KR101301543B1 - Arch Type Girder Bridge with Roller End Equipped with Shear Resisting Sheos - Google Patents

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KR101301543B1 KR1020110064041A KR20110064041A KR101301543B1 KR 101301543 B1 KR101301543 B1 KR 101301543B1 KR 1020110064041 A KR1020110064041 A KR 1020110064041A KR 20110064041 A KR20110064041 A KR 20110064041A KR 101301543 B1 KR101301543 B1 KR 101301543B1
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Abstract

본 발명은 아치형 거더교에 관한 것으로, 구체적으로는 아치 구조를 이용하는 거더 교량의 이동단에 전단 저항 슈를 적용하고, 지점에 접하는 교량 상부 구조에는 보강부를 설치하여 전단 저항에 따른 압력을 상쇄시킴으로써 아치 구조의 효과를 높일 수 있는 전단 저항 슈를 구비한 이동단이다.
본 발명은 강재 박스의 내부에 길이방향을 따라 아치 형상이 되도록 콘크리트가 채워져 강재 박스과 콘크리트가 일체로 형성되는 아치형 거더 교량으로서, 전단 탄성 계수를 가지며, 아치형 거더와 하부 구조물을 제한적으로 수평 이동이 가능하게 연결하는 전단 저항 이동단; 지점부 상에 위치하는 상기 아치형 거더의 강재 박스 내부에 배치되어 상기 아치형 거더의 지점부를 보강하는 보강부; 를 구비하여, 상기 전단 저항 이동단의 전단 저항에 의하여 상기 아치형 거더의 이동 지점의 수평 이동을 제한함으로써 아치 구조로 인한 모멘트 분배 효과를 갖는다.
The present invention relates to an arched girder bridge, and specifically, a shear resistance shoe is applied to a moving end of a girder bridge using an arch structure, and an arch structure is provided by reinforcing the bridge upper structure contacting a point to offset the pressure according to the shear resistance. It is a mobile end having a shear resistance shoe that can increase the effect of.
The present invention is an arched girder bridge that is filled with concrete so that the steel box and the arch shape along the longitudinal direction inside the steel box is integrally formed with a steel box, has a shear modulus of elasticity, the arched girders and the lower structure can be limited horizontal movement Shear resistance mobile end for connecting; A reinforcement part disposed in the steel box of the arcuate girder positioned on the branch part to reinforce the branch part of the arcuate girder; It has a moment distribution effect due to the arch structure by limiting the horizontal movement of the moving point of the arcuated girder by the shear resistance of the shear resistance moving end.

Description

전단 저항 이동단을 갖는 아치형 거더교 {Arch Type Girder Bridge with Roller End Equipped with Shear Resisting Sheos} Arch Type Girder Bridge with Roller End Equipped with Shear Resisting Sheos}
본 발명은 아치형 거더교에 관한 것으로, 구체적으로는 아치 구조를 이용하는 거더 교량의 이동단에 전단 저항 슈를 적용하고, 지점에 접하는 교량 상부 구조에는 보강부를 설치하여 전단 저항에 따른 압력을 상쇄시킴으로써 아치 구조의 효과를 높일 수 있는 전단 저항 슈를 구비한 이동단을 갖는 거더교 관한 것이다.The present invention relates to an arched girder bridge, and specifically, a shear resistance shoe is applied to a moving end of a girder bridge using an arch structure, and an arch structure is provided by reinforcing the bridge upper structure contacting a point to offset the pressure according to the shear resistance. It relates to a girder bridge having a mobile end having a shear resistance shoe that can enhance the effect of.
이동하는 하중을 지지하는, 골조식 구조를 가진 교량의 보로서 하중을 기둥(교각, 교대)에 전달하는 구조를 거더라고 한다. 거더는 강재나 콘크리트, 합성 거더가 있는데, 합성 거더는 강재와 콘크리트를 같이 사용하여 적은 재료로 압축력과 인장력을 효과적으로 지지하기 위하여 개발되었다. Girder is a structure that transmits a load to a column (pier, alternating) as a beam of a bridge with a frame structure supporting a moving load. Girder is made of steel, concrete, composite girder. Composite girder is developed to effectively support compressive and tensile force with less material by using steel and concrete together.
도 1a 및 도 1b에는 각각 종래의 일반 거더(200)와 아치형 거더(201)를 이용한 교량(100)의 지점 구조에 대한 개략도가 도시되어 있다.1A and 1B show schematic diagrams of the point structure of bridge 100 using conventional girder 200 and arcuate girder 201, respectively.
