KR100646208B1 - Steel Plate Girder Structure for Reduction of Noise and Vibration - Google Patents

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KR100646208B1 KR1020050021783A KR20050021783A KR100646208B1 KR 100646208 B1 KR100646208 B1 KR 100646208B1 KR 1020050021783 A KR1020050021783 A KR 1020050021783A KR 20050021783 A KR20050021783 A KR 20050021783A KR 100646208 B1 KR100646208 B1 KR 100646208B1
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Abstract

본 발명은 종래의 철도교용 플레이트거더교의 단점을 보완하여 교량의 동적 거동특성, 피로 저항능력 및 소음 저감에 유리한 소음 및 진동 저감형 플레이트거더교 구조를 제공하기 위한 것으로서, I형 단면 강재로 제작되는 플레이트 거더로서, 하부플랜지 상면에 이중격벽으로 처리되어 내부공간(S)이 형성된 복부 및 상기 복부 상면이 폐합되도록 형성된 상부플랜지를 포함하는 플레이트 거더; 및 상기 플레이트 거더의 상부플랜지 상면을 가로질러 설치되며, 상기 플레이트 거더 상면에 일체로 또는 각 플레이트 거더 상면에 분리되어 설치되며, 상기 분리되어 설치되는 경우 연결재에 의하여 서로 연결 설치된 슬래브;를 포함하여 구성된다.The present invention is to provide a noise and vibration reduction plate girder bridge structure, which is advantageous for the dynamic behavior of the bridge, fatigue resistance capacity and noise reduction by supplementing the disadvantages of the conventional railway bridge girder bridge, plate made of I-shaped cross-section steel A girder comprising: a plate girder including an abdomen having an inner space S formed on the upper surface of the lower flange and an upper flange formed to close the upper abdomen; And a slab installed across the upper flange upper surface of the plate girder and integrally installed on the plate girder upper surface or separated on each plate girder, the slabs being connected to each other by a connecting member when the plate girder is installed separately. do.
철도교, 판형교, 플레이트거더교 Railway bridge, plate-shaped bridge, plate girder bridge

Description

소음 및 진동 저감형 플레이트거더교 구조{Steel Plate Girder Structure for Reduction of Noise and Vibration}Steel Plate Girder Structure for Reduction of Noise and Vibration
도 1은 종래의 철도교량에서 사용된 플레이트거더교의 측면도를 도시한 것이다.1 shows a side view of a plate girder bridge used in a conventional railway bridge.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 플레이트 거더교의 측면도를 도시한 것이다.2A and 2B show side views of the plate girder bridge of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100:플레이이트 거더교 110:플레이트 거더100: plate girder bridge 110: plate girder
111:하부플랜지 112:복부111: lower flange 112: abdomen
112:a,112b:이중격판 113:상부플랜지112: a, 112b: double plate 113: upper flange
114:타이바 115:경량콘크리트114: tie 115: lightweight concrete
116:보강재 120:슬래브116: reinforcing material 120: slab
121:강재박스 122:무근콘크리트121: steel box 122: weightless concrete
130:고무패드 140:침목130: rubber pad 140: sleeper
150:레일150: rail
본 발명은 소음 및 진동 저감형 플레이트거더교 구조에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 철도교에서 사용되는 강재 플레이트거더교에 관한 것이다.The present invention relates to a noise and vibration reduction plate girder bridge structure. More specifically, it relates to a steel plate girder bridge used in railway bridges.
현재 국내 철도교의 약 40%(1000 여개소)를 차지하고 있는 플레이트거더교(판형교)는 현대의 발전된 교량형식에 비해 성능이 상당히 뒤처지는 교량형식이다. 그 플레이트거더교의 형상은 도 1에서 보는 것처럼 두 개로 된 I형 단면의 강재 플레이트 거더(10)를 브레이싱재(20)로 연결한 매우 간단한 구조로서 상면에는 레일이 설치되는 목재 등의 침목(30)이 설치된다.The plate girder bridge (plate type bridge), which currently occupies about 40% of the domestic railway bridges (about 1000 places), is a bridge type that lags considerably behind modern advanced bridge types. The shape of the plate girder bridge is a very simple structure of connecting two steel plate girder 10 of the I-shaped cross-section as the bracing material 20, as shown in Figure 1, the upper surface of the sleeper 30, such as timber rail is installed This is installed.
