KR100966039B1 - 교량구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 교량구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 교량구조물은 교량상판과; 상기 교량상판을 지지하는 교각과; 상기 교각의 하단부를 수용하는 교각수용부를 형성하며 지반에 고정되어, 상기 교각의 하중을 상기 지반으로 전달하는 기초 구조물과; 상기 교각의 저부면에 마련되어, 상기 교각의 하중을 지지함과 동시에, 상기 교각을 상기 기초 구조물에 대해 슬라이딩 지지하는 댐퍼 베어링과; 상기 교각의 하단부와 상기 교각수용부의 내벽면 사이에 개재되어 상기 교각과 상기 기초 구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며, 상대 수평 이동한 교각을 기초 구조물에 대해 원래의 위치로 수평 이동시키는 탄성복원체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시키며 내진성을 향상시키고, 구조물의 내구성과 수명을 연장할 수 있다.

Description

교량구조물 및 그 시공방법{BRIDGE STRUCTURE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 교량구조물의 정단면도,

도 2는 도 1의 댐퍼 베어링의 정단면도,

도 3은 도 2의 평면도,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 교량구조물의 정단면도,

도 5는 도 4의 일 측단면도,

도 6은 도 4의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 교량구조물 5 : 교량상판

10 : 교각 11 : 교좌부

13 : 몸체 17 : 교좌장치

20 : 기초 구조물 21 : 교각수용부

30 : 댐퍼 베어링 50 : 탄성복원체

55 : 보조 댐퍼 베어링 57 : 방수커버

61 : 통로 63 : 사다리

65 : 점검문

본 발명은, 교량구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지반과 교각 사이에 기초 구조물을 마련하여 교각의 하중을 지지함과 동시에, 지진에 의한 지반의 진동 및 풍하중 등의 기타 외력으로 인한 진동에 대응할 수 있는 교량구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 교량구조물은 상부구조와 하부구조로 구성된다.

상부구조는 차량하중을 직접 지지하는 부분으로 교량상판으로 구성되고, 하부구조는 상부구조로부터 하중을 지반으로 전달하는 부분으로 교대, 교각으로 이루어져 있다. 여기서, 하부구조는 교대나 교각이 지상에 직립한 부분을 몸체라 하고, 지반에 매설되는 부분을 기초라 한다.

한편, 종래의 교각은 교량상판을 지지하는 교좌부와, 교좌부의 하부에 소정의 길이로 형성된 몸체와, 몸체의 하부에 박스형으로 형성되어 지반에 매설되어 교량상판으로부터 전달되는 집중하중을 지반에 분산시키는 역할을 하는 기초부로 구성된다.

그런데, 종래의 교량구조물은 교각이 지반에 매설되는 구조를 가지므로, 지진 등과 같은 외력 발생시 교각은 수직방향으로의 진동은 어느 정도 대처할 수 있으나, 수평방향으로의 진동을 효과적으로 흡수하지 못한다는 문제점이 있다.

지진파는 수직, 수평방향 뿐만 아니라 표면을 따라 파도치듯이 진동하기 때 문에 어느 방향으로의 진동에도 견딜 수 있는 교량구조물이 요구된다.

또한, 지진 발생이 없다하여도 움직이는 물체는 중력방향으로 하중을 지닐 뿐만 아니라 이동방향으로도 힘이 전달되기 때문에, 차량이나 사람의 이동이 많은 구조물에서는 수평방향의 진동도 발생하고 있다. 따라서, 구조물에는 어느 방향으로의 진동에도 대처할 수 있는 교량구조물이 요구된다.