교량과 같이 상부에 재하되는 하중에 견디는 구조물에는 휨 모멘트가 발생하게 되며, 도 1a와 같이 하중을 전달하는 거더의 길이방향 일단에는 고정단(300), 타단에는 이동단(400)이 구비된다. 또한, 도 1b와 같이 아치형 구조의 경우 양단을 고정단(300)으로 하여 압축력에 대한 저항을 최대한 활용하는 방법이 사용되기도 한다.Bending moment is generated in the structure that withstands the load loaded on the upper portion, such as a bridge, and a fixed end 300 is provided at one end in the longitudinal direction of the girder for transmitting the load as shown in FIG. 1A, and a mobile end 400 is provided at the other end. In addition, in the case of an arcuate structure as shown in FIG. 1B, a method of maximizing resistance to compression force may be used by using both ends as a fixed end 300.
교량은 일반적으로 휨에 저항하기 위하여 압축력에 강한 콘크리트 이외에도 인장력을 담당하는 강재를 사용한다. 이와 같이 휨을 받는 부재에는 중립축을 기준으로 상부는 압축력, 하부는 인장력에 저항하게 되는데, 휨 부재의 압축부와 인장부 사이를 연결하는 복부(웨브)에 아치 구조를 적용하면 강재의 사용을 줄이면서 큰 하중을 견딜 수 있다. 즉, 아치 구조를 통해 하중을 압축 응력으로 지지할 수 있도록 함으로써, 콘크리트와 강재가 저항하는 응력을 효율적으로 분산할 수 있고 더불어 아치 형상을 통해 강재 사용량을 줄일 수 있다. Bridges generally use tensile steel in addition to concrete with high compressive force to resist bending. As described above, the members subjected to the bending are resistant to the compressive force and the lower portion to the tensile force based on the neutral axis. When the arch structure is applied to the abdomen (web) connecting the compression and tension portions of the bending member, the use of steel is reduced. Can withstand large loads That is, by allowing the load to be supported by the compressive stress through the arch structure, it is possible to efficiently distribute the stress resisting the concrete and the steel, and also to reduce the amount of steel used through the arch shape.
이와 같은 아치 구조를 이용하는 교량의 경우, 양단이 고정단(300) 즉, 수평 이동이 없는 힌지인 경우에 최대의 효과를 내는 단면력을 갖는다. 장경간의 교량에서 양 지점의 수평 이동이 제한된 경우에는 온도 변화에 따른 팽창, 수축을 반영할 수 없는 근본적인 문제가 있어, 회전 가능한 고정단(300)과 수평 이동이 가능한 이동단(400)을 각각 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 아치 구조는 양단의 수평 이동이 제한되는 경우에 구조의 효과가 극대화 되며, 이동단의 사용으로 부재의 규격이 커지게 되어 그에 따른 경제성 저하의 문제가 있다. In the case of the bridge using such an arch structure, both ends have a fixed force 300, that is, a cross-sectional force for the maximum effect in the case of a hinge without horizontal movement. If the horizontal movement of both points in the bridge between long spans is limited, there is a fundamental problem that cannot reflect expansion and contraction due to temperature change, so that the rotatable fixed end 300 and the horizontal end movable 400 are used. It is common to do However, the arch structure has the problem of maximizing the effect of the structure when the horizontal movement of both ends is limited, the use of the mobile end has a large size of the member there is a problem of economic deterioration accordingly.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아치 구조에 의한 효과를 최대한 활용하여 강재의 사용을 줄임으로써 재료 원가를 절감하는데 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, it is an object to reduce the material cost by reducing the use of steel by maximizing the effect of the arch structure.
또한, 본 발명은 이동단 상부 구조인 거더의 하부면과 교량받침(전단 저항 이동단)의 접촉에 의한 파손 및 전단 저항으로 인한 파괴를 줄이는데 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to reduce the breakage caused by the contact of the lower surface of the girder, which is the upper end of the mobile end, and the bridge bearing (shear resistance moving end) and the breakdown due to the shear resistance.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 강재 박스의 내부에 길이방향을 따라 아치 형상이 되도록 콘크리트가 채워져 강재 박스과 콘크리트가 일체로 형성되는 아치형 거더 교량으로서, 전단 스프링 탄성 계수를 가지며, 아치형 거더와 하부 구조물을 제한적으로 수평 이동이 가능하게 연결하는 전단 저항 이동단; 강재 또는 강재와 콘크리트의 결합체로서, 지점부 상에 위치하는 상기 아치형 거더의 강재 박스 내부에 배치되어 상기 아치형 거더의 지점부를 보강하는 보강부; 를 구비하여, 상기 전단 저항 이동단의 전단 저항에 의하여 상기 아치형 거더의 이동 지점의 수평 이동을 제한함으로써 아치 구조로 인한 모멘트 분배 효과를 갖는 아치형 거더교를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is an arched girder bridge in which the concrete is filled in the steel box to have an arch shape along the longitudinal direction, and the steel box and the concrete are integrally formed, having a shear spring elastic modulus, an arched girder and a lower portion. A shear resistance moving end that connects the structure with limited horizontal movement; Steel or a combination of steel and concrete, the reinforcing portion disposed in the steel box of the arcuated girder positioned on the branch portion to reinforce the branch portion of the arched girder; It is provided with an arched girder bridge having a moment distribution effect due to the arch structure by limiting the horizontal movement of the moving point of the arched girder by the shear resistance of the shear resistance moving end .
