KR100651663B1

KR100651663B1 - 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용보강장치

Info

Publication number: KR100651663B1
Application number: KR1020050082502A
Authority: KR
Inventors: 선영선
Original assignee: 선영선
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2006-12-01

Abstract

본 발명은 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치에 관한 것으로, 그 구성은 교각의 상면에 설치된 교좌장치에 의해 지지되는 트러스가 안정적으로 지지될 수 있도록 보강하기 위하여 상기 트러스의 양쪽 상현재 외측에 좌우대칭되는 형태로 소정의 경사각을 유지하며 결합되는 것으로서, 상기 교각과 상기 트러스 상현재 외측 간을 소정의 경사각으로 지지해주는 사재와, 상기 사재의 일단부에 설치되어 상기 사재가 신축적으로 지지될 수 있도록 해주는 교좌장치와, 상기 사재의 나머지 일단부에 보울트로써 체결되어 상기 사재와 구조물간을 연결시켜주는 체결판을 포함하여서 된 전도방지재가 구비된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명의 장치에 의하면, 열차나 차량에 의한 사행동 및 지진 발생시에 유효한 보강구조를 이룸은 물론이고 교량 인상시에도 신뢰할만한 안전성을 확보함으로써 상부 트러스의 횡진동 및 전도나 지진, 낙교 사고 또는 열차 추락으로 인한 대형 인명사고를 저감 및 사전에 예방할 수 있고, 과중한 상부하중을 적절히 분산시켜 지지할 수 있으므로 교각 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 구조물 전체의 강성을 증대시킴으로써 교량 수명을 연장할 수 있게 되는 효과가 있다.

철도, 도로, 트러스 교량, 보강장치, 횡진동, 낙교방지, 전도방지재

Description

트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치{Reinforcement apparatus for preventing lateral vibration of truss bridge and falling off in case of lifting truss bridge}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치의 적용구조를 도시한 교량의 정면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치의 적용구조를 도시한 교량의 정면도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치의 적용구조를 도시한 교량의 정면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

a ; 사재 경사각 d ; 교각단부 여유폭

h ; 트러스 높이 1 ; 교각

2, 12 ; 교좌장치 3 ; 트러스

4 ; 침목 5 ; 레일

10 ; 전도방지재 11 ; 교좌부

13 ; 사재 14 ; 체결판(Splice Plate)

15 ; 보울트 16 ; 연결판

본 발명은 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치에 관한 것으로, 특히 열차나 차량의 사행동 및 지진발생에 의한 교량의 횡진동 및 전도나 낙교 사고의 저감, 방지뿐만 아니라 교량의 보수작업을 위한 교량 인상작업시 교량을 안정적으로 인상시켜 트러스 교량이 전도되는 것을 방지할 수 있게 한 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치에 관한 것이다.

철도 및 도로는 국가 기간 교통망으로서 대규모 물류 이동과 원활한 인적 운송을 담당하는 주요 운송수단으로 이용되고 있으며, 산악과 하천이 많은 우리 나라의 지형특성상 터널이나 교량을 건설하고 여기에 철도나 도로를 설치하여 횡단하도록 하는 경우가 빈번하다. 특히, 철도나 도로가 대형 하천을 통과함에 있어서 장대교량의 건설이 필수적으로 수반되는 바, 이에 대한 기술적인 교량 구조형식으로서 트러스 교량이 주로 건설되어 왔다. 이러한 국내의 주요 트러스 교량은 대부분 국가에서 직접 유지 관리하고 있는 1종의 주요 시설물로서 1910∼1960년대에 건설된 것이 대부분이어서 이후 상당기간의 시일이 경과되어 그 시설 자체가 상당히 노후한 상태에 있다.

특히, 철도 트러스 교량은 대형 하천을 횡단하는데다가 교량보수 등을 위한 운행 제한시 전국적인 철도교통이 마비될 수밖에 없는 우리 나라의 특성상 열차 차단 또는 서행이 매우 곤란하며, 한강철교의 경우가 그 좋은 예다. 한강철교는 전국 철도운행횟수가 최다인 서울 진입 교량으로서, 열차운행 차단시 즉각적으로 전국적인 철도교통의 마비현상을 초래한다.

