 각각의 지름이 24m인 2개의 중공 케이슨, 케이슨 위의 콘크리트 슬래브, 그리고 이 위에 놓이는 콘크리트 교각으로 구성된다. 이 콘크리트로 된 주탑의 교각은 T형의 접근 잔교를 통해 건설되었다.
험버브리지의 완공된 주탑 기초
주탑 기초는 각각의 지름이 24m인 2개의 중공 케이슨, 케이슨 위의 콘크리트 슬래브, 그리고 이 위에 놓이는 콘크리트 교각으로 구성됐다.
바턴타운에 가까운 앵커리지는 복잡하고 비용도 많이 들었다. 이 지역의 지반이 주로 부드러운 충적토 지반으로 이루어져 있기 때문이었다. 앵커리지는 모래와 물로 가득 찬 격벽들로 이루어졌으며, 총 길이는 72m, 너비는 42m이다. 기초 시공 시 지반 속 석회암 지대를 찾기 위해 35m를 뚫고 들어갔다.
바턴타운 쪽의 중력식 앵커리지
바턴타운 쪽의 중력식 앵커리지와 앵커리지에 정착된 주케이블
두 앵커리지는 부하가 큰 초기 정착을 방지하기 위해 조심스럽게 건설되었다. 앵커가 대부분 건설되면 주케이블을 요입하고 그 뒤에 마지막으로 콘크리트로 주케이블을 안정시켰다.
2) 주탑
2개의 주탑은 슬립 폼 시공을 통해 가운데가 비어 있는 철근 콘크리트로 시공되었다. 각 교각은 2개의 기둥과 두 기둥을 연결하는 4개의 포탈 빔으로 구성된다. 주탑은 155.5m 높이이며 바닥 부분은 6m×6m 규모, 꼭대기 부분은 4.5m×4.75m 규모이다. 콘크리트를 타설하기 위해, 거푸집은 48개의 유압잭에 의해 지지되는 이동식 플랫폼에 설치된다. 이동식 플랫폼은 높이 방향으로 점점 줄어드는 주탑을 만들 수 있도록 횡으로 움직일 수 있었다. 슬립 폼 시공을 함으로써, 비싼 거푸집의 양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 거푸집을 바꾸거나 들어 올릴 필요가 없어 시공 속도도 빨랐다.
주탑을 구성하는 2개의 기둥이 완성되자 기둥을 연결하는 4개의 포탈 빔이 시공되었다. 주탑과 주조 사이에 걸친 대형 강재 트러스에 정착된 거푸집널이 1m씩 올라갔으며, 이 거푸집널은 유압잭에 장착되었다. 각 주탑은 각각 12시간씩 지속적으로 작업하여 건설되었다. 바턴타운에 가까운 주탑의 상승 속도는 시간당 평균 100mm 정도였다. 두 주탑 사이에서 유일한 차이점은 바턴타운에 가까운 주탑에 더 많은 철근이 투입됐다는 점이다.
철근 콘크리트 주탑
슬립 폼 시공을 통해 가운데가 비어 있는 철근 콘크리트로 시공된 주탑. 두 주탑의 차이점은 바턴타운에 가까운 주탑에 더 많은 철근이 투입됐다는 것이다.
3) 케이블
주케이블은 5mm의 아연 도금된 와이어 1만 4,948개를 병렬로 배치해 총 직경은 700mm이다. 헤슬타운 쪽의 접근부 거더는 앵커에서 나오는 케이블이 가파른 각을 이루고 있어 하중이 더 걸리게 되므로 별도로 800개의 와이어를 추가하였다.
시공의 첫 단계는 각 주탑 위에 크레인을 올리는 것이었다. 이는 지상에서 크레인을 조립한 후 윈치(Winch)를 이용해 필요한 위치까지 들어 올려 이동되었다. 이후 크레인은 45t의 강재로 된 탑정 새들을 주탑 꼭대기에 설치하기 위해 사용되었으며, 주케이블은 이 탑정 새들에 놓였다.