이때, 상기 전단 저항 이동단은 탄성 받침이나 납탄성 고무 받침이며, 상기 전단 저항 이동단의 전단 스프링 탄성 계수는 상기 아치형 거더의 길이 방향 신축에 관한 거더 축강성의 40% 이내인 것이 바람직하다.In this case, the shear resistance moving end is an elastic support or a lead elastic rubber support, and the shear spring elastic modulus of the shear resistance moving end is preferably within 40% of the girder axial rigidity with respect to the longitudinal stretching of the arcuate girder.
본 발명에서 상기 보강부는 상기 강재 박스 내부에 2층 이상으로 적층된 그리드 형상의 철근망 또는 와이어 매쉬; 상기 철근망 또는 와이어 매쉬의 개구부 사이에 삽입되도록 배치된 스터드; 상기 철근망 또는 와이어 매쉬와 스터드를 일체로 결합하기 위한 채움 콘크리트; 를 포함한다.
In the present invention, the reinforcing part is a grid-shaped reinforcing wire mesh or wire mesh laminated in two or more layers inside the steel box; A stud disposed to be inserted between the opening of the reinforcing bar mesh or the wire mesh; Filled concrete for coupling the reinforcing bar or wire mesh and stud integrally; .
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본 발명의 아치형 거더교에서는 아치 구조를 이용하여 강재의 사용을 줄임으로써 원가를 절감할 수 있다. In the arch girder bridge of the present invention, the cost can be reduced by reducing the use of steel by using the arch structure.
또한, 본 발명에서는 교량받침에 의해 거더의 지점부가 파손되는 것을 방지할 수 있다. In addition, in the present invention, it is possible to prevent the point portion of the girder from being damaged by the bridge bearing.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 일반 거더와 아치형 거더를 이용한 교량의 지점 구조에 대한 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 아치형 거더에 전단 저항 이동단을 적용한 교량의 지점 구조에 대한 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 아치형 거더를 이용한 교량의 지점의 보강부 구조 및 이동단 구조를 보여주는 개략적인 측단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 각각 보강부의 또 다른 실시예를 보여주는 개략적인 측단면도과 그 확대도이다.
도 5는 아치 구조가 적용되지 않은 수평형 거더의 구조를 보여주는 개략적인 측단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 아치 구조를 갖는 거더의 형상을 보여주는 개략적인 사시도 및 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 아치 구조의 효과를 보여주는 수평형 보와의 비교도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 아치형 거더교에서 지점의 전단 스프링 탄성 계수에 따른 강재량의 차이를 보여주는 비교표이다.
1A and 1B are schematic views of the point structure of a bridge using conventional general girders and arcuate girders, respectively.
2A and 2B are schematic diagrams of the point structure of a bridge to which a shear resistance moving end is applied to an arcuate girder of the present invention, respectively.
3A and 3B are schematic side cross-sectional views, respectively, showing the reinforcement structure and the moving end structure of the point of the bridge using the arched girder of the present invention.
4a to 4d are schematic side cross-sectional views and enlarged views of yet another embodiment of the reinforcement portion, respectively.
5 is a schematic side cross-sectional view showing the structure of a horizontal girder to which the arch structure is not applied.
6A and 6B are schematic perspective and side cross-sectional views, respectively, showing the shape of a girder having an arch structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a comparison with the horizontal beam showing the effect of the arch structure according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are comparative tables showing the difference in the amount of steel according to the shear spring elastic modulus of the point in the arch girder bridge of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 발명은 아치 구조를 적용한 거더 교량(10)의 이동단을 전단 저항이 가능한 구조로 사용하고, 지점과 접하는 거더(20)의 하단에 보강부(50)를 설치하여, 전단 파괴를 방지하면서 아치 효과를 최대화하여 전단력, 휨 모멘트를 최소화함으로써 강재 사용량을 줄이는 거더교에 관한 것이다.The present invention uses the moving end of the girder bridge 10 to which the arch structure is applied as a structure capable of shear resistance, and by installing the reinforcement 50 at the lower end of the girder 20 in contact with the point, the arch while preventing shear failure The present invention relates to a girder bridge which reduces steel usage by maximizing the effect and minimizing shear force and bending moment.
