현수교

현수교

다른 표기 언어 suspension bridge , 懸垂橋

요약 가장 오래된 시공형태의 하나이지만 현대에도 가장 폭넓게 응용되고 있다. 현수교는 항해 가능한 유수 위에 경간을 설치하는 문제나 교각을 시공하기 어려운 곳에 대해 해결책을 제공했다.
강선 수천 개로 이루어진 평행 케이블이 현수교의 주된 지지부재이다. 케이블은 각각의 타워에 의해 지지되고 다리 전체길이의 중간 부분에서 아래쪽으로 구부러져 있으며, 양쪽 끝에서 앵커된 상판은 주케이블에 달린 행거 케이블에 의해 지지된다.
강철 현수교 설계의 선구자인 뢰블링은 도로 양 측면에 웨브 트러스를 추가하고, 구조물이 강성을 갖게 해서 나이애가라 조지 다리를 성공적으로 시공했다. 뉴욕의 브루클린 다리는 그의 걸작이다. 현수교는 공기 잠함으로 깊은 곳에 교각의 기초를 만들 수 있게 되었다. 주경간의 길이는 현수교가 가장 길다.

가장 오래된 시공형태의 하나인 현수교는 케이블 위에 직접 도로를 설치하고 케이블로 덩굴을 이용하는 원시인들에 의해 시공되었다. 훨씬 강한 형태로는 4세기경 인도에서 도로를 매다는 데 대나무를 엮은 케이블을 이용한 것이 만들어졌으며 후에는 쇠사슬을 이용해 매다는 방법이 소개되었다.

현대에 와서 현수교는 항해가능한 유수 위에 경간을 설치하는 문제나 교각을 시공하기 어려운 곳에 대해 경제적인 해결책을 제공했다. 18세기말과 19세기초 영국·프랑스·미국, 그리고 다른 국가의 토목기술자들은 풍력과 과도하중에 대한 안정성, 강도에 심각한 문제를 야기하는 폭풍·폭설, 소떼들로부터 초래된 파괴등의 문제에 직면하게 되었다.

현수교
현수교

이런 문제를 해결하는 데 존 오거스터스 뢰블링이 많은 공적을 남겼다. 그는 독일 태생 미국의 토목기술자로 도로 양측면에 웨브 트러스를 추가하고, 구조물에 큰 강성을 갖게 해서 뉴욕 주 나이애가라 폭포에 나이애가라 조지라는 다리를 성공적으로 시공했다. 또한 신시내티에서는 오하이오 강에, 그리고 마지막에는 그의 걸작품인 뉴욕 시에 있는 브루클린과 맨해튼 사이의 이스트 강에 성공적으로 다리를 시공했다.

현수교에 대한 방적 케이블 기술은 뢰블링과 동시대인인 프랑스의 토목기술자 루이 비카에 의해 발명되었다. 비카 방법은 탑 위를 지난 한 측면에 있는 고정장치로부터 다리 중앙에 있는 예정된 지점에서 아래로, 더 먼쪽 고정장치에 대해 더 먼 측면에 있는 탑 위로 연속해서 꼬인 케이블을 운반하기 위해 이동바퀴를 이용한다. 더 먼쪽 고정장치에서는 한 작업자가 바퀴를 받고, 줄에 고정장치를 걸고, 새로운 줄을 부설한 후 바퀴를 되돌려 보낸다. 이와 같은 연속적인 평행줄에서부터 케이블이 시공된다.

현대식 현수교에서 또다른 주된 발전은 공기 잠함이다. 공기잠함은 깊은 곳에 교각의 기초를 만들 수 있게 했다. 공기잠함은 프랑스·영국의 기술자들과 브루클린교를 완성시킨 워싱턴 뢰블링을 포함한 미국 토목기술자들에 의해 처음 사용되었다. 1930년대 잠시 미국 토목기술자들은 도로를 보강하기 위해 웨브 트러스 대신 좁은 교형 대들보를 사용해 시험했으나, 공기력하에서 1940년 타코마 해협 다리의 파괴로 인해 다시 트러스 망 구조를 사용하게 되었다. 후에 공기 역학적으로 안정된 틀 대들보가 웨브 트러스를 대체하게 되었다.

1980년대 후반에 만들어진 샌프란시스코의 금문교, 뉴욕 시의 버래자노내로우스 대교, 영국 험버사이드 주 헐 근교의 험버 대교는 1,200m이상의 주경간을 갖고 있다. 현대의 강철합금은 훨씬 더 긴 경간을 만들 수 있으리라 기대된다. 비록 현수교가 화물열차를 지지할 만큼 충분히 강하게 만들 수도 있지만, 현수교는 거의 모두 자동차 교통을 위해 설계되었다. 1950, 1960년대에 또다른 곳인 퀼른에서 독일의 토목기술자인 뒤셀도르프에 의해 다른 종류의 현수가 개발되었다. 이 형태는 중간에 하나의 탑이 여러 줄의 케이블로써 도로를 지지한다. 공사기간을 단축시키는 것을 목표로 하는 1960년대의 또다른 발전은 공장에서 제작된 케이블이었다.