하지만 이러한 플레이트거더교의 경우, 첫째, 경량구조물로서 진동이 심하다는 문제점이 있었으며, 둘째, 강재 플레이트 거더의 특히 복부의 진동이 심하며 이로 인한 소음발생이 크고, 셋째, 피로 및 충격에 취약하여 다양한 균열이 발생할 수 있으며, 넷째, 거더교로서 바닥판이 없는 구조로 설치되기 때문에 활하중의 횡 분배에 문제가 있을 수 있다는 지적이 있었다.However, in the case of the plate girder bridge, first, there was a problem that the vibration is severe as a lightweight structure, second, the vibration of the abdomen, especially in the steel plate girder is severe, resulting in high noise, third, vulnerable to fatigue and impact, various cracks Fourth, it was pointed out that there may be a problem in the lateral distribution of live load because it is installed as a structure without a bottom plate as a girder bridge.
본 발명의 목적은 상기 종래의 철도교용 플레이트거더교의 단점을 보완하여 교량의 동적 거동특성, 피로 저항능력 및 소음 저감에 유리한 플레이트거더교 구조를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a plate girder bridge structure which is advantageous to the dynamic behavior characteristics of the bridge, fatigue resistance and noise reduction by supplementing the disadvantages of the conventional railway bridge girder bridge.
본 발명은 상기 기술적과제를 달성하기 위하여, 강재 플레이트 거더로 지지되는 철도교용 플레이트거더교에 있어서, I형 단면 강재로 제작되는 플레이트 거더로서, 하부플랜지(111) 상면에 이중격벽으로 처리되어 내부공간(S)이 형성된 복부 (112) 및 상기 복부 상면이 폐합되도록 형성된 상부플랜지(113)를 포함하는 플레이트 거더(110);상기 플레이트 거더의 상부플랜지(113) 상면을 가로질러 설치된 슬래브(120);를 포함하도록 하였다.The present invention, in order to achieve the above technical problem, in the plate girder bridge for railway bridges supported by steel plate girders, plate girder made of I-shaped cross-section steel, treated with a double partition on the upper surface of the lower flange 111, the internal space ( A plate girder 110 including an abdomen 112 formed with S) and an upper flange 113 formed to close the upper abdomen; a slab 120 installed across an upper surface of the upper flange 113 of the plate girder; It was included.
이하, 본 발명에 따른 플레이트거더교 구조를 도면에 도시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the plate girder bridge structure according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiment shown in the drawings.
도 2a는 본 발명의 플레이트거더교 구조의 일 실시예를 도시한 것이며, 도 2b는 그 변형예를 도시한 것이다.Figure 2a shows an embodiment of the plate girder bridge structure of the present invention, Figure 2b shows a modification thereof.
상기 플레이트 거더(110)는 교량 하부구조물(200) 즉, 교각 또는 교대 상면에 지지되도록 설치되며, 교량받침(210,Shoe)에 의하여 교각 등이 상부면에 지지되어 설치된다.The plate girder 110 is installed to be supported on the bridge substructure 200, ie, the bridge or the upper surface of the bridge, and is supported by the bridge support 210 (Shoe) to be supported on the upper surface.
이러한 플레이트 거더(110)는 하부플랜지(111), 복부(112) 및 상부플랜지(113)가 전체적으로 I형 단면으로 형성되도록 강판을 용접하여 제작한 후 교량하부구조물(200) 상면에 거치하는 식으로 설치하게 되는 것이 일반적이다.The plate girder 110 is manufactured by welding a steel plate such that the lower flange 111, the abdomen 112, and the upper flange 113 are formed in an I-shaped cross section as a whole, and then mount the upper surface of the bridge lower structure 200. It is common to install.