도 2a 및 도 2b에는 본 발명의 아치형 거더(20)를 이용한 교량(10)의 지점 구조에 대한 개략도가 도시되어 있고, 도 3a 및 도 3b에는 각각 본 발명의 아치형 거더(20)를 이용한 교량(10)의 지점의 보강부(50) 구조 및 전단 저항 이동단(40) 구조를 보여주는 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 2A and 2B show a schematic diagram of the point structure of the bridge 10 using the arch girder 20 of the present invention, and FIGS. 3A and 3B show bridges using the arch girder 20 of the present invention, respectively. A schematic side cross-sectional view is shown showing the structure of the reinforcement 50 and the shear resistance moving end 40 structure at the point of 10).
도시된 바와 같이, 본 발명의 교량(10) 지점 구조는 고정단(30)과 이동단으로 이루어진다. 상기 힌지(30)는 일반적으로 수평, 수직 이동이 불가능하고 회전만 허용되는 고정단이다. 상기 이동단은 전단 저항 이동단(40)으로서 수평 이동을 제한적으로 허용하는 전단 저항 부재를 사용하는데, 탄성 받침이나 납탄성 고무 받침(LRB : lead rubber bearing)과 같이 전단 스프링 탄성 계수를 갖는 교량 받침을 사용하는 것이 바람직하다. As shown, the bridge 10 point structure of the present invention consists of a fixed end 30 and a mobile end. The hinge 30 is a fixed end that is generally impossible to move horizontally and vertically and is allowed to rotate only. The mobile stage uses a shear resistance member that allows horizontal movement as a shear resistance mobile stage 40. A bridge bearing having a shear spring elastic modulus, such as an elastic bearing or a lead rubber bearing (LRB), is used. Preference is given to using.
상기 전단 저항 이동단(40)의 수평 전단 스프링 탄성 계수가 클수록 아치구조의 효과가 증대되어, 전단력, 휨 모멘트 발생량이 줄어들게 되고, 이를 통해 강재량을 절감할 수 있음은 물론 거더(20)의 처짐, 진동 등의 사용 성능도 현저히 증가한다. As the horizontal shear spring elastic modulus of the shear resistance moving end 40 increases, the effect of the arch structure is increased, so that the amount of shear force and bending moment is reduced, thereby reducing the amount of steel and sagging of the girder 20. The use performance of vibration, etc. also increases remarkably.
이때, 수평 전단 스프링 탄성 계수의 증가에 따라 교량 받침(전단 저항 이동단, 40)을 사이에 두고 상부 구조인 거더(20)와 하부 구조물(60)인 교각 또는 교대가 접하는 부분에 전단 저항에 따른 부하가 발생하게 되며, 특히 교량 받침(40)과 접하는 거더(20)의 하면에 큰 전단력이 발생하여 전단 파괴가 우려되므로 도 3a 및 도 3b와 같이 보강부(50)를 배치한다. At this time, according to the increase in the horizontal shear spring elastic modulus, the bridge bearing (shear resistance moving end, 40) between the girder 20 of the upper structure and the pier or alternating portion of the lower structure 60 is in contact with the shear resistance Since a load is generated, in particular, a large shear force is generated on the lower surface of the girder 20 in contact with the bridge support 40, so that shear failure is feared, the reinforcement part 50 is disposed as shown in FIGS. 3A and 3B.
상기 보강부(50)는 도시된 바와 같이, 강재인 보강판(51)과 스터드(52)로 구성되며, 상기 보강판(51)을 거더의 내부 또는 외부에 설치하여 상기 스터드(52)에 의해 상기 거더(20)의 콘크리트와 일체로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이 거더(20)의 바닥면 일부 또는 전부가 포함되도록 상기 보강부(50)가 설치될 수 있다. The reinforcement part 50 is composed of a reinforcing plate 51 and a stud 52, which is made of steel, by installing the reinforcing plate 51 in the interior or exterior of the girder and by the stud 52 It is preferable to be formed integrally with the concrete of the girder 20. As shown in the drawing, the reinforcement part 50 may be installed to include some or all of the bottom surface of the girder 20.