따라서, 종래의 교량구조물은 구조물간의 이탈을 초래할 수 있고, 면진기능에서도 효율적인 효과를 볼 수 없고, 구조물의 수명도 단축되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시키며 내진성을 향상시키고, 구조물의 내구성과 수명을 연장할 수 있는 교량구조물 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 교량상판과; 상기 교량상판을 지지하는 교각과; 상기 교각의 하단부를 수용하는 교각수용부를 형성하며 지반에 고정되어, 상기 교각의 하중을 상기 지반으로 전달하는 기초 구조물과; 상기 교각의 저부면에 마련되어, 상기 교각의 하중을 지지함과 동시에, 상기 교각을 상기 기초 구조물에 대해 슬라이딩 지지하는 댐퍼 베어링과; 상기 교각의 하단부와 상기 교각수용부의 내벽면 사이에 개재되어 상기 교각과 상기 기초 구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며, 상대 수평 이동한 교각을 기초 구조물에 대해 원래의 위치로 수평 이동시키는 탄성복원체를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량구조물에 의해 달성된다.

여기서, 상기 교각의 하단부 둘레와 상기 교각수용부의 내벽면 사이에 개재되어, 상기 교각과 상기 기초 구조물의 상대 수평 이동에 대응하도록 상기 교각을 상기 기초 구조물에 대해 슬라이딩 지지하는 보조 댐퍼 베어링을 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 교각의 하단부 둘레를 따라 마련되어, 상기 교각수용부로 우수가 유입되는 것을 방지하는 방수커버를 더 포함할 수도 있다.

상기 교각의 내부에는 상기 댐퍼 베어링으로 접근 가능하도록 통로를 형성함으로써, 댐퍼 베어링을 용이하게 유지 보수할 수 있게 된다.

상기 탄성복원체는 고무 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 지반에 기초 구조물용 파일을 천공하는 단계와; 교각의 하단부를 수용하는 교각수용부를 형성하며, 기초 구조물의 철근을 배근하는 단계와; 상기 기초 구조물에 대해 거푸집을 시공하는 단계와; 상기 기초 구조물의 거푸집 내에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와; 상기 기초 구조물에 대해 상기 교각을 슬라이딩 지지시키는 댐퍼 베어링을 상기 양생된 기초 구조물의 교각수용부에 설치하는 단계와; 상기 교각의 철근을 배근하는 단계와; 상기 교각에 대해 거푸집을 시공하는 단계와; 상기 교각의 거푸집 내에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와; 상기 교각과 상기 기초 구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며, 상대 수평 이동한 교각을 기초 구조물에 대해 원래의 위치로 수평 이동시키는 탄성복원체를 상기 교각의 하단부와 상기 교각수용부의 내벽면 사이에 설치하는 단계와; 상기 교각수용부로 우수가 유입되는 것을 방지하는 방 수커버를 상기 교각의 하단부 둘레를 따라 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량구조물의 시공방법에 의해서도 달성된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따른 교량구조물이 도시되어 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 교량구조물(1)은 교량상판(5)과, 교량상판(5)을 지지하는 교각(10)과, 지반에 고정되어 교각(10)의 하중을 지반으로 전달하는 기초 구조물(20)을 가진다.

교각(10)은 철근콘크리트로 이루어지며, 교량상판(5)을 지지하는 교좌부(11)와, 교좌부(11)의 하부에 소정의 길이로 형성된 몸체(13)로 구성된다. 본 실시예에서의 몸체(13)는 사각단면형상을 가진다.

교량상판(5)과 교각(10) 사이, 즉 교각(10)의 교좌부(11)에는 교량상판(5)의 하중을 지지함과 동시에, 교량상판(5)을 교각(10)에 대해 슬라이딩 지지하는 교좌장치(17)가 마련되어 있다.

기초 구조물(20)은 철근콘크리트로 이루어지며, 기초 구조물(20)의 상단부에는 교각(10)의 몸체(13) 하단부를 수용하는 교각수용부(21)가 형성되어 있다. 교각수용부(21)는 교각(10)의 몸체(13)의 단면형상과 동일한 단면형상을 가지며, 소 정의 깊이로 함몰 형성되어 있다. 교각수용부(21)의 단면적은 교각(10)의 단면적 보다 크게 형성되고, 이에 교각수용부(21)의 내벽면과 교각(10)의 몸체(13) 사이에는 소정의 공간이 형성된다.

한편, 교각(10)의 몸체(13)와 기초 구조물(20) 사이에는 복수의 댐퍼 베어링(30)이 배치되어 있다.

