KR101766793B1 - 철도 교량용 슬라이딩 궤도 및 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 교량 상판과 분리 가변 되는 슬라이딩 슬래브 및 슬라이딩 슬래브의 횡 응력 변형을 철도 교량 상판의 손상 없이 억제시키는 수단이 구비되는 철도 교량용 슬라이딩 궤도 및 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법에 관한 것으로서, 철도 교량의 교축방향으로 길게 형성되며 상기 교량 상부에 설치되는 콘크리트 슬래브와, 콘크리트 슬래브 상면에 설치되는 레일로 이루어지며, 철도 교량 상판에 대하여 가변 가능한 슬라이딩 궤도 판과, 상기 슬라이딩 궤도 판 저면에 부착되는 제1마찰저감부재와, 상기 교량 상판의 상면에 부착되는 제2마찰저감부재로 이루어지는 수평면 마찰 저감 층과, 강성 브라켓으로서, 상기 슬라이딩 궤도 판의 양 측면에 밀착되게 배치되고, 상기 철도 교량 상판의 상면에 체결부재로 고정되는 횡방향지지블록으로 이루어짐으로써, 슬라이딩 궤도 판에 대한 철도 교량 상판의 신축에 의한 변위의 영향이 차단되면서도 슬라이딩 궤도 판의 횡방향 변형이 효과적으로 억제될 수 있으며, 교량 상판에도 손상이 최소화 될 수 있는 한편, 설치 비용이 최소화 될 수 있고, 미리 제작하여 현장에서 바로 조립 가능하므로 설치 시간과 노력이 최소화되는 철도 교량용 슬라이딩 궤도 및 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법을 제공하고자 한다.

Description

철도 교량용 슬라이딩 궤도 및 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법{Sliding slab track for railway bridge and construction method of sliding slab track for railway bridge}

본 발명은 철도 교량용 슬라이딩 궤도 및 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법에 관한 것으로, 특히 철도 교량 상판과 분리 가변되는 슬라이딩 슬래브 및 슬라이딩 슬래브의 횡 변형을 철도 교량 상판의 손상 없이 억제시키는 수단이 구비되는 철도 교량용 슬라이딩 궤도 및 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법에 관한 것이다.

철도 교량과 교량 상에 놓인 궤도는 교량의 변위로 인하여 상호간에 구조적인 영향을 받게 되며, 이를 궤도-교량 상호작용이라 한다. 가장 대표적인 상호작용은 대기 온도 변화에 따른 교량의 종방향(주행방향 또는 교축방향) 신축변위가 교량과 직결된 궤도의 장대레일에 추가 축력을 유발하는 것이다.

이와 더불어 교량의 수직 처짐 및 단부 회전 또한 궤도에 변위와 응력을 유발하여 궤도의 구조적 안정성과 열차의 주행 안정성에 영향을 미친다. 이러한 상호작용의 제약으로 인하여 철도 교량의 계획시 경간장 및 교량 배치에 많은 제약 사항이 주어지고 있다.

따라서 철도 교량 상판의 신축변위가 레일에 주는 영향을 최대한 차단시킬 수 있는 기술 및, 신축변위의 레일에 대한 영향이 차단되면서도 교량 상판에 대한 손상 없이 레일의 횡방향 변위도 억제시킬 수 있는 기술이 요청된다.

이와 관련된 종래 기술을 살펴보면, 등록특허공보 제10-0721609호(등록일자: 2007. 05. 17)에 개시된 '프리캐스트 슬래브 궤도용 프리캐스트 콘크리트 슬래브와 그의 수평방향 지지구조 및 시공방법'을 들 수 있다.

