KR101697830B1 - 장대교량의 거더 변형 완화 장치 및 이의 시공방법 - Google Patents

장대교량의 거더 변형 완화 장치 및 이의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 거더 변형 완화 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 거더 변형 완화 장치는 교량에 설치되는 거더(girder) 중 주탑 지점부에 위치하는 거더의 변형을 완화하는 장치에 있어서, 상기 주탑 지점부로부터 교축방향 일측으로 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 1 지점의 상기 거더 내측에 일단이 연결되는 복수의 제 1 브레이싱; 상기 주탑 지점부로부터 교축방향 타측으로 상기 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 2 지점의 상기 거더 내측에 일단이 연결되는 복수의 제 2 브레이싱; 상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단을연결하는 연결부; 일단은 상기 주탑 지점부의 제 1 주탑의 내측면에 연결되며, 타단은 상기 연결부에 연결되는 제 1 댐퍼; 및 일단은 상기 주탑 지점부의 제 2 주탑의 내측면에 연결되며, 타단은 상기 연결부에 연결되는 제 2 댐퍼;를 포함하고, 상기 연결부는 상기 제 1 주탑 및 상기 제 2 주탑의 중심부에 위치하되, 상기 거더의 내부에서 상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단을 연결함으로써, 상기 복수의 제 1 브레이싱 및 상기 복수의 제 2 브레이싱은 경사를 형성하며, 상기 형성된 경사를 이용하여 상기 거더에 가해지는 수평방향 및 연직방향의 충격을 완화하고, 상기 제 1 댐퍼 및 상기 제 2 댐퍼는 수평방향으로 설치됨으로써 상기 거더에 가해지는 횡방향 충격을 완화할 수 있다.

Description

장대교량의 거더 변형 완화 장치 및 이의 시공방법{Appartus for decreasing girder deformation of long-span bridge and its construction method}
본 발명은 거더의 변형을 완화하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 거더 내부에 브레이싱과 댐퍼를 설치하여 바람 또는 열차에 의해 발생하는 교량의 지점부 꺾임현상을 완화하는 장치에 관한 것이다.
현수교는 교상이 하중을 견디는 케이블에 매달려 있는 다리이며, 케이블은 다리 양끝 또는 중간 땅속에 고정되어 있는 주탑에 의해 지지된다.
이러한 주탑 위에는 차량의 주행도로 또는 열차의 레일을 받치는 보인 거더가 설치되며, 보통 I형이나 박스형 단면으로 만들어지고 휨이나 비틀림, 수평하중 등에 대해 입체적으로 저항할 수 있도록 설계된다.
한편, 현수교 중 열차가 주행하는 철도교량의 경우, 열차 주행 중 열차에 가해지는 수평풍에 의해 큰 하중을 받는다.
도 1은 열차가 달리는 철도교량을 나타낸 평면도로서, 도 1과 같은 철도교량에 수평풍이 불면 열차는 수평 풍하중을 받게 된다. 이러한 수평 풍하중에 의해 교량은 변형되며, 특히 주탑에 위치하는 지점부에서는 교량의 꺾임각이 커 문제가 된다. 교량에 굴곡이 발생하면 레일 및 그 부속품이 파손될 수 있고, 차량과 달리 열차는 레일 위를 달리기 때문에 레일 이탈과 같은 심각한 사고가 발생할 수도 있다.
특히, 철도교량에서는 장대레일 안정성을 고려하여 지점간 거리가 길어지는 경우(통산 80m 이상) 장대레일을 끊어주어야 하는데, 레일의 절손이 있는 교량 지점부 구간에서 꺾임각이 크게 발생하여 열차 주행 안전성에 문제가 발생할 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 거더 지점부에 다이어프램을 설치하였으나, 상부거더 내부 단면을 증가시키고 교량 받침의 용량을 증가시킨다는 문제가 있었다.
