KR101168916B1 - 교량 수평지지빔의 보강장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량 수평지지빔의 보강장치에 관한 것으로서, 교량의 빔은 하중의 증가를 주원인으로 균열과 처짐이 발생하게 되며 이를 방지하기 위하여 강연선을 사용하거나 하부에 강봉을 평행하게 형성하고 이를 조여주는 방법으로 중간 부분을 들어올리고 있으나 이 경우 수평지지빔에 천공을 하여 빔이 약화되거나 빔에 부착된 각종 구조물이 외관상 좋지 못했던 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로;
교각 상면에 장착된 교좌에 일측 끝단에 인접한 저면이 올려지며, 상단과 하단 양측은 측방향으로 연장된 리브의 형상을 가지는 수평지지빔과;
하단은 상기 교각의 상면에 고정 장착되고 수직절곡되어 상승한 후 다시 수평절곡되어 하단에 위치한 상기 수평지지빔의 리브 상면을 감싸면서 상기 수평지지빔의 수평 이동을 가이드하는 가이드 브라켓과;
상기 수평지지빔의 끝단과 이격되어 상기 교각의 상면에 장착되되 상기 수평지지빔 방향으로 수 개의 장착홈이 형성되는 지지새들과;
일측은 상기 지지새들의 장착홈에 밀착 삽입되고, 타측은 상기 수평지지빔의 일단의 하부에 밀착하여 가압하는 적어도 하나 이상의 유압잭으로 구성됨을 특징으로 하는 교량 수평지지빔의 보강장치에 관한 것이다.

Description

교량 수평지지빔의 보강장치{The precast beam reinforcement device}

본 발명은 교량 수평지지빔의 보강공에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 교량의 빔은 하중의 증가를 주원인으로 균열과 처짐이 발생하게 되며 이를 방지하기 위하여 강연선을 사용하거나 하부에 강봉을 평행하게 형성하고 이를 조여주는 방법으로 중간 부분을 들어올리고 있으나 이 경우 수평지지빔에 천공을 하여 빔이 약화되거나 빔에 부착된 각종 구조물이 외관상 좋지 못했던 문제점을 해결하기 위하여 개발된 교량 수평지지빔의 보강장치에 관한 것이다.

교량은 상부구조의 형식에 따라 거더교(Girder Bridge), 아치교(Arch Bridge), 트러스교(Truss Bridge), 라멘교(Rahmen Bridge), 사장교(Cable Stayed Bridge), 현수교(Suspension Bridge)로 구분된다.

이러한 다양한 분류는 주로 교량을 가로지르는 빔은 자체의 하중과 또 통행하는 사람과 차량 등의 하중에 의하여 쳐짐이 발생하게 되며 이를 방지하기 위한 다양한 방법에 의하여 구분되는 것이다.

그 중에 빔 자체에 처지는 즉 중앙 부분이 아래로 오목하게 되는 것을 방지하기 위한 반대 방향의 강성을 부여하여 이러한 쳐짐을 방지하는 방식은 주로 라멘교에서 사용하는 것으로 우리나라에서는 고속도로 입체교차로나 절개지 횡단교 등에 주로 사용되고 있다.

이렇게 빔 자체에 강성을 부여하는 한 방법으로는 포스트 텐션 공법이 있으며 상기 종래의 공법은 빔의 양측면에 강연선을 중간부가 아래로 처진 상태로 설치하고 빔의 중간부에 다수개의 새들을 설치하여 강연선을 긴장시키는 것에 의하여 강연선이 긴장되면서 중간부가 새들을 들어올려 빔의 균열과 처짐을 보정 및 방지하도록 하는 방법이다.

하지만 공법에서는 중간부가 처진 강연선을 긴장할 때 새들을 들어올리는 힘이 매우 작기 때문에 힘의 작용원리에서 볼 때 비효율적이며, 긴장된 상태로 정착시키기 위하여 콘크리트를 타설하기 때문에 시공 후 긴장 이완이 발생하였을 경우에 이를 재긴장시킬 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 긴장부재를 설치하기 위하여 빔을 관통하는 다수개의 통공을 천공하여야 하므로 빔 자체의 강도를 저하시키게 되는 문제점도 있었다.