상기 종래기술은 프리캐스트 슬래브궤도용 프리캐스트 콘크리트 슬래브와 그의 수평방향 지지구조 및 시공방법에 관한 것으로, 복수개의 개구부(21,22)가 형성되고 지반 또는 안정화기초(1) 위에 설치되는 프리캐스트 콘크리트 슬래브(2)와, 프리캐스트 콘크리트 슬래브(2)의 개구부(21,22)를 통해 지반 또는 안정화기초(1)에 천공된 구멍에 끼워져 설치되는 전단 연결재(3)와, 개구부(21,22) 내부 및 프리캐스트 콘크리트 슬래브(2)의 저면과 지반 또는 안정화기초(1) 사이에 충진되어 경화되는 채움재로 구성됨으로써 공장에서 제작되는 프리캐스트 슬래브 궤도에 비하여 기층과 프리캐스트 콘크리트 슬래브와의 결합력이 높아서 열차 하중에 대한 수평방향 저항력이 증대되고, 프리캐스트 콘크리트 슬래브와 하부 기층과의 상대변위 억제를 통해 궤도 안정성이 향상되며, 기존 공법에 비해 상대적으로 간편하게 시공될 수 있어 공기와 비용 절감이 가능한 효과가 있다.

그런데 상기 종래기술에 의하면 열차의 반복 주행에 따른 열차 하중에 대한 저항력은 증대되나, 교량 상판의 신축변위에 따른 영향을 프리캐스트 콘크리트 슬래브가 그대로 받게 되어 콘크리트 슬래브 상부에 부설된 레일에 부가축력이 발생될 수 있다.

따라서 철도 교량 상판의 신축변위에 따른 축 방향 응력의 영향이 레일이 부설된 콘크리트 슬래브로 전달되는 것을 차단시킬 수 있으면서도, 콘크리트 슬래브가 철도 교량 상판에 대하여 상대적으로 가변 가능함으로써 발생될 수 있는 횡방향 변위를 억제시킬 수 있는 기술이 요구되며, 또한 이러한 횡방향 변위 억제를 위한 수단을 철도 교량 상판의 손상 없이 설치될 수 있는 기술이 요청된다.

등록특허공보 제10-0721609호(등록일자: 2007. 05. 17)

이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 철도 교량 상판의 신축변위에 따른 영향이 레일이 부설된 콘크리트 슬래브로 전달되는 것을 차단시킬 수 있으면서도, 콘크리트 슬래브가 철도 교량 상판에 대하여 상대적으로 가변 가능함으로써 발생될 수 있는 횡방향 변위를 억제시킬 수 있으며, 또한 이러한 횡방향 변위 억제를 위한 수단이 철도 교량 상판의 손상을 최소화하면서 설치될 수 있는 수단이 구비되는 철도 교량용 슬라이딩 궤도 및 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도 교량용 슬라이딩 궤도는, 철도 교량의 교축방향으로 길게 형성되며 철도 교량 상판의 상부에 설치되는 콘크리트 슬래브와, 콘크리트 슬래브 상면에 설치되는 레일로 이루어져서, 철도 교량 상판에 대하여 가변 가능한 슬라이딩 궤도 판과, 상기 철도 교량 상판의 상면에 부착되는 제1마찰저감부재와 , 상기 슬라이딩 궤도 판의 저면에 부착되는 제2마찰저감부재 및 제1과 제2마찰저감부재 사이에 배치되는 제3마찰저감부재로 이루어지는 마찰 저감 층과, 수평판과, 수평판과 일체로 형성되는 수직판과, 수평판과 수직판을 경사지게 연결시키는 보강판과, 수평판을 상면으로부터 관통하여 상기 철도 교량 상판까지 관입됨으로써 수평판을 철도 교량 상판에 고정시키는 체결수단으로 이루어지며, 상기 수직판의 외면은 상기 슬라이딩 궤도 판의 측면에 밀착되게 설치되는 횡방향지지 블록으로 구성된다.

여기서 상기 슬라이딩 궤도 판은 온도신축변위가 없는 고정지점부에 상기 철도 교량 상판으로 고정되는 제1앵커부가 형성되어 철도 교량 상판과 결합될 수 있다.

