KR101003775B1 - 교좌 장치 - Google Patents

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희민 박
안창모
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안창모
희민 박
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    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

본 발명은 교각의 상측에 결착되고, 중앙 영역에 일정 곡률 반경의 구면자 안착홈이 형성되는 하부 플레이트와, 구면자 안착홈에 상응하는 형상의 구면자와, 구면자 상측에 형성되고, 교량 상판의 하측에 배치되는 상부 플레이트로 이루어지되, 상부 플레이트에는 교량의 교축 직각 방향으로 대향하여 상부 플레이트의 양측면으로부터 하부 플레이트의 양측면으로 연장 형성되는 가이드가 형성되며, 가이드에 교량의 교축 직각 방향으로 관통홀이 형성되고, 하부 플레이트에는 관통홀에 대응하여 관통 삽입되는 핀이 고정 형성되어, 교량의 교축 방향으로의 회전 변위 발생시, 구면자는 구면자 안착홈을 따라 회전하여 상부 플레이트의 회전 변위를 수용하고, 가이드의 관통홀에 관통 삽입된 핀에 의해서 상부 플레이트의 부발력에 의한 이탈을 방지하는 교좌 장치를 개시한다. 본 발명에 의하면, 외력에 의한 부발력에 저항하고 대항할 수 있으며, 교량 상판의 하중, 지진력, 풍력, 수압 또는 다른 외적 요인에 의한 교축 방향과 교축 직각 방향과 지표면에 대한 수직 방향으로의 이동 변위, 및 교축 방향으로의 틸팅에 의한 회전 변위를 원활하고 수용할 수 있고, 설치, 교체 및 유지보수가 용이하다.

Description

교좌 장치{BRIDGE BEARING}
본 발명은 교량 상판과 교각 사이에 설치되는 교좌 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외력에 의한 부발력(浮拔力)에 저항하고 대항할 수 있으며, 교량 상판의 하중, 지진력, 풍력, 수압 또는 다른 외적 요인에 의한 교축 방향과 교축 직각 방향과 지표면에 대한 수직 방향으로의 이동 변위, 및 교축 방향으로의 틸팅에 의한 회전 변위를 원활하고 수용할 수 있고, 설치, 교체 및 유지보수가 용이한 교좌 장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 교좌 장치는 교량에서 상판과 교각 사이에 장착되어 상판 하중을 교각으로 전달하는 장치로서 최근 건설되는 중대형 교량에는 필수적으로 사용되고 있다.
한편, 교량의 상판으로는 사람, 차량, 또는 대하중의 중기 및 트레일러가 빈번하게 통행하므로 시시각각 변화되는 동하중(dynamic load)이 미치게 되고, 계절의 변화와 일교차에 따른 열변형으로 신장량 및 수축량이 커지게 되므로, 전술한 외적 요인에 의한 이동 변위 및 회전 변위를 적절하게 수용할 수 있도록 교량 상판과 교각의 사이에 신장 및 수축이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 교좌 장치가 개발되어 사용되고 있다.
도 1은 전술한 바와 같은 종래의 교좌 장치를 예시한 것이다. 도 1을 참조하면, 종래의 교좌 장치는 교각(미도시)과 결착하는 하부 플레이트(10)와, 교량 상판(미도시)과 밀착되어 배치되는 상부 플레이트(20)와, 하부 플레이트(10)의 양측면으로부터 'ㄱ'자 형상으로 내측으로 절곡되어 볼트(11)에 의해 고정 형성되는 가이드(30)로 구성된다. 여기서, 가이드(30)는 부발력에 저항하고 대항하는 구성 요소로서, 상부 플레이트(20)의 수력, 풍력, 또는 다른 외력에 의한 하부 플레이트(10)로부터의 이탈을 방지한다.