이를 방지하기 위한 방법으로 대한민국 특허출원 제 10-1995-0026937호에서는 빔의 저면 측에서 빔의 길이방향과 평행한 방향으로 긴장시킴으로써 균열을 확실하게 밀착시켜 균열을 방지함과 아울러 처짐을 방지하도록 하는 제안을 하였으며, 긴장부재로서 정착용 숫나사부를 가지는 강봉이나 강연선을 사용하며 이 숫나사부에 정착용 너트를 체결함으로써 정착시키는 것으로서 긴장 이완현상이 발생하였을 때 재긴장이 가능하여 장기간 시공상태를 유지할 수 있다는 장점과, 긴장부재를 지지하는 지지수단을 빔에 설치함에 있어서 빔을 관통하지 않는 앵커를 최소한 타입함으로써 빔 자체의 강도를 저하시키는 일을 줄이도록 하고 있다.

하지만 이러한 구조를 채택한다고 하더라도 교량은 기능적인 요건뿐만 아니라 심미적인 조건을 구비하고자 할 때 공사 후에도 교량의 빔 하부에 연결되있는 강봉 또는 강연선은 외관상 복잡함과 지저분함을 느끼게 되며 이를 커버로 막을 경우 이중적인 공사 부담을 가지게 된다는 문제점이 있었다.

(특허 문헌 1) 대한민국특허등록 10-0989947-0000 (2010년10월19일) (특허 문헌 2) 대한민국특허공개 10-2004-0047467 (2004년06월05일) (특허 문헌 3) 대한민국특허등록 10-0700916-0000 (2007년03월22일) (특허 문헌 4) 대한민국특허공개 10-2011-0032273 (2011년03월30일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 수평지지빔에 천공을 하는 등의 작업으로 빔 자체의 강도를 저하시키지 않고 하중에 의한 빔의 처짐에 대항하는 반대 방향의 강성을 부여할 수 있는 교량 수평지지빔 보강를 개발하는 것에 있다.

또한, 매끈한 빔의 외관에 별다른 부품이나 강연선 등이 노출되지 않고도 빔의 처짐에 대항하는 반대 방향의 강성을 부여할 수 있는 교량 수평지지빔 보강장치를 개발하는 것에 있다.

또, 수평지지빔에 작용하는 강성을 보다 확실한 방향성을 가지는 휨 모우멘트로 작용하도록 하여 보다 높은 하중에도 안정적으로 지지할 수 있는 교량 수평지지빔 보강장치를 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 교각 상면에 장착된 교좌에 일측 끝단에 인접한 저면이 올려지며, 상단과 하단 양측은 측방향으로 연장된 리브의 형상을 가지는 수평지지빔과;

하단은 상기 교각의 상면에 고정 장착되고 수직절곡되어 상승한 후 다시 수평절곡되어 하단에 위치한 상기 수평지지빔의 리브 상면을 감싸면서 상기 수평지지빔의 수평 이동을 가이드하는 가이드 브라켓과;

상기 수평지지빔의 끝단과 이격되어 상기 교각의 상면에 장착되되 상기 수평지지빔 방향으로 수 개의 장착홈이 형성되는 지지새들과;

일측은 상기 지지새들의 장착홈에 밀착 삽입되고, 타측은 상기 수평지지빔의 일단의 하부에 밀착하여 가압하는 적어도 하나 이상의 유압잭으로 구성됨을 특징으로 한다.

아울러, 상기 지지새들은 상호 반대 방향으로 장착홈이 형성된 두 개로 나누어지며, 그 사이에는 무수축 몰탈패드가 삽입됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평지지빔은 양측 교각의 교좌에 양 끝단 저면이 올려지며, 양 끝단은 각각 가이드 브라켓과, 지지새들 및 유압잭에 의하여 상호 마주보는 방향으로 힘이 작용하여 중단이 상방향으로 상승하는 휨 모우멘드를 가지도록 구성됨을 특징으로 한다.

아울러, 일 교각의 상면 중앙에는 지지새들이 장착되고, 상기 지지새들의 양측으로 각각 교좌와 두 개의 가이드 브라켓 및 유압잭에 의하여 제1 및 제2 수평지지빔 일 끝단이 가압력을 받도록 장착되고;

상기 제1 및 제2 수평지지빔의 마주 보는 상면에 저면 양측이 고정되고 상면은 원호형을 이루며 원호면을 따라 일정 거리 평행하게 이격된 한 쌍의 강연선 가이드홈이 형성되는 강연선 가이드새들과, 상기 강연선 가이드홈에 삽입되어 양 끝단은 상기 수평지지빔의 저면까지 관통하여 끝단에 형성된 나사산에 의하여 고정 및 조여주는 고정너트에 의하여 고정되는 한 쌍의 강연선을 추가로 구비하고;

상기 제1 및 제2 수평지지빔의 타측은 인접한 교각의 상면에 고정장착되는 수직지지빔의 상면과 저면이 고정 장착됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평지지빔은 두 개의 H빔이 조립되고 그 사이 공간에 콘크리트가 채워진 PSSC빔으로 이루어짐을 특징으로 한다.