종래의 플레이트거더교의 복부(10)는 도 1과 같이 상부플랜지의 하중을 하부로 전달하기 위한 단일 수직판재로 구성되어 있다. 이때 철도하중이 작용하는 경우 복부를 구성하는 수직판재에 국부적인 진동이 발생하며, 복부의 진동으로 인하여 복부 자체가 소음의 전달 경로가 됨과 더불어 소음이 크게 발생한다. 본 발명에서는 이러한 복부를 이중격판(112a,112b) 형식으로 설치하여 그 내부공간(S)이 자연스럽게 형성되도록 하고, 그 내부에 콘크리트가 충전되도록 하였다.The abdomen 10 of the conventional plate girder bridge is composed of a single vertical plate for transferring the load of the upper flange to the bottom as shown in FIG. At this time, when the railway load acts, local vibration occurs in the vertical plate constituting the abdomen, and the abdomen itself becomes a path for transmitting noise, and noise is greatly generated due to the abdominal vibration. In the present invention, such an abdomen is installed in the form of double plates 112a and 112b so that the internal space S is naturally formed, and concrete is filled therein.
이러한 충전된 콘크리트의 기본적인 기능은 복부의 진동을 제어하게 된다는 것이다. 즉, 철도하중에 의하여 복부에 하중이 전달될 때, 충전된 콘크리트는 횡 방향으로 이중격판을 구속하여 이중격판 즉, 복부가 진동하지 못하도록 하는 기능을 통하여 복부 진동에 의한 소음발생을 방지할 수 있는 것이다.The basic function of this filled concrete is to control the vibrations of the abdomen. That is, when the load is transmitted to the abdomen by the railway load, the filled concrete can prevent the occurrence of noise due to the abdominal vibration through the function of restraining the double partition in the transverse direction, that is, the double plate, that is, the abdomen does not vibrate will be.
충전된 콘크리트의 또 다른 기능은 이중격판 내부에 콘크리트에 부착되어 있으므로 복부의 국부좌굴(Local Buckling) 위험성이 현저히 줄어든다는 것이다. 기존의 플레이트거더교는 이러한 국부좌굴을 방지하기 위하여 도 1과 같이 복부에 보강재(20,Stiffener)를 용접으로 부착하게 된다. 이러한 경우 용접부에서 피로문제로 인해 균열이 쉽게 발생한다. 그러나 본 발명에서는 복부가 이미 그 내부에 충전된 콘크리트에 부착되어 있고, 이중격판 사이에 추가적으로 타이바(114,연결재)를 설치하면 외부에 보강재를 설치하지 않아도 국부좌굴의 위험성이 없다. 따라서 보강재 용접이 필요 없으므로 시공비 절감이 되며, 피로문제에서도 유리하다. 이에 상기 타이바는 바형상의 연결봉이 복부를 관통하여 복부 내면 또는 외면에서 볼트 및 너트로 조여져 설치될 수 있으며, 지그재그로 복부 외면에 설치됨으로서 그 조임 기능을 효율적으로 확보할 수 있게 된다.Another function of filled concrete is that it attaches to the concrete inside the double diaphragm, greatly reducing the risk of local buckling in the abdomen. Conventional plate girder bridge is to attach the stiffener (20, Stiffener) to the abdomen as shown in Figure 1 in order to prevent such local buckling. In this case, cracks are easily generated due to fatigue problems in the weld. However, in the present invention, the abdomen is already attached to the concrete filled therein, and if the additional tie bar 114, the connecting member between the double partitions, there is no risk of local buckling even without installing the reinforcement on the outside. Therefore, it is not necessary to weld the reinforcement, thereby reducing the construction cost, and is advantageous in the fatigue problem. Accordingly, the tie bar may be installed by tightening bolts and nuts on the inner or outer surface of the abdomen through the abdomen of the bar-shaped connecting rod, and may be efficiently installed on the outer surface of the abdomen by zigzag.