또한 상기 슬라이딩 궤도 판은 고정지점부에 단절 구간이 형성될 수 있으며, 단절 구간에서 대향되는 양 단부를 철도 교량 상판에 고정시키는 제2앵커부가 형성되어 철도 교량 상판과 결합될 수 있다.

그리고 상기 마찰 저감 층은 제1마찰저감부재, 제2마찰저감부재와 제3마찰저감부재로 구성될 수 있으며, 제1 및 제2 마찰저감부재는 부직포이고, 제1 및 제2 마찰저감부재 사이에 배치되는 제3마찰저감부재는 PE시트일 수 있다.

이때 상기 수평판에는 교축직각방향으로 장공이 형성되고, 상기 체결수단은 앵커볼트로서 상기 장공에 삽입되어 철도 교량 상판에 관입됨으로써 수평판이 철도 교량 상판에 고정될 수 있다.

또한 바람직하게는 상기 장공은 수평판에 둘 이상이 병렬로 형성되고, 상기 장공 간의 거리는 철도 교량 상판에 관입되는 교축 수직 방향의 철근 간의 간격과 일치된다.

이 경우 상기 수직판의 외면과 슬라이딩 궤도 판의 측면이 밀착되는 지점에서 상기 수직판에는 제4마찰저감부재가 부착되고 슬라이딩 궤도 판의 측면에는 제5마찰저감부재가 부착될 수 있다.

여기서 제4마찰저감부재는 바람직하게는 상기 수직판의 외면으로부터 수직판의 양 측면으로 접혀져서 부착된다.

또한 바람직하게는 제4마찰저감부재는 상기 수직판의 측면에서 제4마찰저감부재와 수직판의 측면을 동시에 관통하는 체결부재로 수직판에 부착될 수 있다.

그리고 바람직하게는 상기 수직판의 양 측 모서리는 곡면으로 형성된다.

또한 바람직하게는 상기 횡방향지지블록은 앵커볼트와 조립되는 볼트브라켓과, 볼트브라켓과 수직판 사이에 배치되는 압축스프링으로 이루어지는 블록밀착키트를 더 포함할 수 있다.

한편 본 발명에 의한 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법은 상기 교량 상판에 콘크리트를 타설하면서 상기 상판의 상면에 교면 평탄화 작업을 실시하는 단계와, 상기 교량 상판의 상부에 제1 내지 제3마찰저감부재를 부착하는 단계와, 콘크리트 슬래브의 철근망을 조립하고, 콘크리트를 타설하여 콘크리트 슬래브를 제작한 후, 콘크리트 슬래브 상면에 레일체결장치 및 레일을 부설하여 슬라이딩 궤도 판을 시공하는 단계와, 수평판과, 수평판과 일체로 형성되는 수직판과, 수평판과 수직판을 경사지게 연결시키는 보강판과, 수평판을 상면으로부터 관통하여 상기 철도 교량 상판까지 관입됨으로써 수평판을 철도 교량 상판에 고정시키는 체결수단으로 이루어지는 횡방향지지블록을 제작하고, 횡방향지지블록의 설치 위치 및 개수를 결정하여, 상기 수직판의 외면이 상기 슬라이딩 궤도 판의 측면에 밀착되게 횡방향지지블록을 설치하는 단계로 이루어진다.