하지만, 도시된 바와 같이, 'ㄱ'자 형상으로 형성된 가이드(30)는 일정 범위 내에서 부발력을 억제할 수는 있으나, 가이드(30)가 하부 플레이트(10)의 양측면에 볼트(11)에 의해 고정 형성되므로, 교축 방향으로의 교량의 처짐{틸팅(tilting)}에 의한 회전 변위의 수용이 매우 제한적이고, 교축 직각 방향으로의 이동 변위 및 지표면에 대해 수직인 축에 대한 회전 변위에 대해서는 원천적으로 수용하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 부발력에 효과적으로 저항할 수 있으며, 예기치 못한 방향으로의 이동 변위 및 회전 변위(3차원적인 변위)를 원활하게 수용할 수 있고, 설치, 교체 및 유지보수가 용이한 교좌 장치의 연구 및 개발이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 외력에 의한 부발력에 저항하고 대항할 수 있으며, 교량 상판의 하중, 지진력, 풍력, 수압 또는 다른 외적 요인에 의한 교축 방향과 교축 직각 방향과 지표면에 대한 수직 방향으로의 이동 변위, 및 교축 방향으로의 틸팅에 의한 회전 변위를 원활하고 수용할 수 있고, 설치, 교체 및 유지보수가 용이한 교좌 장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 교량 상판과 교각 사이에 설치되어 회전 변위 및 이동 변위를 수용하는 교좌 장치에 있어서, 상기 교각의 상측에 결착되고, 중앙 영역에 일정 곡률 반경의 구면자 안착홈이 형성되는 하부 플레이트와, 상기 구면자 안착홈에 상응하는 형상의 구면자와, 상기 구면자 상측에 형성되고, 상기 교량 상판의 하측에 배치되는 상부 플레이트로 이루어지되, 상기 상부 플레이트에는 상기 교량의 교축 직각 방향으로 대향하여 상기 상부 플레이트의 양측면으로부터 상기 하부 플레이트의 양측면으로 연장 형성되는 가이드가 형성되며, 상기 가이드에 상기 교량의 교축 직각 방향으로 관통홀이 형성되고, 상기 하부 플레이트에는 상기 관통홀에 대응하여 관통 삽입되는 핀이 고정 형성되어, 상기 교량의 교축 방향으로의 회전 변위 발생시, 상기 구면자는 상기 구면자 안착홈을 따라 회전하여 상기 상부 플레이트의 회전 변위를 수용하고, 상기 가이드의 관통홀에 관통 삽입된 핀에 의해서 상기 상부 플레이트의 부발력에 의한 이탈을 방지하는, 교좌 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 교좌 장치에 있어서, 상기 가이드는 상기 상부 플레이트로부터 상기 하부 플레이트 방향으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되며, 상기 관통홀은 상기 핀의 형상에 대응하는 원통 형상으로 형성되고, 상기 관통홀은 상기 핀의 직경보다 상대적으로 큰 직경으로 관통 형성되고, 상기 하부 플레이트의 양측면은 상기 테이퍼 형상의 가이드와 접촉하지 않도록 절단 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 교좌 장치에 있어서, 상기 가이드는 상기 상부 플레이트로부터 상기 하부 플레이트 방향으로 절곡되어 연장 형상으로 형성되며, 상기 관통홀은 상기 교량의 교축 방향으로 연장 형성되고, 상기 핀은 상기 관통홀을 따른 상기 교량의 교축 방향으로의 이동 변위를 가이드할 수 있다.
본 발명에 의한 교좌 장치에 있어서, 상기 구면자 안착홈이 형성된 하부 플레이트는 단차 영역이 형성된 원통 형상으로 형성되며, 상기 단차 영역에는 배치되며, 일측면은 상기 가이드와 대향하여 한 쌍으로 이격 형성되고, 타측면은 상기 원통 형상의 하부 플레이트의 중심축을 중심으로 한 회전을 가이드하도록 호 형상으로 형성되는 지압판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 교좌 장치에 있어서, 상기 구면자 안착홈과 상기 구면자의 하측면 사이, 및 상기 상부 플레이트와 상기 구면자의 상측면 사이에는, 상기 구면자의 형상에 상응하여 형성되며, 내구성이 양호하며, 고온에 대한 저항성이 양호하며, 예컨대 약150 MPa 이상의 지압 응력에 대향하고, 일정 크기 이하의 마찰력을 가지는 마찰판이 삽입 배치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 교량 상판과 교각 사이에 설치되어 회전 변위 및 이동 변위를 수용하는 교좌 장치에 있어서, 상기 교각의 상측에 결착되고, 중앙 영역에 상면이 개방된 원통 형상의 베어링 안착홈이 형성되는 하부 플레이트와, 상기 베어링 안착홈에 상응하는 원통 형상으로 형성되어 상기 베어링 안착홈에 안착되는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재 상측에 형성되며, 하측은 상기 베어링 안착홈에 삽입되고, 상측에는 교량 상판의 교축 방향으로 연장 형성되는 슬라이드가 돌출 형성된 베어링과, 상기 베어링 상측에 형성되며, 상기 교량 상판의 하측에 배치되고, 상기 슬라이드에 대응하는 형상의 슬라이드홈이 형성된 상부 플레이트로 이루어지되, 상기 상부 플레이트에는 상기 교량의 교축 직각 방향으로 대향하여 상기 상부 플레이트의 양측면으로부터 상기 하부 플레이트의 양측면으로 절곡되어 연장 형성되는 가이드가 형성되며, 상기 가이드에는 상기 교량의 교축 직각 방향으로 관통된 관통홀이 형성되고, 상기 하부 플레이트에는 상기 관통홀에 대응하여 관통 삽입되는 핀이 고정 형성되어, 상기 교량의 교축 방향으로의 회전 변위 발생시, 상기 베어링은 상기 탄성 부재의 탄성에 의해서 상기 상부 플레이트의 회전 변위를 수용하며, 상기 가이드의 관통홀에 관통 삽입된 핀에 의해서 상기 상부 플레이트의 부발력에 의한 이탈을 방지하고, 상기 관통홀은 상기 교량의 교축 방향으로 연장 절개 형성되고, 상기 핀은 상기 관통홀을 따른 상기 교량의 교축 방향으로의 이동 변위를 가이드하는 것을 특징으로 하는 교좌 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 교좌 장치에 있어서, 상기 핀은, 상기 핀의 일측이 상기 하부 플레이트에 나사 체결되어 고정 형성되고, 상기 핀의 타측에는 렌치 홈이 형성된 무두 렌치 볼트일 수 있다.