도 2 및 도 3에 댐퍼 베어링의 일 실시예가 도시되어 있다. 댐퍼 베어링(30)은 소정의 간격을 두고 각각 설치되는 상부판(31) 및 하부판(33)과, 수직 하중을 지지함과 동시에 수직방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 탄성지지부(37)와, 상부판(31)과 하부판(33)을 상호 연결하며 부반력을 제어하고 수평방향의 진동을 흡수 및 감쇠하는 두 쌍의 댐퍼(41)를 가진다.

상부판(31) 및 하부판(33)에는 복수의 앵커(35)가 마련되어 있다.

탄성지지부(37)는 고무 등과 같은 탄성체로 이루어지며, 수직 하중을 지지함과 동시에 수직방향의 진동을 흡수 및 감쇠한다.

두 쌍의 댐퍼(41)는 탄성지지부(37)의 각 장변과 단변을 따라 대향 배치되어 있다.

댐퍼(41)는 작동유체를 수용하는 실린더본체(43)와, 실린더본체(43)에 수용되는 피스톤(미도시)과, 피스톤을 지지하며 왕복운동하는 로드(45)를 가진다.

실린더본체(43)와 로드(45)는 각각 하부판(33)의 제2브래킷(49)과 상부판(31)의 제1브래킷(47)에 연결된다.

이에, 댐퍼 베어링(30)은 교각(10)의 저부면과 교각수용부(21)의 저부면에 사이에 마련되어 교각(10)의 하중을 지지함과 동시에, 교각(10)을 기초 구조물(20)에 대해 슬라이딩 지지하는 역할을 한다.

한편, 교각(10)의 몸체(13) 하단부와 기초 구조물(20)의 교각수용부(21)의 내벽면 사이에는 고무재질로 이루어진 탄성복원체(50)가 개재되어 있다. 탄성복원체(50)는 교각(10)과 기초 구조물(20)의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며, 상대 수평 이동한 교각(10)을 기초 구조물(20)에 대해 원래의 위치로 수평 이동시키는 역할을 한다. 본 실시예에서의 탄성복원체(50)는 교각(10)의 양측면에 대향 배치되어 있다.

탄성복원체(50)의 상단부에는 교각수용부(21)로 우수가 유입되는 것을 방지하는 방수커버(57)가 마련되어 있다. 방수커버(57)는 교각(10)의 몸체(13)와 기초 구조물(20)에 장착된다.

또한, 교각(10)의 내부에는 교각수용부(21)에 설치된 복수의 댐퍼 베어링(30)으로 접근 가능하도록 통로(61)가 형성되어 있다. 통로(61)는 교각(10)의 교좌부(11)로부터 몸체(13)의 저부면까지 교각(10)의 길이방향을 따라 관통 형성되어 있으며, 통로(61)에는 작업자의 이동이 가능하도록 사다리(63)가 장착되어 있다. 이에, 작업자는 교각(10)의 통로(61)를 통해 교각수용부(21)의 댐퍼 베어링(30)에 접근가능하며 댐퍼 베어링(30)을 용이하게 유지 보수할 수 있게 된다.

그리고, 통로(61)의 하부에는 점검문(65)이 설치되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 교량구조물의 시공방법에 대해 설명 하면 다음과 같다.

먼저, 지반에 기초 구조물용 파일을 천공한다.

다음, 교각(10)의 하단부를 수용하는 교각수용부(21)를 형성하며, 기초 구조물(20)의 철근을 배근한다.

이어서, 기초 구조물(20)에 대해 거푸집을 시공한 후, 기초 구조물(20)의 거푸집 내에 콘크리트를 타설하여 양생한다.

양생이 완료되면, 댐퍼 베어링(30)을 양생된 기초 구조물(20)의 교각수용부(21)에 설치한다.

그리고, 교각(10)의 철근을 배근한 후, 교각(10)에 대해 거푸집을 시공한다.

교각(10)의 거푸집 내에 콘크리트를 타설하여 양생한다.