도 4a 내지 도 4d에는 보강부(50)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 먼저 도 4a에는 탄성 받침(40)의 상부에 해당하는 강재 박스(21) 내부에 그리드 형상의 철근이나, 와이어 매쉬를 여러 층으로 보강하고, 스터드를 배치한 후 콘크리트를 채움하였다. 도 4b의 실시예에서는 그리드 격벽의 강재 구조물인 보강재를 강재 박스(21) 바닥에 배치하여 탄성 받침(40)의 상면을 보강한다. 이때, 상기 보강재를 상기 강재 박스(21)의 지점부 사이즈에 맞추어 설치할 경우 별도의 콘크리트 채움이나 스터드를 배치하지 않아도 된다. 도 4c의 실시예에서는 사다리꼴 모양의 강재인 보강재를 설치하는데, 빗면이 거더(20) 중심부를 향하도록 배치하여 지점부가 전단력에 의해 변형되는 것을 방지하며, 콘크리트를 채워 고정할 수 있다. 도 4d의 실시예에서는 상기 강재 박스(21)의 상면으로 돌출된 육각 기둥 형상의 보강재가 배치되어 있는데, 돌출된 허니컴(Honey Comb) 형상으로 2개 이상이 배치되며, 콘크리트를 채움하여 추가 보강이 가능하다.Another embodiment of the reinforcement 50 is shown in FIGS. 4A-4D. First, in FIG. 4A, reinforcing grid-shaped reinforcing bars or wire meshes in various layers in the steel box 21 corresponding to the upper portion of the elastic base 40, the studs were disposed, and the concrete was filled. In the embodiment of FIG. 4B, the reinforcement, which is a steel structure of the grid partition wall, is disposed on the bottom of the steel box 21 to reinforce the upper surface of the elastic support 40. In this case, when the reinforcement is installed in accordance with the size of the point portion of the steel box 21, it is not necessary to arrange a separate concrete filling or stud. In the embodiment of Figure 4c to install the reinforcement of the trapezoidal steel, the comb surface is arranged to face the center of the girder 20 to prevent the deformation of the point portion by the shear force, can be fixed by filling the concrete. In the embodiment of Figure 4d is arranged the reinforcement of the hexagonal pillar shape protruding to the upper surface of the steel box 21, two or more are arranged in the shape of the projected honeycomb (Honey Comb), the additional reinforcement by filling the concrete It is possible.
도 5에는 아치 구조가 적용되지 않은 수평형 거더의 구조를 보여주는 개략적인 측단면도가 도시되어 있고, 도 6a 및 도 6b에는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 아치 구조를 갖는 거더(20)의 형상을 보여주는 개략적인 사시도 및 측단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 아치 구조의 효과를 보여주는 비교도가 도시되어 있고, 도 8 및 도 9에는 본 발명의 아치형 거더(20)에서 지점의 전단 스프링 탄성 계수에 따른 강재량의 차이를 보여주는 비교표가 도시되어 있다. Figure 5 is a schematic side cross-sectional view showing the structure of the horizontal girders not applied to the arch structure, Figure 6a and Figure 6b is the shape of the girder 20 having an arch structure in accordance with an embodiment of the present invention, respectively A schematic perspective and side cross-sectional view is shown. In addition, Figure 7 is a comparative view showing the effect of the arch structure according to an embodiment of the present invention, Figures 8 and 9 the steel according to the shear spring elastic modulus of the point in the arch girder 20 of the present invention A comparison table is shown showing discrepancies in discretion.
상기 비교 결과는 전산 해석 프로그램을 이용한 수치해석 상의 단면력을 통해 결정하였으며, 등분포 20kN/m적용, 지간 20m, 형고 2.0m (형고비 1/10 라이즈비 1/19), 강종 SM490B를 기준으로 하였다. 또한, 휨강재량은 지간 중앙부의 상, 하연 연단의 휨응력이 허용휨응력(190MPa)에 근접하고, 전단강재량은 지간 단부 복부의 전단응력이 허용전단응력(110MPa)에 근접하게 설정하였으며, 설계기준 등 다른 규정은 고려하지 않고 산출하여 특허발명의 구조특성상 발현되는 효과만을 비교하였다. The comparison result was determined by the cross-sectional force on the numerical analysis using a computer analysis program, based on the equal distribution 20kN / m, 20m span, 2.0m height (1/10 rise ratio 1/19), steel grade SM490B . In addition, the bending stress of the upper and lower edges of the center of the span is close to the allowable bending stress (190 MPa), and the shear stress of the bending steel is set so that the shear stress of the abdomen is close to the allowable shear stress (110 MPa). The regulations were calculated without considering and compared only the effects expressed due to the structural characteristics of the patent invention.