여기서 횡방향지지블록을 설치하는 단계는 횡방향지지블록의 설치 이전에 상기 수직판의 외면에 제4마찰저감부재를 부착하고, 슬라이딩 궤도 판의 측면에 제5마찰저감부재를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 바람직하게는 상기 횡방향지지블록을 설치하는 단계 이후에, 앵커볼트와 조립되는 볼트브라켓과, 볼트브라켓과 수직판 사이에 배치되는 압축스프링으로 이루어지는 블록밀착키트를 제작하여 상기 볼트브라켓을 앵커볼트와 조립하고 압축스프링을 볼트브라켓과 수직판 사이에 끼워 넣어 수직판을 횡방향지지블록의 측면으로 더욱 밀착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 철도 교량용 슬라이딩 궤도 및 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법에 의하면 레일이 부설되는 슬라이딩 궤도 판에 대한 철도 교량 상판의 신축에 의한 변위의 영향이 차단되면서도 슬라이딩 궤도 판의 횡방향 변형이 효과적으로 억제될 수 있으며, 교량 상판에도 손상이 최소화 될 수 있는 한편, 설치 비용이 최소화 될 수 있고, 미리 제작하여 현장에서 바로 조립 가능하므로 설치 시간과 노력이 최소화 되고, 필요시 손쉽게 유지 보수할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술인 등록특허공보 제10-0721609호에 개시된 '프리캐스트 슬래브 궤도용 프리캐스트 콘크리트 슬래브와 그의 수평 방향 지지구조 및 시공방법'의 일 실시예를 나타내는 도면,
도 2의 (a)는 종래의 직결식 콘크리트 궤도의 개념도이고, (b)는 본 발명에 의한 슬라이딩 궤도의 개념도,
도 3은 본 발명에 의한 슬라이딩 궤도의 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 슬라이딩 궤도의 일부를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 슬라이딩 궤도의 정단면도,
도 6 내지 도 9는 본 발명에 의한 슬라이딩 궤도의 다양한 실시예를 나타내는 개념도,
도 10은 횡방향지지블록의 사시도,
도 11a는 블록밀착키트의 사시도,
도 11b는 블록밀착키트가 설치된 횡방향지지블록의 측투시도,
도 11c는 이중 블록밀착키트의 사시도,
도 11d는 이중 블록밀착키트의 설치 상태를 나타내는 사시도,

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

먼저 본 발명의 전체 구성을 간략하게 소개한 다음, 각 구성의 작용과 유기적 연결관계를 상세하게 서술하기로 한다.
참고로, 본 발명은 하천의 양안에 일정 깊이만큼 굴착되어 조성되는 노반(5-1,5-2)과, 상기 양안을 연결시키는 교축방향을 따라 일정 간격마다 설치되는 교각(3-1,3-2)과, 교각(3-1,3-2) 사이 또는 노반(5-1,5-2)과 교각(3-1,3-2) 사이를 연결시키되 일단은 노반(5-1,5-2) 또는 교각(3-1,3-2) 상부에 고정되는 고정지점부로 형성되고 타단은 노반 또는 교각 상부로 하중이 지지되는 자유단인 이동지점부로 형성되는 교량 상판(4-21)을 포함하는 통상의 철도 교량에 있어서, 상기 교량 상판(4-21)의 상면에 설치되는 레일(13)과 레일(13)을 지지하는 구조물로 이루어지는 철도 교량용 궤도에 해당된다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 철도 교량용 슬라이딩 궤도(100)는 슬라이딩 궤도 판(10)과, 수평면 마찰 저감 층(20)과, 횡방향지지블록(30)으로 이루어진다.

여기서 슬라이딩 궤도 판(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 철도 교량의 교축 방향으로 길게 형성되는 콘크리트 슬래브로서 상부에 침목과 레일(13)이 부설되며 교량 상판(4-21)의 상부에 배치된다. 따라서 교량 상판(4-21)과 슬라이딩 궤도 판(10)은 서로 결합되지 않고 분리되며 그 결과 슬라이딩 궤도 판(10)은 교량 상판(4-21)에 대하여 가변 가능하다.

수평면 마찰 저감 층(20)은 슬라이딩 궤도 판(10)과 교량 상판(4-21) 사이에 배치되는 부재로서 슬라이딩 궤도 판(10)이 교량 상판(4-21)에 대하여 가변될 때 보다 원활하게 가변될 수 있게 교량 상판(4-21)과 슬라이딩 궤도 판(10) 사이의 마찰을 줄여주기 위해 배치되는 부재이다.