따라서, 우리 나라 트러스 교량 특히 철도 트러스 교량의 노후화에 대한 대책을 마련함과 아울러 추후의 안전한 철도 운행을 위해서는 적절하고도 확실한 보수 및 보강 조치를 강구하여야 할 필요성이 강력히 대두되고 있는 현실이다.

일반적으로, 상기의 트러스 교량은, 트러스로 이루어진 상부구조물과, 이를 지지하기 위한 교각 및 교대 등의 하부구조물과, 상기 상부구조물과 하부구조물을 연결하여 과중한 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물로 적절히 분산시켜 전달할 수 있도록 원활한 신축 지지기능을 수행하기 위한 교좌장치로 이루어져 있으며, 상기 상·하부구조물은 열차운행 중에도 보수 및 보강작업이 가능하다.

그러나, 트러스 교량은 열차나 차량의 운행시 상기 열차나 차량의 사행동으로 인하여 교량의 횡진동이 심하게 발생할 수 있으며, 이러한 환경에서의 보다 안전한 열차운행을 위해서는 상부 트러스의 안정적인 지지수단이 반드시 필요로 하게 되는데, 이에 대한 적절한 지지수단이 마련되어 있지 못하였다.

또한, 트러스 교량은 단면이 직사각형인 장대교량으로서 지진에 취약한 구조를 이루고 있으므로 이에 대한 보강이 시급할 뿐만 아니라, 상부 트러스의 낙교 사고시 그 복구작업에 상당한 시간과 노동력이 투입되어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 트러스 교량의 보수교체를 위해 인상장치를 이용하여 트러스 교량을 인상할 경우 양측의 균형이 맞지 않을 경우 트러스 교량이 일방으로 전도 또는 낙교하는 경우가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

참고적으로, 이상에서 언급한 트러스 교량, 특히, 철도 트러스 교량의 횡진동 저감구조에 대한 필요성은, 최근 서울산업대학교 철도대학원 및 한국철도기술연구원에서 공동 연구하여 발표된 '철도 트러스 교량의 횡진동 특성에 관한 연구'의 결과에 의해서도 명확히 입증되고 있다. 즉, 상기 연구논문의 결과에 의하면, 현재 우리 나라에서 공용 중인 철도 트러스 교량에서 발생되는 동적 수평가속도를 분석한 결과 그 수평가속도가 상당히 큰 수준이고 속도변화에 대한 증폭 현상이 나타나 향후 속도 향상에 대비한 저감대책이 필요하며, 구조물의 횡방향 강성의 증대에 따라 일정수준까지 수평가속도의 저감효과를 가질 수 있는 것으로 나타나므로 현재 상태에서의 횡방향 강성을 키울 수 있는 방안의 연구가 모색되어야 할 것으로 규명하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 판형교(Plate Girder Bridge)와 트러스교(Truss Bridge)의 횡진동 발생에 의하여 상부 트러스가 전도되거나 낙교되는 것을 사전에 방지하고 교량보수 작업시 안정적인 교량 인상을 수행할 수 있도록 기존의 철도 구조물을 보강하기 위한 구조를 제안한 것으로서, 열차의 사행동 및 지진발생에 의한 교량의 횡진동 및 전도나 지진, 낙교 사고의 저감, 방지 및 안정적 교량 인상을 제공할 수 있도록 된 철도 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치는, 교각의 상면에 설치된 교좌장치에 의해 지지되는 트러스가 안정적으로 지지될 수 있도록 보강하기 위하여 상기 트러스의 양쪽 상현재 외측에 좌우대칭되는 형태로 소정의 경사각을 유지하며 결합되는 것으로서, 상기 교각과 상기 트러스 상현재 외측 간을 소정의 경사각으로 지지해주는 사재와, 상기 사재의 일단부에 설치되어 상기 사재가 신축적으로 지지될 수 있도록 해주는 교좌장치와, 상기 사재의 나머지 일단부에 보울트로써 체결되어 상기 사재와 구조물간을 연결시켜주는 체결판을 포함하여서 된 전도방지재가 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 교각 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이(h)에 대해 'h＜3d'를 유지하는 경우, 상기 사재는 직선형 강재가 적용되고, 상기 직선형 사재의 양단부가 상기 교각의 상면 및 상기 트러스 상현재 외측에 각각 지지된 것이 바람직하다.