본 발명에 의하면, 설치가 용이한 무두 렌치 볼트와 가이드에 의해서 외력에 의한 부발력에 저항하고 대항하여 교량 상판의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 교량 상판의 하중, 지진력, 풍력, 수압 또는 다른 외적 요인에 의한 교축 방향과 교축 직각 방향과 지표면에 대한 수직 방향으로의 이동 변위, 및 교축 방향으로의 틸팅에 의한 회전 변위를 원활하고 수용할 수 있는 효과가 있다.
더 나아가, 소켓과 앵커 볼트, 및 무두 렌치 볼트와 가이드의 구성에 의해서, 설치, 교체 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 교좌 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 교좌 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 교좌 장치의 일부 절단된 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 의한 교좌 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 교좌 장치의 일부 절단된 단면도이다.
도 3c는 도 3a의 교좌 장치의 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 의한 교좌 장치의 개략적인 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 교좌 장치의 일부 절단된 단면도이다.
도 4c는 도 4a의 교좌 장치의 분해 사시도이다.
이하, 상기한 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
주지하는 바와 같이, 교좌 장치는 교량 상판(미도시)과 교각(미도시) 사이에 설치되어서, 외력, 예컨대 교량 상판의 처짐, 지진력 또는 수압에 의한 회전 변위 및 이동 변위를 효과적으로 수용하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 교좌 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 교좌 장치의 일부 절단된 단면도이다. 여기서, 도 2b의 (a)는 교좌 장치를 교축 방향으로 일부 절개한 단면도이고, (b)는 교좌 장치를 교축 직각 방향으로 일부 절개한 단면도이다.
본 발명에 의한 교좌 장치(bridge bearing)(100)는, 교각과 결착하는 하부 플레이트(110)와, 구면자(120)와, 교량 상판의 하측에 설치되는 상부 플레이트(130)를 포함한다.
우선, 도 2a 및 2b를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 의한 구면형(spherical) 교좌 장치(100)를 상술하면 다음과 같다.
하부 플레이트(110)는 교각의 상측에 결착되고, 중앙 영역에 일정 곡률 반경의 구면자 안착홈(111)이 형성된다. 예컨대, 하부 플레이트(110)는 교각의 상부에 매설되는 중공이 형성된 원통 형상의 소켓(112-1), 및 소켓(112-1)에 삽입 결합하는 앵커 볼트(112-2)에 의해서 교각에 견고하게 결착되고, 하부 플레이트(110)는 소켓(112-1)으로부터의 앵커 볼트(112-2)의 해제에 의해서 교각의 상부로부터 취출될 수 있다. 여기서, 소켓(112-1) 및 앵커 볼트(112-2)는 하부 플레이트(110)의 모서리 영역에 다수로 형성될 수 있다. 또한, 구면자 안착홈(111)은 후술하는 구면자(120)의 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있도록 일정 곡률 반경으로 내측으로 요입 형성된다. 한편, 하부 플레이트(110)는 소켓(112-1)에 의해서 교각 상측에 앵커 볼트(112-2)보다 상대적으로 큰 결합력에 의해 고정되어 결착할 수 있다.
구면자(120)의 일측은 구면자 안착홈(111)에 상응하는 형상으로 형성되고, 구면자의 타측은 후술하는 상부 플레이트(130)의 하측에 밀착하는 형상으로 형성되어, 교량 상판으로부터 전달되는 회전 변위를 구면자(120)의 타측이 전달받고 구면자(120)의 일측은 구면자 안착홈(111)에 의해 유도되어 교축 방향으로의 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있다. 여기서, 교축 방향이란 교량의 교각이 배열되는 방향을 지칭하고, 교축 직각 방향이란 교축 방향과 수평으로 직교하는 방향을 지칭한다.
상부 플레이트(130)는 교량 상판을 지지하는 역할을 하는 것으로서, 상부 플레이트(130)의 일측은 구면자(120)의 상측에 밀착되어 배치 형성되고, 상부 플레이트(130)의 타측은 교량 상판의 하측에 밀착되어 고정 형성된다.