수평면 마찰 저감 층(20)은 세 개의 층으로 이루어지는데, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 교량 상판(4-21)에 부착되는 제1마찰저감부재(21)와, 슬라이딩 궤도 판(10)의 저면에 부착되는 제2마찰저감부재(23) 및 제1마찰저감부재(21)와 제2마찰저감부재(23) 사이에 배치되는 제3마찰저감부재(22)이다. 여기서 제1 내지 제3마찰저감부재(21,22,23)의 재질은 마찰 저감을 위한 것이라면 어떤 것이든 채택 가능하며, 본 발명의 실시예에서는 제1 및 제2마찰저감부재(21,23)는 부직포이고, 제3마찰저감부재(22)는 PE시트이다. 필요에 따라 제1 또는 제3마찰저감부재 중 하나를 생략하여 2개의 층으로 구성하는 것도 가능하다. (청구항 14에 '2개 이상의 층'으로 되어 있는 기재를 뒷받침함.)

횡방향지지블록(30)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 교량 상판(4-21)에 고정 부착되는 브라켓 형태의 부재로서 설치 위치는 슬라이딩 궤도 판(10)의 측면에 밀착되는 위치이다. 횡방향지지블록(30)은 강성부재로 이루어져서 슬라이딩 궤도 판(10)이 양 측 어느 한쪽으로 쏠리지 않도록 지지하는 작용을 하는 한편, 앵커로 고정되므로 교량 상판(4-21)을 다시 일부 해체하여 콘크리트를 타설할 필요 없이도 설치가 가능하여 교량 상판(4-21)에 손상이 없으며 보수 유지가 현저하게 용이해진다.

구체적으로 횡방향지지블록(30)은 도 10에 도시된 바와 같이 교량 상판(4-21)에의 고정을 위한 수평판(31)과, 횡방향지지블록(30)의 측면에의 밀착을 위한 수직판(32)이 일체로 형성되며, 수평판(31)과 수직판(32) 사이에 지지력 보강을 위한 보강판(33)이 하나 이상 형성된다.

이상에서 본 발명을 간략하게 설명하였으므로 이하에서는 각 구성의 작용과 구성간의 유기적 결합 관계에 의한 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명을 종래의 기술과 간략히 비교한 도면이 도 2에 도시되어 있다. 도 2에서 상부의 개념도는 종래 교량 상판(4-21)에서의 콘크리트 궤도 판이며, 하부의 개념도는 본 발명에 의한 슬라이딩 궤도 판(10)을 도시한 것이다.

종래의 콘크리트 궤도 판과 본 발명에서의 슬라이딩 궤도 판(10)의 결정적인 차이는 종래에는 교량 상판(4-21)과 거더(4-22)를 포함한 상부구조물(4-1)의 위에 놓이는 콘크리트 궤도의 열차 하중에 의한 변형 억제를 위하여 콘크리트 궤도를 이루는 슬라브 판을 교량 상판(4-21)에 견고하게 결합시키므로 교량 상판(4-21)의 신축에 의한 변형의 영향을 슬라브 판이 고스란히 받게 되지만, 본 발명에서는 슬라이딩 궤도 판(10)이 교량 상판(4-21)에 대하여 가변 가능하므로 교량 상판(4-21)의 신축에 의한 변형의 영향을 받지 않게 되는 것이다.

이때 교량 상판의 신축의 영향이 콘크리트 궤도로 전달되지 못하게 하면서도, 열차 하중에 의한 레일(13) 및 레일(13) 하부의 슬라브 판의 변형이나 이탈 방지를 위하여 본 발명에서는 슬라이딩 궤도 판(10)의 측면에 견고한 지지가 가능한 횡방향지지블록(30)을 두게 된다.

다만 슬라이딩 궤도 판(10)은 교량 상판(4-21)에 대하여 가변 가능하나, 슬라이딩 궤도 판(10)의 전 구간이 교량 상판(4-21)에 대하여 완전히 독립적으로 가변되는 것은 아니다. 왜냐하면 교량 상판(4-21)의 신축의 영향은 배재시키더라도 원래의 설치 위치에서 슬라이딩 궤도 판(10)이 벗어나지는 못하게 막아야 하기 때문이다.