또한, 본 발명에서 아치 구조가 적용된 거더(20)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 사각 강재 박스(21) 내부에 콘크리트(22)가 충진되어 압축부를 구성하며, 상기 강재 박스(21) 하단에 웨브(23)에 의해 연결된 플랜지(24)로 구성된 인장부를 포함한다. 상기 강재 박스(21) 하면과 웨브(23)의 연결부가 상기 거더(20)의 길이 방향을 따라서 곡선 즉 아치 형상을 이룬다. 연속교의 경우, 지점부에 콘크리트(22)를 충진하여 전단력을 보강하도록 할 수 있다. In addition, in the present invention, the girder 20 to which the arch structure is applied, as shown in FIGS. 6A and 6B, is filled with concrete 22 inside the rectangular steel box 21 to form a compression part, and the steel box 21 A tension portion consisting of a flange 24 connected by a web 23 to the bottom. The connecting portion of the lower surface of the steel box 21 and the web 23 forms a curved shape or an arch shape along the longitudinal direction of the girder 20. In the case of a continuous bridge, it is possible to reinforce the shear force by filling the concrete portion 22.
도 7에서 도 6b과 비교되는 거더는 도 5에 도시된 바와 같이, 아치 구조가 적용되지 않고, 길이 방향을 따라 일정한 수평형상을 갖는다. 도 7에는 보듯이, 아치 구조가 적용되지 않은 거더와 아치 구조가 적용된 거더(20)의 지점 구조 조건을 일단 힌지(고정단), 타단 이동단(롤러)으로 동일하게 하여 단면력과 필요 강재량을 비교한 표가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 타단 이동단(롤러) 조건임에도 불구하고 아치 구조를 이용한 경우의 단면력 중 전단력이 약 2.3% 감소하였고, 거더(20) 길이방향 중앙부의 휨 강재량은 약 15% 절감, 지점부의 휨 강재량은 전단력 감소로 인하여 약 2.3% 절감되는 효과가 있음을 확인할 수 있다. In FIG. 7, the girder compared to FIG. 6B does not have an arch structure as shown in FIG. 5 and has a constant horizontal shape along the length direction. As shown in FIG. 7, the point structure conditions of the girder without the arch structure and the girder 20 to which the arch structure is applied are the same as the hinge (fixed end) and the other end moving end (roller), so that the cross-sectional force and the required amount of steel are A comparison table is shown. As shown, despite the other end stage (roller) condition, the shear force of the cross section force in the case of using the arch structure was reduced by about 2.3%, and the amount of bending steel in the longitudinal center portion of the girder 20 was reduced by about 15%, and the bending at the point was It can be seen that the steel amount is reduced by about 2.3% due to the reduction of shear force.
도 8과 도 9에는 지점의 전단 스프링 탄성 계수에 따른 강재량의 차이를 비교한 표가 도시되어 있다. 도시된 표에서 보듯이, 본 발명의 지점 구조는 전단 저항 이동단(40)으로서, 일반적인 로울러 이동단과 비교해서 휨 강재량, 전단 강재량의 감소가 더욱 뚜렷하다. 도 8과 도 9의 표에서 이동단으로 전단 저항 스프링 탄성 계수가 0인 로울러를 사용한 경우에 비해 전단 저항 이동단(40)을 사용한 경우에 휨모멘트 감소와 그에 따른 강재량 절감을 확인할 수 있는데, 예를 들어, 등분포 20kN/m적용했을 때, 거더(20)를 구성하는 강재 박스(21)가 24mm 두께의 강재로 제작된 경우, 로울러 이동단을 사용하면 휨모멘트가 1,000kN·m발생하고, 그에 따른 필요 강재량은 0.051t/m인데 비해, 전단 스프링 탄성 계수가 15,000kN·m인 전단 저항 이동단을 사용하면 휨모멘트가 984.29kN·m으로 로울러 이동단을 사용한 경우의 98.4% 수준으로 감소하고, 필요 강재량 역시 0.047t/m가 되어 약 7.8% 절감된다. 8 and 9 are tables comparing the difference in the amount of steel according to the shear spring elastic modulus of the point. As shown in the table, the point structure of the present invention is a shear resistance moving end 40, the reduction of the amount of bending steel, shear steel is more pronounced than the conventional roller moving end. In the tables of FIG. 8 and FIG. 9, the bending moment reduction and the amount of steel reduction can be confirmed when the shear resistance moving end 40 is used as compared to the case where the shear resistance spring elastic modulus is 0 as the moving end. For example, when 20 kN / m of uniform distribution is applied, when the steel box 21 constituting the girder 20 is made of steel having a thickness of 24 mm, the bending moment is generated by 1,000 kN · m when the roller moving end is used. However, the required amount of steel is 0.051 t / m, whereas the shear moment elasticity of shear spring elastic modulus of 15,000 kN · m results in a bending moment of 984.29 kN · m. The amount of steel required is also 0.047 t / m, saving about 7.8%.