따라서 거더의 지점부 꺾임각을 완화하며 교량 받침의 용량을 증가시키지 않는 거더 변형 완화 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지점부 거더의 변형을 완화하는 장치를 사용자에게 제공하고자 한다.
구체적으로, 경사부재인 브레이싱과 충격완화 장치인 댐퍼를 사용하여 상부 거더의 절단없이 꺾임각을 완화하여 열차주행의 안전성과 궤도 안전성을 향상시키는 데 그 목적이 있다.
또한, 브레이싱을 설치함으로써 단면 물량을 절감하는 데 그 목적이 있다.
또한, 주탑 지점부의 꺾임각을 완화함으로써 레일 및 체결구의 파손을 방지하고, 열차주행 안정성과 궤도 안정성을 높이는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 거더 변형 완화 장치는 교량에 설치되는 거더(girder) 중 주탑 지점부에 위치하는 거더의 변형을 완화하는 장치에 있어서, 상기 주탑 지점부로부터 교축방향 일측으로 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 1 지점의 상기 거더 내측에 일단이 연결되는 복수의 제 1 브레이싱; 상기 주탑 지점부로부터 교축방향 타측으로 상기 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 2 지점의 상기 거더 내측에 일단이 연결되는 복수의 제 2 브레이싱; 상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단을연결하는 연결부; 일단은 상기 주탑 지점부의 제 1 주탑의 내측면에 연결되며, 타단은 상기 연결부에 연결되는 제 1 댐퍼; 및 일단은 상기 주탑 지점부의 제 2 주탑의 내측면에 연결되며, 타단은 상기 연결부에 연결되는 제 2 댐퍼;를 포함하고, 상기 연결부는 상기 제 1 주탑 및 상기 제 2 주탑 사이에 위치한 상기 거더의 내부에서 상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단을 연결함으로써, 상기 복수의 제 1 브레이싱 및 상기 복수의 제 2 브레이싱은 경사를 형성하며, 상기 형성된 경사를 이용하여 상기 거더에 가해지는 수평방향 및 연직방향의 충격을 완화하고, 상기 제 1 댐퍼 및 상기 제 2 댐퍼는 수평방향으로 설치됨으로써 상기 거더에 가해지는 횡방향 충격을 완화할 수 있다.
또한, 상기 연결부는 상기 거더의 상부 플랜지 및 하부 플랜지 사이 정중앙에 위치함으로써, 상기 복수의 제 1 브레이싱 및 상기 복수의 제 2 브레이싱이 상하좌우방향으로 대칭을 이루도록 할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제 1 브레이싱의 일단 및 상기 복수의 제 2 브레싱의 일단은 상기 거더의 연직방향 단면의 꼭지점부에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 브레이싱은 4개이고, 상기 제 2 브레이싱은 4개일 수 있따.
또한, 상기 거더의 일측면으로부터 상기 제 1 주탑을 연결하는 제 3 댐퍼; 및 상기 거더의 타측면으로부터 상기 제 2 주탑을 연결하는 제 4 댐퍼;를 더 포함하고, 상기 제 3 댐퍼 및 상기 제 4 댐퍼는 상기 거더에 가해지는 종방향 충격을 완화하는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
또한, 상기 거더의 하부 플랜지 일측으로부터 상부 플랜지 타측을 연결하고, 상기 하부 플랜지 타측으로부터 상기 상부 플랜지 일측을 연결하는 복수의 다이어프램;을 더 포함하되, 상기 다이어플램은 상기 거더의 횡방향으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 복수의 제 1 브레이싱의 일단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 일단은 힌지에 의해 상기 거더의 내측에 연결될 수 있다.
또한, 상기 힌지는 1개의 축방향으로만 힘을 전달하는 유니버셜 조인트일 수 있다.
또한, 상기 복수의 제 1 브레이싱의 일단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 일단은 볼트연결 또는 용접에 의해 강결형식으로 상기 거더에 연결될 수 있다.