따라서 도 6에 도시된 바와 같이 상기 고정지점부에 슬라이딩 궤도 판(10)의 저면의 일부가 교량 상판(4-21) 상부와 결합되는 제1앵커부(18)가 마련될 수 있다. 제1앵커부(18)의 설치 위치는 온도 신축에 대한 영향이 적은 상기 고정지점부에 설치된다.

그리고 슬라이딩 궤도 판(10)의 노반 쪽 단부에도 제1앵커부(18)와 동일하게 구성되어 슬라이딩 궤도 판(10) 단부와 노반을 고정 결합시키는 정착단부(17)가 형성된다. 또한 도 8에 도시된 바와 같이 슬라이딩 궤도 판(10)의 단절 구간이 형성되는 지점에서 대향되는 양 단부에는 슬라이딩 궤도 판(10)의 저면과 교량 상판(4-21)을 고정 결합하는 제2앵커부(19)가 형성될 수 있다.
참고로 도 6 및 도 7과 도 8 및 도 9의 비교에서 알 수 있는 바와 같이 제1앵커부(18)는 슬라이딩 궤도 판(10)의 양 단부 사이에 설치되는 앵커로 슬라이딩 궤도 판(10)이 상부 구조물(4-2)에 고정되는 부위를 지칭하고, 제2앵커부(19)는 슬라이딩 궤도 판(10)의 양 단부 자체에 설치되는 앵커로 슬라이딩 궤도 판(10)이 상부 구조물(4-2)에 고정되는 부위를 지칭하며, 정착단부(17)는 슬라이딩 궤도 판(10)의 양 단부 자체에 설치되는 앵커로 슬라이딩 궤도 판(10)이 노반(5-2)에 고정되는 부위를 지칭한다.

여기서 도 6 내지 도 9에서 교량 상판(4-21)과 거더(4-22)를 포함하는 상부구조물(4-2) 하단에 세모로 표시된 부위가 바로 슬라이딩 궤도 판(10)이 교량 상판(4-21)에 대하여 고정되는 고정지점부이며, 검은 동그라미로 표시된 부위는 슬라이딩 궤도 판(10)이 교량 상판(4-21)에 대하여 가변 가능한 이동지점부이다.

이때 도 6 내지 도 9에서 일관되게 표현된 가장 큰 특징은 검은 세모로 표시된 상기 고정지점부에서는 슬라이딩 궤도 판(10)이 단절될 수도 있고 계속 이어질 수도 있으나, 검은 동그라미로 표현된 상기 가변 가능한 이동지점부에서는 슬라이딩 궤도 판(10)은 반드시 단절되지 않고 연속되는 점이다.

왜냐하면, 교량 상판(4-21)이 온도 등의 영향으로 신축 변형이 발생될 때 슬라이딩 궤도 판(10)이 교량 상판(4-21)의 신축에 의한 영향을 덜 받기 위해서는 교량 상판(4-21)이 이동되는 지점에서 인접되는 구간의 슬라이딩 궤도 판(10)과 연결되는 경우에 슬라이딩 궤도 판(10)이 교량 상판(4-21)의 신축에 의한 변위에 더욱 저항할 수 있기 때문이다.

예를 들어 도 9에서 K로 표현된 제1앵커부(18)와 M으로 표현된 제2앵커부(19) 사이의 슬라이딩 궤도 판(10)의 경우 그 하부의 상부 구조물(4-2)에서의 교량 상판(4-21)이 온도에 의한 신축이 발생되는 경우에 왼쪽 상부 구조물(4-2)의 이동지점부가 이동되더라도 그 위의 슬라이딩 궤도 판(10)의 오른쪽 단부는 제2앵커부(19)에 의하여 교량 상판(4-21)의 신축의 영향을 받지 않을 수 있는 것이다.