교각(10)의 양생이 완료되면, 탄성복원체(50)를 교각(10)의 하단부와 교각수용부(21)의 내벽면 사이에 설치한다. 이 때, 탄성복원체(50)를 교각(10)의 몸체(13) 하단부 외주와 기초 구조물(20)의 교각수용부(21)의 내벽면에 각각 밀착시킨다.

방수커버(57)를 탄성복원체(50)의 상단부에 배치한 후, 교각(10)의 몸체(13)와 기초 구조물(20)에 도시 않은 체결수단으로 장착시킨다.

그리고, 교각(10)의 교좌부(11)에 복수의 교좌장치(17)를 설치한 후, 교량상판(5)을 교좌장치(17)에 안착하여, 본 발명에 따른 교량구조물(1)의 설치가 완료된다.

이에, 지진 등과 같은 외력에 의해 교량상판(5) 및 교각(10)에 수평 변위가 발생하여, 교각(10)이 기초 구조물(20)에 대해 일방향으로 상대 수평 이동하는 경우, 댐퍼 베어링(30)은 교각(10)의 수평 변위에 대응하여 교각(10)을 슬라이딩 지지함과 동시에, 교각(10)과 기초 구조물(20)간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시킨다.

한편, 교각(10)의 수평 이동에 의해 탄성복원체(50)는 일 방향으로 가압되어 압축된 후, 교각(10)에 작용하는 외력이 제거되면, 탄성복원체(50)의 압축된 영역의 탄성력에 의해 교각(10)은 수평 이동하기 전의 원래의 위치로 복원하게 되어, 면진효과가 증대된다.

한편, 도 4 내지 도 6에는 본 발명의 제2실시예에 따른 교량구조물이 도시되어 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 교량구조물(1')은 전술한 제1실시예와는 달리, 복수의 보조 댐퍼 베어링(55)을 더 포함한다.

보조 댐퍼 베어링(55)은 탄성복원체(50)와 함께, 교각(10)의 몸체(13) 하단부와 기초 구조물(20)의 교각수용부(21)의 내벽면 사이에 개재되어 있다.

보조 댐퍼 베어링(55)은 전술한 댐퍼 베어링(30)과 동일한 구성을 가지며, 보조 댐퍼 베어링(55)은 교각(10)과 기초 구조물(20)의 상대 수평 이동에 대응하도록 교각(10)을 기초 구조물(20)에 대해 슬라이딩 지지하는 역할을 한다.

이로써, 기초 구조물(20)에 대해 교각(10)의 수평 이동 발생시, 보조 댐퍼 베어링(55)은 댐퍼 베어링(30)과 함께 교각(10)의 수평 변위에 대응하여 교각(10)을 슬라이딩 지지함과 동시에, 교각(10)과 기초 구조물(20)간에 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 더욱 효과적으로 흡수 감쇠시키며, 또한 교각(10)에 작용하는 외력이 제거되면 탄성복원체(50)와 함께 교각(10)을 수평 이동하기 전의 원래의 위치로 복원하게 되어, 면진효과를 더욱 증대시킨다.

이와 같이, 지반에 고정되는 기초 구조물에 교각의 하단부를 수용하고, 교각과 기초 구조물 사이에 댐퍼 베어링을 설치하여 교각을 기초 구조물에 대해 슬라이딩 지지하고, 또한 교각의 둘레와 기초 구조물 사이에 탄성복원체를 마련하여 교각과 기초 구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며, 상대 수평 이동한 교각을 기초 구조물에 대해 원래의 위치로 수평 이동시킴으로써, 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시키며 내진성을 향상시키고, 구조물의 내구성과 수명을 연장할 수 있게 된다.

한편, 전술한 실시예들에서는 교각의 몸체가 사각단면형상을 가지는 것으로 설명하고 있지만, 교각은 원형, 타원형, 다각형의 단면형상을 가질 수 있다.