이때 이중격판에 의한 내부공간(S)에 콘크리트로 채움을 할 경우, 후술되는 슬래브의 무근콘크리트와 함께 지나치게 자중이 증가할 우려가 있으므로 경량콘크리트(150)의 사용이 바람직하며, 본 발명의 상기 콘크리트는 내부공간에 미 도시된 미리 조립된 철근조립체를 삽입시킨 후, 콘크리트를 충전시키는 경우 복부 자체가 구조용 부재로서 하중에 저항하는 부재로 작용할 수 있게 된다는 장점이 있다.At this time, when filling the interior space (S) by the double plate with concrete, there is a possibility that the self-weight increases too much together with the bare concrete of the slab to be described later, the use of lightweight concrete 150 is preferable, the concrete of the present invention After inserting the pre-assembled reinforcing bar assembly not shown in the inner space, there is an advantage that the abdomen itself can act as a structural member to resist the load when the concrete is filled.
상기 복부의 상면 및 하면에는 복부가 폐쇄될 수 있도록 하부플랜지 및 상부 플랜지를 설치함으로서 본 발명의 플레이트 거더(110)가 완성된다.The plate girder 110 of the present invention is completed by installing a lower flange and an upper flange on the upper and lower surfaces of the abdomen to close the abdomen.
상기 바닥판(120)은 플레이트 거더 상부의 활하중을 하부에 전달하며 분배를 위한 구성에 해당되며, 폐합된 강재박스로 제작되어 플레이트거더(110)의 상면에 볼트 또는 용접에 의하여 설치된다.The bottom plate 120 transfers the live load of the upper part of the plate girder to the lower portion and corresponds to a configuration for dispensing. The bottom plate 120 is made of a closed steel box and installed by bolts or welding on the upper surface of the plate girder 110.
상기 바닥판(120)은 철도하중에 의한 종방향 및 횡방향 변위에 대하여 저항하게 되는데 이는 강재박스(121)가 부담하게 되며, 강재박스 내부에는 역시 콘크리트가 충전되며, 무근콘크리트(122)가 이용된다.The bottom plate 120 is resistant to longitudinal and lateral displacement due to the railway load, which is borne by the steel box 121, the steel box is also filled with concrete, the concrete-free concrete 122 is used do.
상기 강재박스 내부에 타설되는 무근콘크리트(122)는 강재박스(121)의 국부적인 변형 및 좌굴을 예방해준다. 또한 상기 콘크리트는 복부에 타설되는 것과 같이 철도차량 주행 시 발생하는 소음저감에 도움이 된다. 물론 강재박스 내부에 콘크리트를 충전시키지 않을 수도 있으나 강재만으로 교량을 구성하면 기존의 판형교처럼 경량구조가 되어 진동에 취약할 수 있으므로, 콘크리트로서 슬래브 자중을 증가시켜 진동문제에 있어서 더 유리한 구조가 될 수 있다.The rootless concrete 122 poured into the steel box prevents local deformation and buckling of the steel box 121. In addition, the concrete helps to reduce noise generated when the railroad vehicle runs, such as being poured on the abdomen. Of course, the steel box may not be filled with concrete, but if the bridge is made of steel alone, it can be vulnerable to vibration because it becomes a lightweight structure like the existing plate-shaped bridge, so it becomes more advantageous in the vibration problem by increasing the slab weight as concrete. Can be.
이때 상기 강재박스로 구속되는 콘크리트는 복부와 같이 철근 또는 철근조립체등으로 콘크리트를 보강할 필요는 없다.At this time, the concrete bound by the steel box does not need to reinforce the concrete with reinforcing bars or reinforcing assemblies, such as the abdomen.