또한, 상기 교각 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이(h)에 대해 'h≒3d'를 유지하는 경우, 상기 사재는 절곡형 강재가 적용되고, 상기 절곡형 사재의 양단부가 상기 교각의 상면 및 상기 트러스 상현재 외측에 각각 지지된 것이 바람직하다.

또한, 상기 교각 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이(h)에 대해 'h＞3d'를 유지하는 경우, 상기 사재는 절곡형 강재가 적용되고, 상기 절곡형 사재의 양단부가 상기 교각의 측면 및 상기 트러스 상현재의 외측에 각각 지지된 것이 바람직하다.

또한, 상기 절곡형 사재의 절곡부 양측면에는 그 절곡부가 보강될 수 있도록 해주는 연결판을 더 설치하여서 된 것이 바람직하다.

또한, 상기 트러스 상현재에 대한 상기 사재의 상단부 고정 위치는 상기 트러스의 하단부로부터 상기 트러스 높이(h)의 1/3 정도에 이르는 위치로 설정된 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 트러스 교량 중에서 특히 철도 트러스 교량에 보다 적합한 구조이며, 이하의 상세한 설명에서는 철도 트러스 교량을 예시하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 철도 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치의 구조를 설명하기 위한 것으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치의 적용구조를 도시한 교량의 정면도, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 철도 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치의 적용구조를 도시한 교량의 정면도, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철도 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치의 적용구조를 도시한 교량의 정면도를 각각 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 철도 트러스 교량의 구조는, 도 1에 도시된 일반적인 트러스 교량의 구조에서 보는 바와 같이, 트러스(3)로 이루어진 상부구조물과, 이를 지지 하기 위한 교각(1) 등의 하부구조물과, 상기 상부구조물과 하부구조물을 연결하여 과중한 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물로 적절히 분산시켜 전달할 수 있도록 원활한 신축 지지기능을 수행하기 위한 교좌장치(2)로 이루어지며, 상기 트러스(3)의 내부 바닥면상에는 침목(4)이 설치되고, 그 상부에 레일(5)이 설치된 구조를 이룬다.

이러한 철도 트러스 교량에 적용되는 본 발명에 따른 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치는, 열차운행 중에 과다한 횡진동이 발생되는 것을 현저히 저감시켜 줌은 물론 지진 발생시 상부 트러스가 전도 또는 낙교되는 것을 사전에 방지하고 상기 트러스(3)의 자중과 열차하중 등의 과중한 상부하중의 분산 기능을 발휘함과 아울러 교량 보수작업시 안정적인 교량 인상을 수행할 수 있는 것으로서, 교좌부(11), 교좌장치(12), 사재(13), 체결판(14) 및 보울트(15)를 포함하여 이루어지는 전도방지재(10)를 상기 트러스(3)의 하부에 결합한 구조로 되어 있다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 교각(1)의 상면에 설치된 교좌장치(2)에 의해 지지되는 트러스(3)의 하부가 안정적으로 지지될 수 있도록 보강하기 위하여 상기 트러스(3)의 하부에 결합되는 것으로서, 상기 트러스(3)의 양측 상현재(도면부호 미도시)의 하부쪽에 각각 좌우대칭되는 형태로 소정의 사재 경사각(a)을 유지하며 각 해당위치에 체결 고정되는 다수의 전도방지재(10)를 포함하는 구조를 이루는 것이다.

상기 실시예는, 교각(1) 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이 (h)에 대해 'h＜3d'를 유지하는 경우, 즉, 상기 교각(1)의 상면에 상기 전도방지재(10)를 설치할 수 있을 정도로 충분한 교각단부 여유폭(d)이 확보된 경우에 있어서의 설치구조인 직선 사재 상면 설치형의 구조를 도시하고 있다.