여기서, 상부 플레이트(130)에는 교량의 교축 직각 방향으로 대향하여 상부 플레이트(130)의 양측면으로부터 하부 플레이트(110)의 양측면으로 연장 형성되는 가이드(131)가 형성되며, 가이드(131)에는 교량의 교축 직각 방향으로 관통홀(131-1)이 형성되고, 하부 플레이트(110)에는 관통홀(131-1)에 대응하여 관통 삽입되는 핀(132)이 고정 형성되어서, 전술한 외력에 의한 교량의 교축 방향으로의 회전 변위 발생시, 구면자(120)는 구면자 안착홈(111)을 따라 회전하여 상부 플레이트(130)의 회전 변위를 원활하게 수용하고, 가이드(131)의 관통홀(131-1)에 관통 삽입된 핀(132)에 의해서 상부 플레이트(130)의 부발력에 의한 하부 플레이트(110)로부터의 이탈을 효과적으로 방지한다. 여기서, 하부 플레이트(110)의 측면에 교축 직각 방향으로 이격되어 삽입 배치된 핀(132)은 상부 플레이트(130)의 교축 직각 방향으로 회전 변위를 원활하게 수용한다.
한편, 핀(132)의 일측은 하부 플레이트(110)의 측면에 나사 체결되어 고정 형성되고, 핀(132)의 타측에는 렌치 홈이 형성된 무두 렌치 볼트일 수 있다. 여기서, 핀(132)은 하부 플레이트(110)에 나사 체결되어 결합 및 해제가 용이하므로 유지 보수가 보다 용이해질 수 있다. 즉, 하부 플레이트(110)로부터의 핀(132)의 해제를 통해서 상부 플레이트(130)를 하부 플레이트(110)로부터 분리할 수 있으므로, 하부 플레이트(110), 구면자(120) 또는 다른 주요 구성의 유지 보수가 보다 용이해질 수 있다.
한편, 구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에 의한 교좌 장치(100)의 주요 구성을 상술하면 다음과 같다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 가이드(131)는 상부 플레이트(130)로부터 하부 플레이트(110) 방향으로 폭이 좁아지는 테이퍼(taper) 형상으로 형성되며, 관통홀(131-1)은 핀(132)의 형상에 대응하는 원통 형상으로 형성되며, 핀(132)의 직경보다 상대적으로 큰 직경으로 관통 형성되고, 하부 플레이트(110)의 양측면은 테이퍼 형상의 가이드(131)와 접촉하지 않도록 절단 형성된다. 따라서, 가이드(131)의 관통홀(131-1)에 삽입된 핀(132)은 교축 방향의 회전에 대한 회전축 역할을 하게 되고, 구면자(120)는 구면자 안착홈(111)을 따라서 유도되므로, 교량 상판으로부터 전달되는 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있다.
또한, 핀(132)의 직경보다 가이드(131)의 관통홀(131-1)의 직경이 상대적으로 크게 형성되므로, 교축 방향 또는 지표면에 대한 수직 방향으로의 이동 변위를 일정 범위 내에서 원활하게 수용할 수도 있다.
여기서, 구체적으로 도시되어 있지는 않으나, 구면자 안착홈(111)과 구면자(120)의 하측면 사이, 및 상부 플레이트(130)와 구면자(120)의 상측면 사이에는, 구면자(120)의 형상에 상응하여 형성되며, 내구성이 양호하며, 고온에 대한 저항성이 양호하며, 150 MPa 이상의 지압 응력에 대향하고, 일정 크기 이하의 마찰력을 가지는 마찰판이 삽입 배치될 수 있다. 한편, 마찰판은 일반적인 도로교의 상시 온도 변화에 의한 신축과 팽창, 및 고속철도와 일반철도에서 발생하는 차량 하중에 의한 진동 변위를 적절하게 수용할 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 의한 교좌 장치의 개략적인 사시도이며, 도 3b는 도 3a의 교좌 장치의 일부 절단된 단면도이고, 도 3c는 도 3a의 교좌 장치의 분해 사시도이다. 여기서, 도 3b의 (a)는 교좌 장치를 교축 방향으로 일부 절개한 단면도이고, (b)는 교좌 장치를 교축 직각 방향으로 일부 절개한 단면도이다.
본 발명에 의한 교좌 장치(200)는, 교각과 결착하는 하부 플레이트(210)와, 구면자(220)와, 교량 상판의 하측에 설치되는 상부 플레이트(230)를 포함한다.
도 3a 내지 3c를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 의한 구면형(spherical) 교좌 장치(200)를 상술하면 다음과 같다.