또한, 상기 연결부는 일 측면이 개방된 힌지 하우징 및 상기 힌지 하우징에 의해 수용되고 수용된 내부에서 소정 범위 내에서 회동가능한 볼 힌지를 포함하는 볼 조인트이고, 상기 복수의 제 1 브레이싱은 상기 볼 힌지에 연결되며, 상기 복수의 제 2 브레이싱은 상기 힌지 하우징의 타 측면에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 댐퍼 및 상기 제 2 댐퍼는 상기 힌지 하우징에 연결되되, 상기 제 1 댐퍼 및 상기 제 2 댐퍼가 이루는 축은 상기 힌지 하우징의 상기 일 측면과 상기 타 측면이 이루는 축에 직교할 수 있다.
또한, 상기 볼 조인트는 상기 볼 힌지로부터 연장되는 제 1 바 및 상기 힌지 하우징의 상기 타 측면으로부터 연장되는 제 2 바를 더 포함하고, 상기 제 1 바는 끝단에 상기 제 1 바와 직교하는 제 1 연결면을 구비하고, 상기 제 2 바는 끝단에 상기 제 2 바와 직교하는 제 2 연결면을 구비하며, 상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단은 상기 제 1 연결면에 연결되고, 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단은 상기 제 2 연결면에 연결될 수 있다.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 거더의 변형을 완화하는 장치를 시공하는 방법은 교량에 설치되는 거더(girder) 중 주탑 지점부에 위치하는 거더의 변형을 완화하는 장치를 시공하는 방법에 있어서, 상기 주탑 지점부로부터 교축방향 일측으로 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 1 지점의 상기 거더 내측에 복수의 제 1 브레이싱의 일단을 연결하고, 상기 주탑 지점부로부터 교축방향 타측으로 상기 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 2 지점의 상기 거더 내측에 복수의 제 2 브레이싱의 일단을 연결하는 제 1 단계; 상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단을 상기 주탑 지점부의 제 1 주탑 및 제 2 주탑 사이에 위치한 상기 거더의 내부에 배치된 연결부에 연결하는 제 2 단계; 및 상기 연결부의 일측으로부터 상기 제 1 주탑까지 수평방향으로 제 1 댐퍼를 연결하고, 상기 연결부의 타측으로부터 상기 제 2 주탑까지 수평방향으로 제 2 댐퍼를 연결하는 제 3 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 지점부 거더의 변형을 완화하는 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 경사부재인 브레이싱과 충격완화 장치인 댐퍼를 사용하여 상부 거더의 절단없이 꺾임각을 완화하여 열차주행의 안전성과 궤도 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 브레이싱을 설치함으로써 단면 물량을 절감할 수 있다.
또한, 주탑 지점부의 꺾임각을 완화함으로써 레일 및 체결구의 파손을 방지하고, 열차주행 안정성과 궤도 안정성을 높일 수 있다.
또한, 장대교량에서 상부거더를 끊지 않아도 되며, 철도에서의 장대레일을 끊지 않아도 되는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 열차가 달리는 철도교량을 나타낸 평면도이다.
도 2a는 수평하중에 의해 교량의 거더가 휘어진 것을 나타내고, 도 2b는 활하중에 의해 교량의 거더가 휘어진 것을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 거더 변형 완화 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따라 브레이싱이 힌지에 의해 연결되는 것을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 제 3 댐퍼 및 제 4 댐퍼가 설치된 거더를 나타낸 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시례에 따른 브레이싱및 댐퍼가 연결된 볼 조인트의 평면도이고 도 6b는 본 발명의 일 실시례에 따른 브레이싱 및 댐퍼가 연결된 볼 조인트의 정면도이며, 도 6c는 본 발명의 일 실시례에 따른 브레이싱 및 댐퍼가 연결된 볼 조인트의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 연결면을 구비한 볼 조인트에 브레이싱이 연결되는 것을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시례에 따른 거더 변형 완화 장치를 시공하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9a는 본 발명의 거더 변형 완화 장치를 거더에 적용한 경우, 교량에 수평하중이 가해져 꺾임각이 발생한 것을 나타내고, 도 9b는 본 발명의 거더 변형 완화 장치를 거더에 적용한 경우, 교량에 활하중이 가해져 꺾임각이 발생한 것을 나타낸다.