이와 같이 상기 교각(1)의 양측단부 상면에 대한 여유폭(d)이 충분히 확보된 경우에는, 상기 교각(1) 상면상의 적정위치에 교좌부(11)를 설치하고, 그 상부에 교좌장치(12)를 설치함과 아울러 상기 트러스(3)의 상현재 외측 소정지점에 보울트(15)로 체결판(14)을 체결한 후, 상기 트러스(3)의 상현재 외측의 체결판(14)과 상기 교좌장치(12) 간에 사재(13)를 설치하여 보강할 수 있다. 이때, 상기 전도방지재(10)의 사재 경사각(a)은 수평면에 대하여 45∼60°유지할 수 있도록 하고, 상기 트러스(3) 상현재에 대한 상기 사재(11)의 상단부 고정 위치는 상기 트러스(3)의 하단부로부터 상기 트러스 높이(h)의 1/3 정도에 이르는 위치로 설정하는 것이 바람직하다.

참고적으로, 도 1에서는 상기 교좌장치(12)를 상기 교각(1)의 상면쪽에 설치한 경우를 도시하고 있으나, 경우에 따라서는 상기 트러스(3)의 상현재 외측면과 상기 사재(11)의 상단부 사이에 설치할 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 교각(1) 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이(h)에 대해 'h≒3d'를 유지하는 경우, 즉, 상기 교각(1)의 상면에 상기 전도방지재(10)를 설치할 수 있을 약간의 교각단부 여유폭(d)이 확보된 경우에 있어서의 설치구조인 굴절 사재 상면 설치형의 구조를 도시하고 있다.

이와 같이 상기 교각(1)의 양측단부 상면에 대한 여유폭(d)이 비교적 적게 확보된 경우에는, 상기 교각(1) 상면상의 적정위치에 교좌부(11)를 설치하고, 그 상부에 교좌장치(12)를 설치함과 아울러 상기 트러스(3)의 상현재 외측 소정지점에 보울트(15)로 체결판(14)을 체결한 후, 상기 트러스(3)의 상현재 외측의 체결판(14)과 상기 교좌장치(12) 간에 굴절형의 사재(13)를 설치하여 보강할 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로, 상기 전도방지재(10)의 사재 경사각(a)은 수평면에 대하여 45∼60ㅀ를 유지할 수 있도록 하고, 상기 트러스(3) 상현재에 대한 상기 사재(11)의 상단부 고정 위치는 상기 트러스(3)의 하단부로부터 상기 트러스 높이(h)의 1/3 정도에 이르는 위치로 설정하며, 상기 사재(11)의 굴절부위 양측에는 연결판(16)을 결합하여 보강한 구조를 적용함이 바람직하다.

그리고, 도 2에서도 상기 도 1과 마찬가지로, 상기 교좌장치(12)를 상기 교각(1)의 상면쪽에 설치한 경우를 도시하고 있으나, 경우에 따라서는 상기 트러스(3)의 상현재 외측면과 상기 사재(11)의 상단부 사이에 설치할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 교각(1) 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이(h)에 대해 'h＞3d'를 유지하는 경우, 즉, 상기 교각(1)의 상면에 상기 전도방지재(10)를 설치할 수 있을 정도의 교각단부 여유폭(d)이 확보되어 있지 못한 경우에 있어서의 설치구조인 굴절 사재 측면 설치형의 구조를 도시하고 있다.

이와 같이 상기 교각(1)의 양측단부 상면에 대한 여유폭(d)이 너무 적은 경우에는, 상기 트러스(3) 상현재의 외측 소정지점에 교좌장치(12)를 설치하고, 상기 트러스(3)의 상현재 외측의 교좌장치(12)와 상기 교각(1)측면 간에 굴절형의 사재(13)를 설치하여 보울트(15)로 체결함으로써 보강할 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로, 상기 전도방지재(10)의 사재 경사각(a)은 수평면에 대하여 45∼60° 유지할 수 있도록 하고, 상기 트러스(3) 상현재에 대한 상기 사재(11)의 상단부 고정 위치는 상기 트러스(3)의 하단부로부터 상기 트러스 높이(h)의 1/3 정도에 이르는 위치로 설정하며, 상기 사재(11)의 굴절부위 양측에는 연결판(16)을 결합하여 보강한 구조를 적용함이 바람직하다.