하부 플레이트(210)는 교각의 상측에 결착되고, 중앙 영역에 일정 곡률 반경의 구면자 안착홈(211)이 형성된다. 예컨대, 하부 플레이트(210)는 교각의 상부에 매설되는 중공이 형성된 원통 형상의 소켓(212-1), 및 소켓(212-1)에 삽입 결합하는 앵커 볼트(212-2)에 의해서 교각에 견고하게 결착되고, 하부 플레이트(210)는 소켓(212-1)으로부터의 앵커 볼트(212-2)의 해제에 의해서 교각의 상부로부터 취출될 수 있다. 여기서, 소켓(212-1) 및 앵커 볼트(212-2)는 하부 플레이트(210)의 모서리 영역에 일정 배열로 다수로 형성될 수 있다. 또한, 구면자 안착홈(211)은 후술하는 구면자(220)의 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있도록 일정 곡률 반경으로 내측으로 요입 형성된다. 한편, 하부 플레이트(210)는 소켓(212-1)에 의해서 교각 상측에 앵커 볼트(212-2)보다 상대적으로 큰 결합력에 의해 고정되어 결착할 수 있다.
구면자(220)의 일측은 구면자 안착홈(211)에 상응하는 형상으로 형성되고, 구면자(220)의 타측은 후술하는 상부 플레이트(230)의 하측에 밀착하는 형상으로 형성되어, 교량 상판으로부터 전달되는 회전 변위를 구면자(220)의 타측이 전달받고 구면자(220)의 일측이 구면자 안착홈(211)에 의해 유도되어 교축 방향으로의 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있다. 여기서, 교축 방향이란 교량의 교각이 배열되는 방향을 지칭하고, 교축 직각 방향이란 교축 방향과 수평으로 직교하는 방향을 지칭한다.
상부 플레이트(230)는 교량 상판을 지지하는 역할을 하는 것으로서, 상부 플레이트(230)의 일측은 구면자(220)의 상측에 밀착되어 배치 형성되고, 상부 플레이트(230)의 타측은 교량 상판의 하측에 밀착되어 고정 형성된다.
여기서, 상부 플레이트(230)에는 교량의 교축 직각 방향으로 대향하여 상부 플레이트(230)의 양측면으로부터 하부 플레이트(210)의 양측면으로 연장 형성되는 가이드(231)가 형성되며, 가이드(231)에는 교량의 교축 직각 방향으로 관통홀(231-1)이 형성되고, 하부 플레이트(210)에는 관통홀(231-1)에 대응하여 관통 삽입되는 핀(232)이 고정 형성되어서, 전술한 외력에 의한 교량의 교축 방향으로의 회전 변위 발생시, 구면자(220)는 구면자 안착홈(211)을 따라 회전하여 상부 플레이트(230)의 회전 변위를 원활하게 수용하고, 가이드(231)의 관통홀(231-1)에 관통 삽입된 핀(232)에 의해서 부발력에 의한 상부 플레이트(230)의 하부 플레이트(210)로부터의 이탈을 효과적으로 방지한다. 여기서, 하부 플레이트(210)의 측면에 교축 직각 방향으로 이격되어 삽입 배치된 핀(232)은 상부 플레이트(230)의 교축 직각 방향으로 회전 변위를 원활하게 수용한다.
한편, 핀(232)의 일측은 하부 플레이트(210)의 측면에 나사 체결되어 고정 형성되고, 핀(232)의 타측에는 렌치 홈이 형성된 무두 렌치 볼트일 수 있다. 여기서, 핀(232)은 하부 플레이트(210)에 나사 체결되어 결합 및 해제가 용이하므로 유지 보수가 보다 용이해질 수 있다. 즉, 하부 플레이트(210)로부터의 핀(232)의 해제를 통해서 상부 플레이트(230)를 하부 플레이트(210)로부터 용이하게 분리할 수 있으므로, 하부 플레이트(210), 구면자(220) 또는 다른 주요 구성의 유지 보수가 보다 용이해질 수 있다.