아울러, 상기 가이드 브라켓과 리브의 상면 사이와, 상기 교좌 상면과 수평지지빔의 저면 사이에는 두 개의 탄성받침판과, 상기 탄성받침판의 사이에서 상호 밀착하며 미끄러지는 한 쌍의 철판이 삽입됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지새들과 상기 수평지지빔의 일단 사이에는 상호 대칭된 부분에 장착되는 적어도 한 쌍 이상의 유압잭과, 적어도 하나 이상의 스크류잭이 장착됨을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 수평지지빔을 구조적으로 약화시키는 천공이나 각종 부품의 부착을 최소화하여 빔의 자체적인 강도를 줄이지 않고 강성을 부여할 수 있도록 하여 보다 효율적인 교량의 시공이 가능한 효과가 있다.

또한, 외관상 주로 노출되는 수평지지빔이 빔 자체만의 매끈한 모습을 보이도록 하여 외관이 미려한 효과가 있다.

또, 추가로 구성되는 강연선을 유압잭과 동시에 사용하여 수평지지빔의 일측에만 유압잭이 장착되어도 중심의 교각을 기준으로 양측의 수평지지빔에 강성을 부여하여 시공이 보다 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 요부확대도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면도
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개념도
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사시도
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분해사시도
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 요부확대도
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측면도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 요부확대도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면도로서, 교각(1) 상면에 장착된 교좌(11)에 일측 끝단에 인접한 저면이 올려지며, 상단과 하단 양측은 측방향으로 연장된 리브(21)의 형상을 가지는 수평지지빔(2)과;

하단은 상기 교각(1)의 상면에 고정 장착되고 수직절곡되어 상승한 후 다시 수평절곡되어 하단에 위치한 상기 수평지지빔(2)의 리브(21) 상면을 감싸면서 상기 수평지지빔(2)의 수평 이동을 가이드하는 가이드 브라켓(3)과;

상기 수평지지빔(2)의 끝단과 이격되어 상기 교각(1)의 상면에 장착되되 상기 수평지지빔(2) 방향으로 수 개의 장착홈(41)이 형성되는 지지새들(4)과;

일측은 상기 지지새들(4)의 장착홈(41)에 밀착 삽입되고, 타측은 상기 수평지지빔(2)의 일단의 하부에 밀착하여 가압하는 적어도 하나 이상의 유압잭(5)을 기본 구성으로 하는 교량 수평지지빔의 보강장치를 나타내었다.

상기 구성은 기본적인 유압잭(5)에 의하여 가압하기 위한 구성을 나타낸 것으로 최근 교량의 경우 한가지 공법만 적용하는 것이 아니라 복합적으로 적용하는 경우가 많기 때문에 전체적인 연결구조보다는 기본 구성으로 공법의 개념을 도입하여 설명하였다.

물론 상기 도면에서는 상기 수평지지빔(2)은 양측 교각(1)의 교좌(11)에 양 끝단 저면이 올려지며, 양 끝단은 각각 가이드 브라켓(3)과, 지지새들(4) 및 유압잭(6)에 의하여 상호 마주보는 방향으로 힘이 작용하여 중단이 상방향으로 상승하는 휨 모우멘드를 가지도록 구성되는 일 예를 도시하였다.

즉 일정한 상하 두께를 가지고 있기에 양측 하부를 가압하면 중간의 상부를 상승시키려는 힘이 작용하게 되며 이는 교량에서 발생하는 하중에 의한 반대방향 힘에 대항할 수 있게 된다.

상기 도 1에서는 상기 지지새들(4)은 상호 반대 방향으로 장착홈(41)이 형성된 두 개로 나누어지며, 그 사이에는 무수축 몰탈패드(42)가 삽입되는 실시 예를 제시하여 연속적으로 수평지지빔(2)이 연결되는 것을 나타내었으나 일 끝단이 교량의 끝단일 경우에는 적용되지 않는다.

이때 상기 도면에서 도시된 수평지지빔(2)은 PSSC빔으로서 두 개의 H빔을 나란히 놓고 그 상면과 저면을 철판으로 마감하여 사이 공간을 형성하여 콘크리트를 채운 형태의 것으로, 내부에 강연선 또는 철봉 등을 길이 방향으로 매립하기도 하는 교량에 사용되는 빔의 한 종류이다.