철도교량에서는 바람 등에 의해 열차에 수평 풍하중이 작용하여 상부거더가 교축직각방향(차량 주행 직각방향)으로 휘게 되고, 온도하중 변화 및 열차의 시/제동(출발, 정지)에 의하여 교축방향(차량 주행방향)으로 상부거더가 이동하게 됨으로써 지점부의 받침이 큰 힘을 받게 된다.
이와 같은 힘에 의해 종래의 현수교에서는 휨이 크게 발생하여 큰 하중의 열차 주행시 연직방향 및 수평방향으로 큰 변형이 발생하고, 궤도 체결구 및 레일이 파손되고 열차 주행성에 문제가 발생하였다.
도 2a는 수평하중에 의해 교량의 거더가 휘어진 것을 나타내고, 도 2b는 활하중에 의해 교량의 거더가 휘어진 것을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면 거더가 휘어져 주탑 지점부에는 꺾임각이 매우 크게 발생한다. 즉, 지점부에 수평구간이 존재하지 않아 지점부를 기준으로 좌측거더와 우측거더가 꺾인 각도가 합해져 지점부의 꺾임각이 되는 것이다.
이를 식으로 표현하면 꺾임각
Figure 112014125664328-pat00001
=
Figure 112014125664328-pat00002
+
Figure 112014125664328-pat00003
로 나타낼 수 있다.
이러한 문제점을 방지하기 위하여 종래에는 상부 거더를 단절된 형태로 만들어 꺾임각을 완화하는 완충 거더 등을 사용하였으나 궤도가 틀어지는 등의 문제가 있었다.
또한, 지점부 교량 받침에 아주 큰 힘이 걸리기 때문에 이를 지지할 수 있는 특수한 교량 받침을 별도로 만들거나, 상부거더를 절단하여 교량받침을 여러개 설치해야 하는데, 이 경우에도 상부거더가 종방향/횡방향으로 변형(변위, 회전각 등)됨으로써 열차탈선 문제 및 철도 유지관리 문제가 발생한다.
그래서 철도교량에서는 상부거더를 절단하지 않는 구조를 취하게 되는데, 이 경우에는 장대레일의 안정성(좌굴, 파단 등)을 고려하여 지점부에서 레일을 끊어서 설치해야 하고, 레일을 끊어서 설치하는 경우 레일의 취약부로 인하여 충격에 의한 레일 파손과 철도의 신호 이상 등이 발생할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 상부거더와 철도의 레일을 끊지 않아도 되며, 활하중과 수평하중에 의한 거더의 변형을 완화하는 장치를 제안하고자 한다. 특히, 본 발명의 거더 변형 완화 장치는 지점부의 거더를 보강하여 꺾임각을 완화한다. 또한, 본 발명의 거더 변형 완화 장치는 박스형 거더(box girder), 트러스 거더(truss girder) 등 여러 형태의 거더에 적용가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 거더 변형 완화 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면 거더 변형 완화 장치는 교량의 지점부에 위치하는 거더 내부에 설치될 수 있으며, 브레이싱(100), 댐퍼(200), 연결부(300) 및 다이어프램(400) 등을 포함할 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 거더 변형 완화 장치가 구현될 수도 있다.
먼저, 브레이싱(100)은 철골구조에서 수평력 또는 수직력에 대한 선형의 보강부재이고, 구조물의 내진성 및 내풍성을 향상시켜주는 경사부재로서, 본 발명에서 브레이싱(100)은 복수개 구비되어 거더에 가해지는 수평방향 및 연직방향의 충격을 완화한다.