한편, 구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 교좌 장치(200)의 주요 구성을 상술하면 다음과 같다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 가이드(231)는 상부 플레이트(230)로부터 하부 플레이트(210) 방향으로 절곡되어 연장 형상으로 형성되며, 관통홀(231-1)은 교량의 교축 방향으로 연장 절개 형성되고, 핀(232)은 교축 방향으로 절개 형성된 관통홀(231)을 따른 교량 상판의 교축 방향으로의 이동 변위를 상부 플레이트(230)의 하부 플레이트(210)로부터의 이탈 없이 원활하게 가이드한다. 즉, 관통홀(231-1)과 핀(232)은, 상부 플레이트(230)의 교축 방향으로의 이동 변위 발생시, 상부 플레이트(230)를 교축 방향으로 슬라이드시켜 교량 상판의 교축 방향으로의 이동 변위를 원활하게 수용할 수 있다. 여기서, 가이드(231)의 관통홀(231-1)에 삽입된 핀(232)은 교량 상판의 교축 방향의 틸팅(tilting)에 대한 회전축 역할을 하게 되고, 구면자(220)는 구면자 안착홈(211)을 따라서 유도되므로, 교량 상판으로부터 전달되는 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있다. 또한, 관통홀(231-1)의 수직 방향으로의 높이는 원통 형상의 핀(232)의 직경보다 상대적으로 크게 절개 형성되므로, 지표면에 대한 수직 방향으로의 이동 변위를 일정 범위 내에서 원활하게 수용할 수도 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 구면자 안착홈(211)이 형성된 하부 플레이트(210)는 단차 영역(S)이 형성된 원통 형상으로 형성되고, 단차 영역(S)에는 지압판(240)이 배치되는데, 지압판(240)의 일측면은 가이드(231)와 대향하도록 한 쌍으로 이격 형성되고, 지압판(240)의 타측면은 원통 형상의 하부 플레이트(210)의 중심축을 중심으로 한 회전, 즉 지표면에 대한 수직인 축을 중심으로 한 회전을 가이드하도록 호 형상으로 형성된다. 예컨대, 지압판(240)은 가이드(231)로부터 교축 직각 방향으로 전달되는 힘, 즉 수평력을 하부 플레이트(210)로 전달할 수 있어서 교량 상판의 교축 직각 방향으로의 이동 변위를 수용할 수 있으면서, 또한 지압판(240)의 호 형상으로 형성된 측면은 하부 플레이트(210)의 중심축을 중심으로 한 회전을 가이드하여 지표면에 대한 수직인 축을 중심으로 한 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같은 형상을 갖는 지압판(240)은 교축 직각 방향으로의 이동 변위 및 지표면에 대한 수직인 축을 중심으로 한 회전 변위를 동시에 수용할 수 있는 특징적인 효과가 있다.
여기서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 구면자 안착홈(211)과 구면자(220)의 하측면 사이, 및 상부 플레이트(230)와 구면자(220)의 상측면 사이에는, 구면자(220)의 형상에 상응하여 형성되며, 내구성이 양호하며, 고온에 대한 저항성이 양호하며, 120 MPa 이상의 지압 응력에 대향하고, 일정 크기 이하의 마찰력을 가지는 마찰판(250)이 삽입 배치될 수 있다. 한편, 마찰판은 일반적인 도로교의 상시 온도 변화에 의한 신축과 팽창, 및 고속철도와 일반철도에서 발생하는 차량 하중에 의한 진동 변위를 적절하게 수용할 수도 있다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 의한 교좌 장치의 개략적인 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 교좌 장치의 일부 절단된 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 교좌 장치의 분해 사시도이다. 여기서, 도 4a의 (a)는 교좌 장치를 상측으로부터 바라본 사시도이며, (b)는 교좌 장치를 하측으로부터 바라본 사시도이며, 도 4b의 (a)는 교좌 장치를 교축 방향으로 일부 절개한 단면도이고, (b)는 교좌 장치를 교축 직각 방향으로 일부 절개한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명에 의한 교좌 장치(bridge bearing)(300)는, 교각과 결착하는 하부 플레이트(310)와, 회전 변위를 수용하는 탄성 부재(320)와, 이동 변위를 수용하는 베어링(330)과, 교량 상판이 배치되는 상부 플레이트(340)를 포함한다.
우선, 하부 플레이트(310)는 교각의 상측에 결착되고, 중앙 영역에 상면이 개방된 원통 형상의 베어링 안착홈(311)이 형성된다. 예컨대, 하부 플레이트(310)는 교각의 상부에 매설되는 중공이 형성된 원통 형상의 소켓(312-1), 및 소켓(312-1)에 삽입 결합하는 앵커 볼트(미도시)에 의해서 교각에 견고하게 결착되고, 하부 플레이트(310)는 소켓(312-1)으로부터의 앵커 볼트의 해제에 의해서 교각의 상부로부터 용이하게 취출될 수 있다. 여기서, 소켓(312-1) 및 앵커 볼트는 하부 플레이트(310)의 외주연 영역에 다수로 고정 형성될 수 있다. 또한, 베어링 안착홈(311)은 후술하는 베어링(330)의 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있도록 베어링(330)의 직경보다 상대적으로 큰 직경으로 내측으로 요입 형성된다. 한편, 하부 플레이트(310)는 소켓(312-1)에 의해서 교각 상측에 앵커 볼트보다 상대적으로 큰 결합력에 의해 고정되어 결착할 수 있다.
탄성 부재(320)는 베어링 안착홈(311)에 상응하는 원통 형상으로 형성되어 베이링 안착홈(311)에 안착된다. 여기서, 탄성 부재(320)는 교량 상판으로부터 상부 플레이트(340)와 베어링(330)으로부터 전달되는 하중을 수용할 수 있다.
베어링(330)은 탄성 부재(320) 상측에 형성되며, 베어링(330)의 하측은 베어링 안착홈(311)에 삽입되고, 베어링(330)의 상측에는 교량 상판의 교축 방향으로 연장 형성되는 슬라이드(331)가 돌출 형성된다.