그 시공방법은 먼저 상면이 개방된 강재박스를 플레이트 거더 상면에 설치하고, 콘크리트를 타설한 후 강재박스 상부판을 설치하는 방식으로 시공할 수도 있고, 강재박스 상부판에 관통공을 형성시켜 그 관통공 내부로 콘크리트를 충전시킨 다음, 상기 관통공을 폐쇄시켜도 상관없다.The construction method may be installed by first installing a steel box with an open upper surface on the upper surface of the plate girder, placing concrete and then installing a steel box upper plate, or forming a through hole in the upper portion of the steel box to penetrate the steel box. After filling concrete into the ball, the through hole may be closed.
상기 플레이트 거더(110)의 상면은 슬래브(120)인 강재박스(121)에 의해서 연결되어 있어 상대적인 변위가 발생하지 않는다. The upper surface of the plate girder 110 is connected by the steel box 121 which is the slab 120, so that no relative displacement occurs.
그러나 플레이트 거더의 하부는 특별한 연결재가 없으면 상대변위가 발생할 수 있으므로 플레이트거더의 하부에 직선형 또는 X자 형식의 브레이싱재(116)를 더 설치할 수 있으며, 이러한 브레이싱재는 플레이드 거더간의 상대변위를 방지하여 교량 전체의 비틀림 강성을 증가 시키는 기능을 가지게 된다.However, since the lower part of the plate girder may have a relative displacement without a special connecting member, it is possible to further install a straight or X-shaped bracing member 116 on the lower part of the plate girder, which prevents the relative displacement between the plated girder It has the function of increasing the torsional rigidity of the entire bridge.
도 2b에 도시된 본 발명의 변형예는 슬래브를 일체로 형성시켜 플레이트거더 상면에 설치하는 것이 아니라, 슬래브를 2개로 분할하여 각각의 플레이트 거더 상면에 설치하는 방식이다.The modified example of the present invention shown in FIG. 2B is not installed on the plate girder upper surface by integrally forming the slab, but divided into two and installed on the upper surface of each plate girder.
슬래브를 일체로 제작하는 경우에, 플레이트 거더 사이의 간격이 커질 경우 그 제작, 운반 및 설치이 시공성이 떨어질 수 있기 때문에 적어도 2개로 분할하여 그 각각을 플레이트 거더 상면에 설치하는 것이다.In the case of manufacturing the slab integrally, if the spacing between the plate girders is increased, the construction, transportation and installation of the slab may be inferior in workability, so that at least two of them are installed on the upper surface of the plate girders.
바닥판 상면에는 고무패드(130,Rubber Pad)를 설치한 후 그 상면에 콘크리트 또는 목재 침목(140)을 설치하고, 침목 상면에는 레일(150)을 설치하게 된다.After installing the rubber pad (130, Rubber Pad) on the bottom plate, the concrete or wood sleeper 140 is installed on the upper surface, and the rail 150 is installed on the upper surface of the sleeper.
고무패드(130)는 횡방향 변위로의 탄성복원력을 확보할 수 있어 수평방향 진동에 대한 저항성능이 기대될 수 있다.The rubber pad 130 can secure the elastic restoring force in the lateral displacement can be expected to resist the horizontal vibration.
이때 침목(140)은 도 2a의 경우 일체형으로 제작되어 있고, 도 2b의 경우에는 역시 분리형으로 제착되어 있으며, 상기 분리형으로 제작하는 경우에는 그 사이에 연결부재를 더 설치하여 그 일체성을 확보할 수 있도록 한다.At this time, the sleeper 140 is manufactured in one piece in the case of Figure 2a, in the case of Figure 2b is also sewn in a separate type, in the case of the production of the separate type to install a connecting member therebetween to secure its integrity. To be able.