표에서 확인할 수 있듯이, 휨모멘트와 전단력은 모두 전단 저항 이동단(40)의 전단 스프링 탄성 계수가 커질수록 감소하며, 그에 따른 휨 강재량, 전단 강재량의 절감율도 높아진다. 구체적으로, 거더(20)의 강재 박스(21) 두께가 24mm인 경우에 휨 강재량은 7.8 ~ 29.4%, 전단 강재량(단부 기준)은 1.4~12.9% 절감되었으며, 12mm인 경우에는 휨 강재량이 39.2 ~ 52.9%, 전단 강재량(단부 기준)이 2.1 ~ 15.7% 절감되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 이동단 대신 힌지(30)를 사용할 경우에는 휨 강재량, 전단 강재량이 롤러 이동단에 비해 절감된다. 두께가 얇은 아치형 거더(20)는 변형에 더 민감하고 변형은 수평변형도 포함하고 있어, 상대적으로 더 커진 수평변형에 대한 수평반력이 발생하므로 축력이 더 커지는 효과(전단력, 모멘트 저감효과)가 발생하여 총 강재 절감량은 강재 두께가 얇은 경우가 크다. As can be seen from the table, both the bending moment and the shear force decrease as the shear spring elastic modulus of the shear resistance moving end 40 increases, thereby increasing the amount of bending steel and the amount of shear steel. Specifically, in the case where the thickness of the steel box 21 of the girder 20 is 24 mm, the amount of bending steel is reduced from 7.8 to 29.4%, and the amount of shearing steel is 1.4 to 12.9%, and in the case of 12 mm, the amount of bending steel is 39.2 ~ 52.9%, shear steel quantity (on the end) is 2.1 ~ 15.7% reduction. In particular, when the hinge 30 is used instead of the moving end, the amount of bending steel and the amount of shear steel are reduced compared to the roller moving end. The thin arched girder 20 is more sensitive to deformation and the deformation also includes horizontal deformation, so that the horizontal reaction force occurs for a relatively larger horizontal deformation, resulting in greater axial force (shear force, moment reduction effect). Therefore, the total steel savings are often thinner.
본 발명의 아치형 거더(20)는 합성단면의 중립축이 포물선 형상을 갖는 경우나 라이즈비가 높을 경우, 아치 효과가 최대로 발현된다.In the arch girder 20 of the present invention, when the neutral axis of the composite section has a parabolic shape or when the rise ratio is high, the arch effect is maximized.
도 8 및 도 9에서 보듯이, 아치 효과에 따른 강재량 절감의 최대 효과는 지점조건이 양단 힌지인 경우인데, 양단이 고정된 경우에는 온도 등에 의한 거더의 변형을 수용하기 어려워, 힌지와 유사하게 수평으로 최대한의 저항 값을 제공하면서, 온도 등에 의한 변형은 수용하는 조건을 만족시키는 이동단이 바람직하다. 이동단은 아래 표와 같이 전단 스프링 탄성 계수가 거더 축강성(거더 길이방향의 신축에 영향을 주는 강성)의 약 40% 일 때 두 가지 조건이 만족된다. 아래 표에서 T는 강재 박스(21)의 두께이다.
As shown in Figure 8 and 9, the maximum effect of reducing the amount of steel according to the arch effect is the case of the hinge at both ends, when both ends are fixed, it is difficult to accommodate the deformation of the girder due to the temperature, similar to the hinge It is preferable that the mobile stage satisfies the conditions for accommodating deformation due to temperature while providing the maximum resistance value horizontally. The mobile stage meets two conditions when the shear spring elastic modulus is about 40% of the girder axial stiffness (stiffness affecting the longitudinal extension of the girder), as shown in the table below. In the table below, T is the thickness of the steel box 21.