상부 플레이트(340)는 베어링(330) 상측에 형성되며, 교량 상판의 하측에 배치되고, 베어링(330)의 슬라이드(331)에 대응하는 형상의 슬라이드홈(341)이 형성된다. 예컨대, 상부 플레이트(340)의 슬라이드홈(341)이 베어링(330)의 슬라이드(331)에 의해서 슬라이딩되어서, 교량 상판의 교축 방향으로의 이동 변위를 일정 범위 내에서 용이하게 수용할 수 있다.
한편, 상부 플레이트(340)에는 교량의 교축 직각 방향으로 대향하여 상부 플레이트(340)의 양측면으로부터 하부 플레이트(310)의 양측면으로 절곡되어 연장 형성되는 가이드(342)가 형성되며, 가이드(342)에는 교량의 교축 직각 방향으로 관통된 관통홀(342-1)이 형성되고, 하부 플레이트(310)에는 관통홀(342-1)에 대응하여 관통 삽입되는 핀(343)이 고정 형성되어서, 교량의 교축 방향으로의 회전 변위 발생시, 베어링(330)은 탄성 부재(320)의 탄성에 의해서 상부 플레이트(340)의 회전 변위를 수용하며, 가이드(342)의 관통홀(342-1)에 관통 삽입된 핀(343)에 의해서 상부 플레이트(340)의 부발력에 의한 이탈을 방지하고, 관통홀(342-1)은 교량의 교축 방향으로 연장 절개 형성되고, 핀(343)은 관통홀(342-1)을 따른 교량의 교축 방향으로의 이동 변위를 가이드한다.
예컨대, 핀(343)은 교축 방향으로 절개 형성된 관통홀(342-1)을 따른 교량 상판의 교축 방향으로의 이동 변위를 상부 플레이트(340)의 하부 플레이트(310)로부터의 이탈 없이 원활하게 가이드한다. 구체적으로, 관통홀(342-1)과 핀(343)은, 상부 플레이트(340)의 교축 방향으로의 이동 변위 발생시, 상부 플레이트(340)를 교축 방향으로 슬라이드시켜 교량 상판의 교축 방향으로의 이동 변위를 원활하게 수용할 수 있다. 여기서, 가이드(342)의 관통홀(342-1)에 삽입된 핀(343)은 교량 상판의 교축 방향의 틸팅에 대한 회전축 역할을 하게 되고, 베어링(330)은 탄성 부재(320)의 탄성력에 의해서 유도되므로, 교량 상판으로부터 전달되는 회전 변위를 원활하게 수용할 수 있다. 또한, 관통홀(342-1)의 수직 방향으로의 높이는 원통 형상의 핀(343)의 직경보다 상대적으로 크게 절개 형성되므로, 지표면에 대한 수직 방향으로의 이동 변위를 일정 범위 내에서 원활하게 수용할 수도 있다.
전술한 바와 같은 실시예들의 주요 구성에 의해서, 교량 상판의 하중, 지진력, 풍력, 수압 또는 다른 외적 요인에 의한 교축 방향과 교축 직각 방향과 지표면에 대한 수직 방향으로의 이동 변위, 및 교축 방향으로의 틸팅에 의한 회전 변위를 원활하고 효과적으로 수용할 수 있다.
전술한 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 교좌 장치에 대해 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 하부 플레이트 11 : 볼트
20 : 상부 플레이트 30 : 가이드
100 : 교좌 장치 110 : 하부 플레이트
111 : 구면자 안착홈 112-1 : 소켓
112-2 : 앵커 볼트 120 : 구면자
130 : 상부 플레이트 131 : 가이드
131-1 : 관통홀 132 : 핀
200 : 교좌 장치 210 : 하부 플레이트
211 : 구면자 안착홈 212-1 : 소켓
212-2 : 앵커 볼트 220 : 구면자
230 : 상부 플레이트 231 : 가이드
231-1 : 관통홀 232 : 핀
240 : 지압판 250 : 마찰판
300 : 교좌 장치 310 : 하부 플레이트
311 : 베어링 안착홈 312-1 : 소켓
320 : 탄성 부재 330 : 베어링
331 : 슬라이드 340 : 상부 플레이트
341 : 슬라이드홈 342 : 가이드
342-1 : 관통홀 343 : 핀

Claims (8)

  1. 교량 상판과 교각 사이에 설치되어 회전 변위 및 이동 변위를 수용하는 교좌 장치에 있어서,
    상기 교각의 상측에 결착되고, 중앙 영역에 일정 곡률 반경의 구면자 안착홈이 형성되는 하부 플레이트와,
    상기 구면자 안착홈에 상응하는 형상의 구면자와,
    상기 구면자 상측에 형성되고, 상기 교량 상판의 하측에 배치되는 상부 플레이트로 이루어지되,
    상기 상부 플레이트에는 상기 교량의 교축 직각 방향으로 대향하여 상기 상부 플레이트의 양측면으로부터 상기 하부 플레이트의 양측면으로 연장 형성되는 가이드가 형성되며, 상기 가이드에 상기 교량의 교축 직각 방향으로 관통홀이 형성되고, 상기 하부 플레이트에는 상기 관통홀에 대응하여 관통 삽입되는 핀이 고정 형성되어,