또한 본 발명에서는 상기 가이드 브라켓(3)과 리브(21)의 상면 사이와, 상기 교좌(11) 상면과 수평지지빔(2)의 저면 사이에는 두 개의 탄성받침판(31)과, 상기 탄성받침판(31)의 사이에서 상호 밀착하며 미끄러지는 한 쌍의 철판(32)이 삽입되는 실시 예를 추가로 제시하였다.

상기 실시 예는 상기 수평지지빔(2)은 시공과정에서 또 교량에 하중이 불규칙하게 작용하면서 유동을 하게 되며 이때 정지 및 이동마찰력이 발생하면 마찰 부분에서 내구성이 현저하게 저하되거나 지나친 강성에 의하여 오히려 손상되는 경우가 발생할 우려가 있으므로 철판(32)이 상호 미끄러지면서 마찰력을 최소화할 수 있도록 하였으며 탄성받침판(31)은 탄성복원력을 가진 소재로 이루어져 정지마찰력이 상당히 크므로 미끄러지지 않는다.

또한 상기 탄성받침판(31)은 수직 방향의 진동 및 유동을 상쇄하는 역할도 수행한다.

또한, 본 발명에서는 상기 지지새들(4)과 상기 수평지지빔(2)의 일단 사이에는 상호 대칭된 부분에 장착되는 적어도 한 쌍 이상의 유압잭(5)과, 적어도 하나 이상의 스크류잭(6)이 장착되는 실시 예를 추가로 제시하였다.

상기 유압잭(5)은 압력에 의하여 유동하기는 하나 수평지지빔(2)에 작용하는 지나친 하중에 의하여 유압잭(5)이 지나친 압축력을 받을 경우 파손될 우려도 있으며, 유압잭(5)에게만 지속적으로 압력이 작용하는 것도 내구성에 상당한 영향을 미치게 된다.

따라서 스크류잭(6)을 이용하여 유압잭(5)에 작용하는 힘을 분담하도록 하는 것으로, 그 활용은 상기 유압잭(5)의 최대 밀림 변위를 제한하도록 하는 방법이 가장 일반적이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개념도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사시도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 요부확대도이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측면도로서, 일 교각(1)의 상면 중앙에는 지지새들(4)이 장착되고, 상기 지지새들(4)의 양측으로 각각 교좌(11)와 두 개의 가이드 브라켓(3) 및 유압잭(5)에 의하여 제1 및 제2 수평지지빔(2a, 2b)의 일 끝단이 가압력을 받도록 장착되고;

상기 제1 및 제2 수평지지빔(2a, 2b)의 마주 보는 상면에 저면 양측이 고정되고 상면은 원호형을 이루며 원호면을 따라 일정 거리 평행하게 이격된 한 쌍의 강연선 가이드홈(71)이 형성되는 강연선 가이드새들(7)과, 상기 강연선 가이드홈(71)에 삽입되어 양 끝단은 상기 수평지지빔(2)의 저면까지 관통하여 끝단에 형성된 나사산에 의하여 고정 및 조여주는 고정너트(81)에 의하여 고정되는 한 쌍의 강연선(8)을 추가로 구비하고;

상기 제1 및 제2 수평지지빔(2a, 2b)의 타측은 인접한 교각(1)의 상면에 고정장착되는 수직지지빔(9)의 상면과 저면이 고정 장착됨을 특징으로 하는 교량 수평 지지빔의 보강장치를 나타내었다.

상기 실시 예는 유압잭(5)에 의하여 상기 제1 및 제2 수평지지빔(2a, 2b)의 일측 하단을 가압하면서 상기 강연선(8)을 팽팽하게 당기도록 하면 상기 유압잭(5)과 밀착하는 부분이 하나의 힌지 역할을 하면서 상방향으로 회전하도록 하는 힘이 작용하게 되며, 타측이 상기 수직지지빔(9)에 의하여 고정되어있기에 결과적으로 상부로 볼록하게 하는 방향으로 힘이 작용하게 된다.

여기에서 유압잭(5)의 경우 전술한 실시 예도 마찬가지로 시공 후 장기간이 지난 후에 유압잭(5)에 재긴장을 주어 다시 보강할 수 있다는 장점이 있으며, 또한 이러한 구조는 수평지지빔(2)이 유압잭(5)과 강연선(8)에 의하여 높은 솟음량(캠버량)을 가지게 되어 높은 하중에 견디는 능력이 우수하므로 다른 교량과 비교하면 비교적 낮은 형고 즉 상기 수평지지빔(2)의 수직높이가 적어도 충분히 견딜 수 있게 된다.

이러한 장점은 교량의 설계에 보다 많은 여유를 줄 수 있어 교량의 아래에 배가 지나갈 수 있도록 하거나, 보다 날렵한 외관을 가지거나 장지간의 교량을 시공할 수 있는 장점이 있는 것이다.