그런데 종래의 교량 상판(4-21) 위에 구축되는 콘크리트 궤도 판을 교량 상판(4-21)에 견고하게 결합시키는 이유는 열차 하중에 의한 콘크리트 궤도 판의 종 방향과 횡 방향 변형을 억제시키기 위함이었다.

본 발명에서는 교량 상판(4-21)의 온도 변화에 의한 신축의 영향을 최대한 배제시키기 위하여 슬라이딩 궤도 판(10)이 교량 상판(4-21)에 대하여 가변 가능하게 설치되면서도 횡 방향 틀어짐을 억제시키기 위한 횡방향지지블록(30)이 설치된다.

특히 횡방향지지블록(30)은 교량 상판(4-21)에 별도로 콘크리트를 타설하여 구축하는 구조물이 아니라 앵커볼트(34)로 간단하게 설치할 수 있는 브라켓 형태를 취함으로써 교량 상판(4-21)에 대한 손상이 최대한 억제되면서도 유지 보수가 극히 용이하게 될 수 있다.

횡방향지지블록(30)을 교량 상판(4-21)에 콘크리트를 현장에서 타설하여 시공하는 경우에는 횡방향지지블록(30)의 설치 위치의 교량 상판(4-21)에 면 갈이를 한 다음 교량 상판(4-21)의 콘크리트를 해체하고 횡방향지지를 위한 블록 철근을 조립한 후 거푸집을 설치하여 콘크리트를 타설하는 과정이 필요하다.

이 경우 양생이 완료된 교량 상판(4-21)에서 횡방향지지블록(30) 설치 위치의 상면을 해체함으로써 교량 상판(4-21)과 횡방향지지블록(30)과의 접합면은 신구 콘크리트 접합부가 되어 교량 상판(4-21)에 균열을 유발할 수 있어 교량 상판(4-21)의 내구성 저하의 원인이 될 수 있다. 또한 횡방향지지블록(30)의 파손에 의한 유지 보수가 필요할 경우 횡방향지지블록(30)을 전부 해체하고 다시 현장에서 시공하는 절차를 거쳐야 하므로 막대한 시간과 노력이 소요되는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 횡방향지지블록(30)을 현장에서 시공하여야 하는 콘크리트 구조물이 아닌 이미 공장에서 제작 완료된 브라켓 형태로 대체함으로써 현장 시공의 용이함은 물론 교량 상판(4-21)에 대한 손상도 최대한 배체될 수 있는 한편 유지보수가 필요한 경우 횡방향지지블록(30)을 간단하게 분리시킴으로써 유지 보수 작업이 극히 용이하게 될 수 있다. 또한 유지보수 작업 중에 노선을 차단시킬 필요가 없게 되는 장점이 있다.

본 발명에 의한 횡방향지지블록(30)은 도 10에 도시된 바와 같이 강성부재로 이루어지는 수평판(31)과, 수직판(32)과, 보강판(33)과, 앵커볼트(34)로 이루어진다. 수평판(31)은 교량 상판(4-21)에의 고정을 위하여 마련되는 것으로서 교량 상판(4-21)에의 고정을 위한 장공(35)이 형성된다. 장공(35)은 교축방향에 직각인 방향으로 길게 형성이 되어 설치오차가 흡수될 수 있다. 장공(35)에는 앵커 볼트(34)가 조립되며, 장공(35) 형태를 취함으로써 횡방향의 과도한 응력으로 인한 슬라이딩 궤도 판(10) 또는 횡방향지지블록(30)의 파손을 방지시키기 위함이다.

이때 앵커볼트(34)를 장공(35)에 설치한 후 장공(35)의 비어 있는 부위에는 모르타르를 채워서 전단력에 대한 저항이 견고해지게 할 수 있다.

수직판(32)은 슬라이딩 궤도 판(10)의 측면에 밀착되는 부위이며 수평판(31)과 일체로 형성된다. 보강판(33)은 도 10에 도시된 바와 같이 수평판(31)과 수직판(32)을 연결하는 판으로서 수직판(32)의 직립을 유지시켜 주는 작용을 한다.