주케이블 설치 라인의 1m 아래에 와이어 인도교(Wire Footbridge)가 설치되었으며, 위로는 보조 케이블을 이용한 궤도 시스템이 구축되었다. 4개의 보조 케이블이 하나의 주케이블 설치 라인 위로 설치되었고, 설치된 보조 케이블을 따라 이륜 탠덤이 이동할 수 있었다.
주케이블을 구성할 와이어가 현장에 도착하면, 각 와이어는 윈치를 이용해 가이드 와이어에 따라 올바른 위치에 설치된다. 그 후 와이어는 37가닥으로 결합되었다. 각 가닥은 꼬이면서 결합되며, 37가닥의 와이어가 하나의 원형 주케이블이 되었다. 케이블이 내후성을 지니도록 5번의 페인트 코팅을 했다.
4) 거더
교량의 거더는 길이 18.1m, 무게 140t의 사전 제작된 강박스 거더 세그먼트 124개를 조립하여 시공되었다. 강박스 거더를 사용함으로써 사하중을 줄일 수 있었다. 또한 강박스 거더 단면은 풍하중의 저항에 유리하도록 유선형으로 설계되었다.
거더의 시공은 주경간의 중앙에서 양쪽 주탑을 향해, 동시에 양쪽 앵커리지에서 각기 가까운 주탑을 향해 진행되었다. 강박스 거더 세그먼트는 해상 현장까지 바지선에 의해 이동되었으며, 이것을 주 보강 케이블에 장착된 윈치를 이용해 설치 위치로 들어 올렸다. 강박스 거더 세그먼트가 제 위치에 오게 되면 행어 케이블에 볼트로 고정되었다.
28개의 강박스 거더 세그먼트가 제 위치에 자리 잡기 전까지는, 주케이블의 비틀림 때문에 인접한 강박스 거더 세그먼트의 위쪽 가장자리는 서로 연결되었지만, 아래쪽 가장자리는 사이가 벌어져 연결될 수 없었다. 인접한 강박스 거더 세그먼트의 횡 방향 접합부는 용접으로 연결되었다.
험버트브리지 시공 모습
1980년 5월 시공 중인 다리 모습
4. 다리의 특징
험버브리지의 강박스 거더는 비교적 얇은 형태가 되었다. 중앙 거더 단면 두께-최대 경간 길이의 비는 약 1:310으로, 세계에서 가장 아름다운 교량으로 간주되는 골든게이트브리지의 거더 두께-최대 경간 길이의 비인 1:170과 비교했을 때 훨씬 더 얇다.
험버브리지의 얇은 거더
험버브리지의 거더 단면 두께-최대 경간 길이의 비는 약 1:310으로 매우 얇은 편이다.
험버브리지에는 경사 행어 케이블이 적용되었다. 2개의 경사 행어 케이블이 한 쌍을 이루며, 한 쌍을 이루는 행어 케이블 간의 간격은 행어 케이블 상단에서 하단으로 갈수록 증가한다. 이는 교량을 측면에서 볼 경우, 한 쌍의 행어 케이블이 거더와 삼각형 형상으로 연결된 것처럼 보이게 한다.
보행자 도로와 케이블
보행자 도로는 다리의 가장자리에 도로 부분과 분리되어 있다.
현재 교량의 조명은 처음에 설계된 것이다. 사진에서 볼 수 있듯이 주탑의 등, 상판 아래의 등, 교량 위 가로등이 있다. 주탑의 등은 비행기를 위한 것이고, 상판 아래의 등은 선박들을 위한 것이다.
험버브리지의 야경
비행기를 위한 주탑의 등과 선박을 위한 상판 아래의 등 그리고 가로등이 어울려 만들어내는 험버브리지의 야경
[네이버 지식백과] 험버브리지 [Humber Bridge] (세계 다리명 백과, 최동호)
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