또는, 상기 교각(1)의 측면과 상기 사재(11) 사이에 보울트(15)로 체결한 체결판(14)을 개재한 후, 그 체결판(14) 상에 상기 사재(11)의 하단부를 설치할 수도 있다. 그리고, 도 3에서는 상기 교좌장치(12)를 상기 트러스(3) 상현재의 외측면쪽에 설치한 경우를 도시하고 있으나, 경우에 따라서는 상기 교각(1)의 측면과 상기 사재(11)의 하단부 사이에 설치할 수도 있다.

상기 3가지 실시예에 있어서의 교각단부 여유폭(d)과 트러스 높이(h)간의 관계는 일반적으로 바람직하나, 반드시 절대적인 것은 아니고 설치 환경이나 작업 조건에 따라 다소 차이가 있을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 다양한 형태의 전도방지재(10)를 철도 트러스 교량의 하부쪽에 설치함으로써 열차 운행시의 횡진동이나 지진 등에도 견고히 지지될 수 있는 구조적 특성을 발휘하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치에 의하면, 열차의 사행동 및 지진 발생시에 유효한 보강구조를 이룸은 물론이고 교량 인상시에도 신뢰할만한 안전성을 확보함으로써 상부 트러스의 횡진동 및 전도나 낙교 사고 또는 열차 추락으로 인한 대형 인명사고를 저감 및 사전에 예방할 수 있고, 과중한 상부하중을 적절히 분산시켜 지지할 수 있으므로 교각 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 구조물 전체의 강성을 증대시킴으로써 교량 수명을 연장할 수 있게 되는 효과가 있다.본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 함은 극히 당연한 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.

Claims

교각의 상면에 설치된 교좌장치에 의해 지지되는 트러스가 안정적으로 지지될 수 있도록 보강하기 위하여 상기 트러스의 양쪽 상현재 외측에 좌우대칭되는 형태로 소정의 경사각을 유지하며 결합되는 것으로서, 상기 교각과 상기 트러스 상현재 외측 간을 소정의 경사각으로 지지해주는 사재와, 상기 사재의 일단부에 설치되어 상기 사재가 신축적으로 지지될 수 있도록 해주는 교좌장치와, 상기 사재의 나머지 일단부에 보울트로써 체결되어 상기 사재와 구조물간을 연결시켜주는 체결판을 포함하여서 된 전도방지재가 구비된 것을 특징으로 하는 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교각 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이(h)에 대해 'h＜3d'를 유지하는 경우, 상기 사재는 직선형 강재가 적용되고, 상기 직선형 사재의 양단부가 상기 교각의 상면 및 상기 트러스 상현재 외측에 각각 지지된 것을 특징으로 하는 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교각 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이(h)에 대해 'h≒3d'를 유지하는 경우, 상기 사재는 절곡형 강재가 적용되고, 상기 절곡형 사재의 양단부가 상기 교각의 상면 및 상기 트러스 상현재 외측에 각각 지지된 것을 특징으로 하는 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교각 양단 상면쪽의 교각단부 여유폭(d)이 트러스 높이(h)에 대해 'h＞3d'를 유지하는 경우, 상기 사재는 절곡형 강재가 적용되고, 상기 절곡형 사재의 양단부가 상기 교각의 측면 및 상기 트러스 상현재의 외측에 각각 지지된 것을 특징으로 하는 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 절곡형 사재의 절곡부 양측면에는 그 절곡부가 보강될 수 있도록 해주는 연결판을 더 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 트러스 상현재에 대한 상기 사재의 상단부 고정 위치는 상기 트러스의 하단부로부터 상기 트러스 높이(h)의 1/3 정도에 이르는 위치로 설정된 것을 특징으로 하는 트러스 교량의 횡진동 저감 및 교량인상시 전도방지용 보강장치.