본 발명의 플레이트거더는 진동 및 소음 저감에 유리하며, 슬래브로서 강재 박스에 충전되는 콘크리트 및 복부에 충전되는 콘크리트 자중에 의하여 종래의 경량플레이트 거더의 문제점을 해결할 수 있어 교량 가속도 발생면에서 유리하고, 바닥판의 설치로 하중의 횡분배가 용이하며, 강재박스 및 복부에 콘크리트가 채워져 있기 때문에 강판의 국부좌굴 위험이 없고, 상기 콘크리트가 복부의 국부변형을 방지하기 때문에 응력집중에 의한 피로문제에서 유리하고, 전체적으로 PC 콘크리트교나 콘크리트 슬래브교에 비해 중량이 가볍기 때문에 크레인 작업이 유리하다.The plate girder of the present invention is advantageous in reducing vibration and noise, and can solve the problems of the conventional lightweight plate girder by the concrete weight filled in the steel box and the abdomen filled in the steel box as a slab, which is advantageous in terms of the generation of bridge acceleration, The installation of the bottom plate facilitates the lateral distribution of the load, and there is no risk of local buckling of the steel plate because the steel box and the abdomen are filled with concrete, and the concrete prevents the local deformation of the abdomen. And, as a whole, the weight is lighter than PC concrete bridge or concrete slab bridge, crane operation is advantageous.
앞 에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention as long as it will be apparent to those skilled in the art.

Claims (4)

  1. 강재플레이트 거더로 지지되는 철도교용 플레이트거더교에 있어서,In the plate girder bridge for railway bridges supported by steel plate girders,
    I형 단면 강재로 제작되는 플레이트 거더로서, 하부플랜지 상면에 이중격벽으로 처리되어 내부공간(S)이 형성된 복부 및 상기 복부 상면이 폐합되도록 형성된 상부플랜지를 포함하는 플레이트 거더; 및A plate girder made of an I-shaped steel, comprising: a plate girder which is treated as a double partition on an upper surface of a lower flange and an upper flange formed to close the upper surface of the abdomen having an inner space S formed thereon; And
    상기 플레이트 거더의 상부플랜지 상면을 가로질러 설치되며, 상기 플레이트 거더 상면에 일체로 또는 각 플레이트 거더 상면에 분리되어 설치되며, 상기 분리되어 설치되는 경우 연결재에 의하여 서로 연결 설치된 슬래브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 및 진동 저감형 플레이트거더교 구조.It is installed across the upper surface of the upper flange of the plate girder, is integrally installed on the plate girder or separately installed on the upper surface of each plate girder, when the separated installation is connected to each other by a connecting member; Noise and vibration reduction plate girder bridge structure.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이중격벽으로 처리되어 형성된 내부공간(S)을 횡방향으로 관통되도록 복부에 타이바가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 소음 및 진동 저감형 플레이트거더교 구조.The noise and vibration reduction plate girder bridge structure according to claim 1, wherein a tie bar is further provided on the abdomen so as to penetrate the internal space S formed by the double partition wall in a transverse direction.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 슬래브는 폐합된 강재박스로 제작되며, 상기 강재박스 내부에 무근콘크리트가 더 충전되고, 상기 플레이트 거더 사이에는 수평 또는 엑스자 방식으로 브레이싱재가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 소음 및 진동 저감형 플레이트거더교 구조.According to claim 1 or 2, wherein the slab is made of a closed steel box, the concrete is further filled inside the steel box, and the bracing material is further installed in the horizontal or X-shape between the plate girder. Noise and vibration reduction plate girder bridge structure.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 내부공간(S)에 콘크리트가 더 타설되며, 상기 콘크리트는 경량콘크리트이며, 무근 또는 철근콘크리트로 타설되고, 상기 철근콘크리트로 타설되는 경우에는 철근조립체를 내부공간에 먼저 삽입시킨 후 콘크리트를 타설하여 복부가 구조부재로 작용하는 것을 특징으로 하는 소음 및 진동 저감형 플레이트거더교 구조.According to claim 1 or 2, wherein the concrete is further cast in the interior space (S), the concrete is lightweight concrete, when cast in reinforced or reinforced concrete, when the reinforced concrete is embedded in the reinforced concrete Noise and vibration reduction plate girder bridge structure, characterized in that the abdomen acts as a structural member by first inserting into the space and then placing concrete.
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