또한, 복수의 브레이싱(100) 중 일부는 도 3에 도시된 바와 같이 교량의 지점부로부터 교축방향 일측으로 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 1 지점의 거더 내측에 일단이 연결되고, 나머지 일부는 교축방향 타측으로 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 2 지점의 거더 내측에 일단이 연결된다.
이러한 브레이싱(100) 일단은 도 3에 도시된 바와 같이 거더의 연직방향 단면의 꼭지점부에 연결될 수 있다.
또한, 브레이싱(100)의 일단이 거더의 내측에 연결될 때에는 브레이싱(100)이 교축방향으로 힘을 전달하되, 브레이싱(100)이 연결되는 축에 의해 회전할 수 있도록 힌지에 거더의 내측에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따라 브레이싱이 힌지에 의해 연결되는 것을 나타내는 그림으로서, 도 4와 같이 핀구조의 힌지(110), 즉 유니버셜 조인트에 의해 브레이싱(100)의 일단이 거더의 내측에 연결될 수 있다.
브레이싱(100)은 상기와 같은 힌지구조에 의해 연결되는 방법뿐만 아니라 볼트 또는 용접에 의해 고정되는 강결형식으로 연결될 수 있다.
이러한 브레이싱(100)은 상기 제 1 지점에서 거더 연직방향 단면의 4개 꼭지점부 및 상기 제 2 지점에서 거더 연직방향 단면의 4개 꼭지점부에 연결되기 위해 각각 4개씩 총 8개 구비될 수 있다.
한편, 복수의 브레이싱(100) 타단은 후술할 연결부(300)에 의해 서로 연결되는데, 연결부(300)는 지점부 양 주탑의 중심부에 위치하되, 거더의 내부에서 복수의 브레이싱(100)의 타단을 연결한다. 따라서 도 3와 같이 브레이싱(100)은 경사를 이루게 되고, 거더의 내측 일 지점에 연결된 브레이싱(100)은 지점부 횡단 반대편을 향하는 구조를 갖게 된다.
다음으로, 댐퍼(200)는 진동 및 충격 등을 흡수하는 장치로, 거더의 종방향 또는 횡방향의 충격을 흡수한다.
구체적으로, 후술할 연결부(300)와 직접 연결되는 제 1 댐퍼(211) 및 제 2 댐퍼(212)는 횡방향(열차진행방향과 직교하는 방향)의 충격을 흡수한다. 제 1 댐퍼(211)의 일단은 지점부의 제 1 주탑의 내측면에 연결되며, 타단은 연결부(300)에 연결되고, 제 2 댐퍼(212)의 일단은 지점부의 제 2 주탑의 내측면에 연결되며, 타단은 연결부(300)에 연결되며, 제 1 댐퍼(211) 및 제 2 댐퍼(212)는 수평방향으로 설치됨으로써 거더에 가해지는 횡방향의 충격을 완화한다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 제 3 댐퍼 및 제 4 댐퍼가 설치된 거더를 나타낸 평면도로서, 도 5를 참조하면 제 3 댐퍼(221)는 거더의 일측면으로부터 제 1 주탑을 연결하고, 제 4 댐퍼(222)는 거더의 타측면으로부터 제 2 주탑을 연결함으로써 거더에 가해지는 종방향 충격을 완화한다.
다음으로, 연결부(300)는 복수의 브레이싱(100)과 복수의 댐퍼(200)를 연결하는 구성으로서, 거더의 내부의 양 주탑 중심부에 위치하며, 바람직하게는 거더의 상부 플랜지 및 하부 플랜지 사이 정중앙에 위치함으로써, 상기 제 1 지점에 연결된 복수의 브레이싱(100)과 상기 제 2 지점에 연결된 복수의 브레이싱(100)이 연결부(300)를 원점으로 상하좌우방향으로 대칭을 이루도록 할 수 있다.