구 분division T=24mmT = 24mm T=12mmT = 12mm 비 고Remarks
거더축강성 ①Girder Shaft Stiffness ① 1,506,543.3 kN/m1,506,543.3 kN / m 871,715.8 kN/m 871,715.8 kN / m
전단탄성계수 ②Shear modulus of elasticity ② 572,324.6 kN/m 572,324.6 kN / m 376,431.7 kN/m 376,431.7 kN / m
② / ①② / ① 38.0%38.0% 43.2%43.2% 평균 40.6%Average 40.6%
전단 스프링 탄성 계수는 도 8 및 도 9에서 보듯이, 축력을 커지게 하여 아치 효과에 의해 모멘트, 전단력을 낮추므로, 그에 따른 강재량 절감 효과가 있다. 전단 스프링 탄성 계수는 거더 축강성의 40%이하인 것이 바람직한데, 40%까지는 거더 축에 변형을 주지 않으면서 축력을 커지게 하지만, 40%를 넘는 경우에는 거더의 축이 변형될 우려가 있기 때문이다.8 and 9, the shear spring elastic modulus increases the axial force, thereby lowering the moment and shear force by the arch effect, thereby reducing the amount of steel. Shear spring elastic modulus is preferably 40% or less of girder stiffness, because up to 40% increases axial force without straining the girder axis, but if it exceeds 40%, the axis of the girder may be deformed. .
10 교량 20 거더 21 강재 박스 22 콘크리트 23 웨브 24 플랜지
30 힌지(고정단) 40 전단 저항 이동단
50 보강부 51 보강판 52 스터드 60 하부 구조물
10 Bridge 20 Girder 21 Steel Box 22 Concrete 23 Web 24 Flange
30 Hinge (fixed end) 40 Shear Resistance Moving End
50 Reinforcement 51 Reinforcement plate 52 Stud 60 Substructure

Claims (8)

  1. 강재 박스(21)의 내부에 길이방향을 따라 아치 형상이 되도록 콘크리트가 채워져 강재 박스(21)와 콘크리트가 일체로 형성되는 아치형 거더 교량(10)으로서,
    전단 탄성 계수를 가지며, 아치형 거더(20)와 하부 구조물(60)을 제한적으로 수평 이동이 가능하게 연결하는 전단 저항 이동단(40);
    지점부 상에 위치하는 상기 아치형 거더(20)의 강재 박스(21) 내부에 배치되어 상기 아치형 거더(20)의 지점부를 보강하는 것으로, 상기 강재 박스(21) 내부에 2층 이상으로 적층된 그리드 형상의 철근망 또는 와이어 매쉬, 상기 철근망 또는 와이어 매쉬의 개구부 사이에 삽입되도록 배치된 스터드, 상기 철근망 또는 와이어 매쉬와 스터드를 일체로 결합하기 위한 채움 콘크리트를 포함하여 구성되는 보강부(50); 를 구비하여,
    상기 전단 저항 이동단(40)의 전단 저항에 의하여 상기 아치형 거더(20)의 지점부의 수평 이동을 제한함으로써 아치 구조로 인한 모멘트 분배 효과를 갖는 아치형 거더교.
    As an arched girder bridge 10 in which concrete is filled in the steel box 21 to have an arch shape along a longitudinal direction, and the steel box 21 and concrete are integrally formed.
    A shear resistance moving end 40 having a shear modulus of elasticity and configured to connect the arcuate girder 20 and the lower structure 60 to a limited horizontal movement;
    The grid is disposed in the steel box 21 of the arcuated girder 20 positioned on the branch portion to reinforce the branch portion of the arcuated girder 20, and is stacked in two or more layers inside the steel box 21. Reinforcement part 50 including a reinforcing steel mesh or wire mesh, a stud disposed to be inserted between the openings of the reinforcing steel mesh or wire mesh, and filled concrete for integrally joining the reinforcing steel mesh or wire mesh and the stud. ; With
    Arch type girder bridge having a moment distribution effect due to the arch structure by limiting the horizontal movement of the point portion of the arcuated girder 20 by the shear resistance of the shear resistance moving end (40) .
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전단 저항 이동단(40)은 탄성 받침이나 납탄성 고무 받침인 것을 특징으로 하는 아치형 거더교.
    The method of claim 1,
    The shear resistance moving end 40 is an arched girder bridge, characterized in that the elastic support or lead elastic rubber support.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전단 저항 이동단(40)의 전단 탄성 계수는 상기 아치형 거더(20)의 길이 방향 신축에 관한 거더 축강성의 40% 이내인 것을 특징으로 하는 아치형 거더교.
    The method of claim 1,
    The shear elastic modulus of the shear resistance moving end (40) is an arched girder bridge, characterized in that within 40% of the girder axial rigidity with respect to the longitudinal stretching of the arcuated girder (20).
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