    상기 교량의 교축 방향으로의 회전 변위 발생시, 상기 구면자는 상기 구면자 안착홈을 따라 회전하여 상기 상부 플레이트의 회전 변위를 수용하고, 상기 가이드의 관통홀에 관통 삽입된 핀에 의해서 상기 상부 플레이트의 부발력에 의한 이탈을 방지하는 교좌 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드는 상기 상부 플레이트로부터 상기 하부 플레이트 방향으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되며, 상기 관통홀은 상기 핀의 형상에 대응하는 원통 형상으로 형성되고, 상기 관통홀은 상기 핀의 직경보다 상대적으로 큰 직경으로 관통 형성되고,
    상기 하부 플레이트의 양측면은 상기 테이퍼 형상의 가이드와 접촉하지 않도록 절단 형성되는 것을 특징으로 하는 교좌 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 가이드는 상기 상부 플레이트로부터 상기 하부 플레이트 방향으로 절곡되어 연장 형상으로 형성되며, 상기 관통홀은 상기 교량의 교축 방향으로 연장 절개 형성되고, 상기 핀은 상기 관통홀을 따른 상기 교량의 교축 방향으로의 이동 변위를 가이드하는 것을 특징으로 하는 교좌 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 구면자 안착홈이 형성된 하부 플레이트는 단차 영역이 형성된 원통 형상으로 형성되며,
    상기 단차 영역에는 배치되며, 일측면은 상기 가이드와 대향하여 한 쌍으로 이격 형성되고, 타측면은 상기 원통 형상의 하부 플레이트의 중심축을 중심으로 한 회전을 가이드하도록 호 형상으로 형성되는 지압판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교좌 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 구면자 안착홈과 상기 구면자의 하측면 사이, 및 상기 상부 플레이트와 상기 구면자의 상측면 사이에는,
    상기 구면자의 형상에 상응하여 형성되며, 내구성이 양호하며, 고온에 대한 저항성이 양호하며, 120 MPa 이상의 지압 응력에 대향하고, 일정 크기 이하의 마찰력을 가지는 마찰판이 삽입 배치되는 것을 특징으로 하는 교좌 장치.
  6. 교량 상판과 교각 사이에 설치되어 회전 변위 및 이동 변위를 수용하는 교좌 장치에 있어서,
    상기 교각의 상측에 결착되고, 중앙 영역에 상면이 개방된 원통 형상의 베어링 안착홈이 형성되는 하부 플레이트와,
    상기 베어링 안착홈에 상응하는 원통 형상으로 형성되어 상기 베이링 안착홈에 안착되는 탄성 부재와,
    상기 탄성 부재 상측에 형성되며, 하측은 상기 베어링 안착홈에 삽입되고, 상측에는 교량 상판의 교축 방향으로 연장 형성되는 슬라이드가 돌출 형성된 베어링과,
    상기 베어링 상측에 형성되며, 상기 교량 상판의 하측에 배치되고, 상기 슬라이드에 대응하는 형상의 슬라이드홈이 형성된 상부 플레이트로 이루어지되,
    상기 상부 플레이트에는 상기 교량의 교축 직각 방향으로 대향하여 상기 상부 플레이트의 양측면으로부터 상기 하부 플레이트의 양측면으로 절곡되어 연장 형성되는 가이드가 형성되며, 상기 가이드에는 상기 교량의 교축 직각 방향으로 관통된 관통홀이 형성되고, 상기 하부 플레이트에는 상기 관통홀에 대응하여 관통 삽입되는 핀이 고정 형성되어,
    상기 교량의 교축 방향으로의 회전 변위 발생시, 상기 베어링은 상기 탄성 부재의 탄성에 의해서 상기 상부 플레이트의 회전 변위를 수용하며, 상기 가이드의 관통홀에 관통 삽입된 핀에 의해서 상기 상부 플레이트의 부발력에 의한 이탈을 방지하고, 상기 관통홀은 상기 교량의 교축 방향으로 연장 절개 형성되고, 상기 핀은 상기 관통홀을 따른 상기 교량의 교축 방향으로의 이동 변위를 가이드하는 것을 특징으로 하는 교좌 장치.
  7. 청구항 2 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 핀은:
    상기 핀의 일측이 상기 하부 플레이트에 나사 체결되어 고정 형성되고, 상기 핀의 타측에는 렌치 홈이 형성된 무두 렌치 볼트인 것을 특징으로 하는 교좌 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 핀은:
    상기 핀의 일측이 상기 하부 플레이트에 나사 체결되어 고정 형성되고, 상기 핀의 타측에는 렌치 홈이 형성된 무두 렌치 볼트인 것을 특징으로 하는 교좌 장치.
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