한편, 연결부(300)로는 일 측면이 개방된 힌지 하우징(312) 및 상기 힌지 하우징(312)에 의해 수용되고 수용된 내부에서 소정 범위 내에서 회동가능한 볼 힌지(311)를 포함하는 볼 조인트(310)가 사용될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시례에 따른 브레이싱 및 댐퍼가 연결된 볼 조인트의 평면도이고 도 6b는 본 발명의 일 실시례에 따른 브레이싱 및 댐퍼가 연결된 볼 조인트의 정면도이며, 도 6c는 본 발명의 일 실시례에 따른 브레이싱 및 댐퍼가 연결된 볼 조인트의 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 연결부(300)로 볼 조인트(310)가 사용되는 경우 상기 제 1 지점에 연결된 복수의 브레이싱(100)의 타단은 볼 힌지(311)에 연결되고, 상기 제 1 지점에 연결된 복수의 브레이싱(100)의 타단은 힌지 하우징(312)의 타 측면에 연결된다.
또한, 제 1 댐퍼(200) 및 제 2 댐퍼(200)는 상기 힌지 하우징(312)에 연결되되, 제 1 댐퍼(200) 및 제 2 댐퍼(200)가 이루는 축이 힌지 하우징(312)의 일 측면과 타 측면이 이루는 축에 직교하도록 연결될 수 있다.
한편, 브레이싱(100)은 도 6a내지 도 6c와 같이 볼 힌지(311)와 힌지 하우징(312)에 직접 연결될 수 있지만 다음과 같이 추가부재에 연결될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 연결면을 구비한 볼 조인트에 브레이싱이 연결되는 것을 나타낸 사시도이다.
도 7을 참조하면 볼 조인트(310)는 볼 힌지(311)로부터 연장되는 제 1 바 및 힌지 하우징(312)의 타 측면으로부터 연장되는 제 2 바를 더 포함하고, 제 1 바는 끝단에 상기 제 1 바와 직교하는 제 1 연결면(313)을 구비하고, 제 2 바의 끝단에 제 2 바와 직교하는 제 2 연결면(313)을 구비할 수 있다.
이 경우, 제 1 지점에 연결된 복수의 브레이싱(100)의 타단은 제 1 연결면(313)에 연결되고, 제 2 지점에 연결된 복수의 브레이싱(100)의 타단은 제 2 연결면(313)에 연결된다.
이러한 제 1 연결면(313) 및 제 2 연결면(313)은 도 7과 같이 사각형구조를 가질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 연결부(300)와 댐퍼(200)의 구조에 의해 교량의 횡방향 충격을 완화하여 장대레일의 안정성 및 궤도 안정성이 향상된다.
또한, 연결부(300), 댐퍼(200) 및 브레이싱(100)의 구조에 의해 장대레일 신축이음을 설치하지 않아도 되며 레일 체결구 응력을 저감시킬 수 있다.
다음으로, 다이어프램(400)은 거더의 좌굴방지를 위한 부재로서, 연직방향으로의 좌굴을 방지하기 위해 거더의 횡방향(차량 또는 열차 주행방향의 직각방향)으로 설치되거나 횡방향으로의 좌굴을 방지하기 위해 종방향(차량 또는 열차의 주행방향)으로 설치될 수 있다.
본 발명에서는 연직방향으로의 좌굴을 방지하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 지점 및 제 2 지점 각각에서 거더의 하부 플랜지 일측으로부터 상부 플랜지 타측을 연결하는 다이어프램(400) 및 하부 플랜지 타측으로부터 상부 플랜지 일측을 연결하는 다이어프램(400)이 구비될 수 있다. 이러한 다이어프램(400)은 거더의 횡방향, 즉 차량 또는 열차 주행방향의 직각방향으로 설치될 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조하여 전술한 구성들을 기초로 거더 변형 완화 장치를 시공하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시례에 따른 거더 변형 완화 장치를 시공하는 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 지점부로부터 교축방향 일측으로 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 1 지점의 상기 거더 내측에 복수의 제 1 브레이싱의 일단을 연결하고, 지점부로부터 교축방향 타측으로 상기 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 2 지점의 상기 거더 내측에 복수의 제 2 브레이싱의 일단을 연결한다(S100).