또한, 전술한 실시예들에서는 탄성복원체 또는 보조 댐퍼 베어링이 교각의 양측면에 마련되어 있는 것으로 설명하고 있지만, 탄성복원체는 교각의 몸체 둘레를 감싸며 배치되거나, 교각의 몸체 둘레를 따라 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.

그리고, 본 발명은 교량구조물에 적용하는 것으로 한정 설명하고 있지만, 본 발명의 사상은 교량구조물에 한정하지 않고, 상부 및 하부로 분리된 구조물에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 지반과 교각 사이에 기초 구조물을 마련하고, 교각과 기초 구조물 사이에 댐퍼 베어링과 탄성복원체를 마련함으로써, 지진 등의 진동에 의해 발생되는 진동에너지를 효과적으로 흡수 감쇠시키며 내진성을 향상시키고, 구조물의 내구성과 수명을 연장할 수 있는 교량구조물 및 그 시공방법이 제공된다.

Claims (6)

1. 교량상판과;

   상기 교량상판을 지지하는 교각과;

   상기 교각의 하단부를 수용하는 교각수용부를 형성하며 지반에 고정되어, 상기 교각의 하중을 상기 지반으로 전달하는 기초 구조물과;

   상기 교각의 저부면에 마련되어, 상기 교각의 하중을 지지함과 동시에, 상기 교각을 상기 기초 구조물에 대해 슬라이딩 지지하는 댐퍼 베어링과;

   상기 교각의 하단부와 상기 교각수용부의 내벽면 사이에 개재되어 상기 교각과 상기 기초 구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며, 상대 수평 이동한 교각을 기초 구조물에 대해 원래의 위치로 수평 이동시키는 탄성복원체를 포함하며,

   상기 댐퍼 베어링은 상기 교각의 수직 하중을 지지함과 동시에 수직방향의 진동을 감쇠하도록 탄성체로 형성된 탄성지지부와, 상기 교각의 수평방향의 진동을 감쇠하는 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량구조물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 교각의 하단부 둘레와 상기 교각수용부의 내벽면 사이에 개재되어, 상기 교각과 상기 기초 구조물의 상대 수평 이동에 대응하도록 상기 교각을 상기 기초 구조물에 대해 슬라이딩 지지하는 보조 댐퍼 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 교량구조물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 교각의 하단부 둘레를 따라 마련되어, 상기 교각수용부로 우수가 유입되는 것을 방지하는 방수커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량구조물.
4. 제3항에 있어서,

   상기 교각의 내부에는 상기 댐퍼 베어링으로 접근 가능하도록 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교량구조물.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 탄성복원체는 고무 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교량구조물.
6. 교량구조물의 시공방법에 있어서,

   지반에 기초 구조물용 파일을 천공하는 단계와;

   교각의 하단부를 수용하는 교각수용부를 형성하며, 기초 구조물의 철근을 배근하는 단계와;

   상기 기초 구조물에 대해 거푸집을 시공하는 단계와;

   상기 기초 구조물의 거푸집 내에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와;

   상기 기초 구조물에 대해 상기 교각을 슬라이딩 지지시키는 댐퍼 베어링을 상기 양생된 기초 구조물의 교각수용부에 설치하는 단계와;

   상기 교각의 철근을 배근하는 단계와;

   상기 교각에 대해 거푸집을 시공하는 단계와;

   상기 교각의 거푸집 내에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계와;

   상기 교각과 상기 기초 구조물의 상대 수평 이동에 대응하여 신축하며, 상대 수평 이동한 교각을 기초 구조물에 대해 원래의 위치로 수평 이동시키는 탄성복원체를 상기 교각의 하단부와 상기 교각수용부의 내벽면 사이에 설치하는 단계와;

   상기 교각수용부로 우수가 유입되는 것을 방지하는 방수커버를 상기 교각의 하단부 둘레를 따라 설치하는 단계를 포함하며,

   상기 댐퍼 베어링은 상기 교각의 수직 하중을 지지함과 동시에 수직방향의 진동을 감쇠하도록 탄성체로 형성된 탄성지지부와, 상기 교각의 수평방향의 진동을 감쇠하는 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량구조물의 시공방법.

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