1 : 교각
11 : 교좌
2 : 수평지지빔
2a : 제1 수평지지빔 2b : 제2 수평지지빔
21 : 리브
3 : 가이드 브라켓
31 : 탄성받침판 32 : 철판
4 : 지지새들
41 : 장착홈 42 : 무수축 몰탈패드
5 : 유압잭
6 : 스크류잭
7 : 강연선 가이드새들
71 : 강연선 가이드홈
8 : 강연선
81 : 고정너트
9 : 수직지지빔

Claims (7)

1. 교각(1) 상면에 장착된 교좌(11)에 일측 끝단에 인접한 저면이 올려지며, 상단과 하단 양측은 측방향으로 연장된 리브(21)의 형상을 가지는 수평지지빔(2)과;
   하단은 상기 교각(1)의 상면에 고정 장착되고 수직절곡되어 상승한 후 다시 수평절곡되어 하단에 위치한 상기 수평지지빔(2)의 리브(21) 상면을 감싸면서 상기 수평지지빔(2)의 수평 이동을 가이드하는 가이드 브라켓(3)과;
   상기 수평지지빔(2)의 끝단과 이격되어 상기 교각(1)의 상면에 장착되되 상기 수평지지빔(2) 방향으로 수 개의 장착홈(41)이 형성되는 지지새들(4)과;
   일측은 상기 지지새들(4)의 장착홈(41)에 밀착 삽입되고, 타측은 상기 수평지지빔(2)의 일단의 하부에 밀착하여 가압하는 적어도 하나 이상의 유압잭(5)으로 구성됨을 특징으로 하는 교량 수평지지빔의 보강장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 지지새들(4)은 상호 반대 방향으로 장착홈(41)이 형성된 두 개로 나누어지며, 그 사이에는 무수축 몰탈패드(42)가 삽입됨을 특징으로 하는 교량 수평지지빔의 보강장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 수평지지빔(2)은 양측 교각(1)의 교좌(11)에 양 끝단 저면이 올려지며, 양 끝단은 각각 가이드 브라켓(3)과, 지지새들(4) 및 유압잭(6)에 의하여 상호 마주보는 방향으로 힘이 작용하여 중단이 상방향으로 상승하는 휨 모우멘드를 가지도록 구성됨을 특징으로 하는 교량 수평 지지빔의 보강장치.
   
4. 제 2항에 있어서, 일 교각(1)의 상면 중앙에는 지지새들(4)이 장착되고, 상기 지지새들(4)의 양측으로 각각 교좌(11)와 두 개의 가이드 브라켓(3) 및 유압잭(5)에 의하여 제1 및 제2 수평지지빔(2a, 2b)의 일 끝단이 가압력을 받도록 장착되고;
   상기 제1 및 제2 수평지지빔(2a, 2b)의 마주 보는 상면에 저면 양측이 고정되고 상면은 원호형을 이루며 원호면을 따라 일정 거리 평행하게 이격된 한 쌍의 강연선 가이드홈(71)이 형성되는 강연선 가이드새들(7)과, 상기 강연선 가이드홈(71)에 삽입되어 양 끝단은 상기 수평지지빔(2)의 저면까지 관통하여 끝단에 형성된 나사산에 의하여 고정 및 조여주는 고정너트(81)에 의하여 고정되는 한 쌍의 강연선(8)을 추가로 구비하고;
   상기 제1 및 제2 수평지지빔(2a, 2b)의 타측은 인접한 교각(1)의 상면에 고정장착되는 수직지지빔(9)의 상면과 저면이 고정 장착됨을 특징으로 하는 교량 수평 지지빔의 보강장치.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수평지지빔(2)은 두 개의 H빔이 조립되고 그 사이 공간에 콘크리트가 채워진 PSSC빔으로 이루어짐을 특징으로 하는 교량 수평지지빔의 보강장치.
   
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드 브라켓(3)과 리브(21)의 상면 사이와, 상기 교좌(11) 상면과 수평지지빔(2)의 저면 사이에는 두 개의 탄성받침판(31)과, 상기 탄성받침판(31)의 사이에서 상호 밀착하며 미끄러지는 한 쌍의 철판(32)이 삽입됨을 특징으로 하는 교량 수평지지빔의 보강장치.
   
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지새들(4)과 상기 수평지지빔(2)의 일단 사이에는 상호 대칭된 부분에 장착되는 적어도 한 쌍 이상의 유압잭(5)과, 적어도 하나 이상의 스크류잭(6)이 장착됨을 특징으로 하는 교량 수평지지빔의 보강장치.

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