전술한 바와 같이 제 1 브레이싱 및 제 2 브레이싱의 일단은 힌지 구조에 의해 연결될 수 있다.
다음으로, 복수의 제 1 브레이싱의 타단 및 복수의 제 2 브레이싱의 타단을 주탑 지점부의 제 1 주탑 및 제 2 주탑 사이에 위치한 상기 거더의 내부에 배치된 연결부에 연결한다(S200).
전술한 바와 같이 연결부로는 볼 힌지가 사용될 수 있으며, 제 1 브레이싱 및 제 2 브레이싱은 경사를 이루며 설치된다.
다음으로, 연결부의 일측으로부터 제 1 주탑까지 수평방향으로 제 1 댐퍼를 연결하고, 연결부의 타측으로부터 제 2 주탑까지 수평방향으로 제 2 댐퍼를 연결한다(S300).
상기와 같이 설명된 거더 변형 완화 장치 및 그 시공방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
삭제
전술한 구성을 적용한 본 발명의 거더 변형 완화 장치를 적용하면 도 9a 및 도 9b와 같이 꺾임각이 완화될 수 있다.
도 9a는 본 발명의 거더 변형 완화 장치를 거더에 적용한 경우, 교량에 수평하중이 가해져 꺾임각이 발생한 것을 나타내고, 도 9b는 본 발명의 거더 변형 완화 장치를 거더에 적용한 경우, 교량에 활하중이 가해져 꺾임각이 발생한 것을 나타낸다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면 지점부에 수평구간이 형성되어 지점부의 꺾임각
Figure 112014125664328-pat00004
는 거의 0°이며, 지점부로부터 일정 거리 떨어진 지점에 꺾임각이 발생하므로 좌측거더 및 우측거더 각각의 꺾임각은 도 2a 및 도 2b와 달리 합쳐지지 않고 별도로 형성된다.
즉, 꺾임각이
Figure 112014125664328-pat00005
+
Figure 112014125664328-pat00006
가 되는 종래의 경우(도 2a 및 도 2b) 와 달리 본 발명을 적용한 거더(도 9a 및 도 9b)에서 변형이 발생하는 경우 지점부에서는 꺾임이 거의 발생하지 않아 지점부의 꺾임각
Figure 112014125664328-pat00007
은 0°이며,
Figure 112014125664328-pat00008
과
Figure 112014125664328-pat00009
는 일정거리 떨어진 상태에서 발생하므로
Figure 112014125664328-pat00010
과
Figure 112014125664328-pat00011
는 서로 영향을 주지 않고, 도 2a 및 도 2b에서 발생하는 꺾임각보다 작은 꺾임각이 발생한다.
100 : 브레이싱
110 : 브레이싱 연결 힌지구조
200 : 댐퍼
211 : 제 1 댐퍼
212 : 제 2 댐퍼
221 : 제 3 댐퍼
222 : 제 4 댐퍼
300 : 연결부
310 : 볼 조인트
311 : 볼 힌지
312 : 힌지 하우징
313 : 연결면
400 : 다이어프램

Claims (16)

  1. 교량에 설치되는 거더(girder) 중 주탑 지점부에 위치하는 거더의 변형을 완화하는 장치에 있어서,
    상기 주탑 지점부로부터 교축방향 일측으로 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 1 지점의 상기 거더 내측에 일단이 연결되는 복수의 제 1 브레이싱;
    상기 주탑 지점부로부터 교축방향 타측으로 상기 기 설정된 거리만큼 떨어진 제 2 지점의 상기 거더 내측에 일단이 연결되는 복수의 제 2 브레이싱;
    상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단을연결하는 연결부;
    일단은 상기 주탑 지점부의 제 1 주탑의 내측면에 연결되며, 타단은 상기 연결부에 연결되는 제 1 댐퍼; 및
    일단은 상기 주탑 지점부의 제 2 주탑의 내측면에 연결되며, 타단은 상기 연결부에 연결되는 제 2 댐퍼;를 포함하고,
    상기 연결부는 상기 제 1 주탑 및 상기 제 2 주탑 사이에 위치한 상기 거더의 내부에서 상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단을 연결함으로써, 상기 복수의 제 1 브레이싱 및 상기 복수의 제 2 브레이싱은 경사를 형성하며,
    상기 형성된 경사를 이용하여 상기 거더에 가해지는 수평방향 및 연직방향의 충격을 완화하고,
    상기 제 1 댐퍼 및 상기 제 2 댐퍼는 수평방향으로 설치됨으로써 상기 거더에 가해지는 횡방향 충격을 완화하며,
    상기 연결부는 일 측면이 개방된 힌지 하우징 및 상기 힌지 하우징에 의해 수용되고 수용된 내부에서 소정 범위 내에서 회동가능한 볼 힌지를 포함하는 볼 조인트이고,
    상기 복수의 제 1 브레이싱은 상기 볼 힌지에 연결되며,
    상기 복수의 제 2 브레이싱은 상기 힌지 하우징의 타 측면에 연결되고,
    상기 제 1 댐퍼 및 상기 제 2 댐퍼는 상기 힌지 하우징에 연결되되,
    상기 제 1 댐퍼 및 상기 제 2 댐퍼가 이루는 축은 상기 힌지 하우징의 상기 일 측면과 상기 타 측면이 이루는 축에 직교하는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 거더의 상부 플랜지 및 하부 플랜지 사이 정중앙에 위치함으로써, 상기 복수의 제 1 브레이싱 및 상기 복수의 제 2 브레이싱이 상하좌우방향으로 대칭을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 브레이싱의 일단 및 상기 복수의 제 2 브레싱의 일단은 상기 거더의 연직방향 단면의 꼭지점부에 연결되는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 브레이싱은 4개이고, 상기 제 2 브레이싱은 4개인 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 거더의 일측면으로부터 상기 제 1 주탑을 연결하는 제 3 댐퍼; 및
    상기 거더의 타측면으로부터 상기 제 2 주탑을 연결하는 제 4 댐퍼;를 더 포함하고,
    상기 제 3 댐퍼 및 상기 제 4 댐퍼는 상기 거더에 가해지는 종방향 충격을 완화하는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 거더의 하부 플랜지 일측으로부터 상부 플랜지 타측을 연결하고, 상기 하부 플랜지 타측으로부터 상기 상부 플랜지 일측을 연결하는 복수의 다이어프램;을 더 포함하되,
    상기 다이어프램은 상기 거더의 횡방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 브레이싱의 일단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 일단은 힌지에 의해 상기 거더의 내측에 연결되는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 힌지는 1개의 축방향으로만 힘을 전달하는 유니버셜 조인트인 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 브레이싱의 일단 및 상기 복수의 제 2 브레이싱의 일단은 볼트연결 또는 용접에 의해 강결형식으로 상기 거더에 연결되는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 볼 조인트는 상기 볼 힌지로부터 연장되는 제 1 바 및 상기 힌지 하우징의 상기 타 측면으로부터 연장되는 제 2 바를 더 포함하고,
    상기 제 1 바는 끝단에 상기 제 1 바와 직교하는 제 1 연결면을 구비하고, 상기 제 2 바는 끝단에 상기 제 2 바와 직교하는 제 2 연결면을 구비하며,
    상기 복수의 제 1 브레이싱의 타단은 상기 제 1 연결면에 연결되고, 상기 복수의 제 2 브레이싱의 타단은 상기 제 2 연결면에 연결되는 것을 특징으로 하는 거더 변형 완화 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 9 항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 거더 변형 완화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 거더.
  14. 제 1 항 내지 제 9 항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 거더 변형 완화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 현수교.
  15. 삭제
  16. 삭제
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