그리고 앵커볼트(34)는 바람직하게는 도 10에 도시된 바와 같이 수평판(31)에 두 개 이상 설치될 수 있으며 설치 위치는 두 개 이상의 앵커볼트(34)가 교축 방향으로 나란하게 병렬로 배열된다. 앵커볼트(35)가 하나만 설치될 경우에는 앵커볼트(34)를 축으로 하여 횡방향지지블록(30)이 틀어질 수 있으나 앵커볼트(34)가 두 개 이상 병렬로 설치되면 횡방향지지블록(30)의 각도가 틀어지지 않게 되며 보다 견고하게 위치가 유지될 수 있다.

앵커볼트(34)의 형상, 개수 및 간격은 수평판(31)의 형상과 교량 상판에 매립된 철근 간격 등을 고려하여 결정하고 이로부터 하나의 횡방향지지블록(30)으로 버틸 수 있는 설계 전단 저항력을 산정한다.

설계시 고려되는 슬라이딩 궤도 판(10)으로부터 횡방향지지블록(30)에 가해지는 횡방향 하중은 4가지이다. 첫째는 열차의 사행동에 따른 사행하중(nosing force)이고 , 둘째는 열차에 가해지는 횡방향 풍압에 의한 풍하중이며, 셋째는 곡선 구간에는 여기에 더하여 열차의 원심하중(centrifugal force)이고, 넷째는 곡선 구간에서 레일(13)의 온도 변화에 따른 온도 하중이다. 직선 구간의 경우에는 사행하중과 풍하중에 대하여 횡방향지지블록(30)의 간격에 따른 전단하중을 계산하여 횡방향지지블록(30)의 적정 간격을 결정하며, 곡선 구간의 경우에는 열차의 주행 속도에 따른 원심하중과 레일(13)의 온도 하중을 추가적으로 고려하여 횡방향지지블록(30)의 간격을 결정한다.

앵커볼트(34)는 공지된 콘크리트용 후 설치 앵커를 사용하며 확장형 기계식 앵커와 접착식 앵커 등과 같은 다양한 형태 중에서 선택하여 적용한다. 앵커볼트(34) 설치 전에는 바닥판의 철근 위치를 탐상하여 기존 바닥판의 철근에 간섭되지 않는 위치에 앵커 홀을 천공한 후 앵커를 삽입하여 설치한다. 2개 이상의 앵커볼트(34)를 하나의 횡방향지지블록(30)에 설치할 경우 앵커볼트(34) 사이의 간격은 바닥판 철근 간격과 동일하게 선택하면 1회의 철근 탐상만으로 앵커볼트(34) 설치 위치를 손쉽게 파악할 수 있다. 일반적으로 교량 바닥판 철근 간격은 150mm 또는 200mm를 사용하므로, 이와 동일하게 앵커볼트(34) 간격을 설정하는 것이 바람직하다.

또한 횡방향지지블록(30)의 수직판(32)과 슬라이딩 궤도 판(10)의 측면 사이에는 수평면 마찰 저감 층(20)과 동일한 수직면 마찰 저감 층(40)이 배치될 수 있다.

수직면 마찰 저감 층(40)은 도 10에 도시된 바와 같이 수직판(32)에 부착되는 제4마찰저감부재(41)와 슬라이딩 궤도 판(10)의 측면에 부착되는 제5마찰저감부재(미도시)로 이루어진다.

여기서 제4 및 제5마찰저감부재의 재질은 마찰 저감을 위한 것이라면 어떤 것이든 채택 가능하며, 본 발명의 실시예에서는 앞서의 수평면 마찰 저감 층(20)과 마찬가지로 제4 및 제5마찰저감부재 중 하나는 PE시트이고 나머지 하나는 부직포가 채택된다. 제4 및 제5 마찰저감부재 중 하나만을 설치하여도 저마찰성능이 보장된다면, 둘 중 하나만 설치할 수도 있다.

이 경우 수직판(32)에 부착되는 제4마찰저감부재(41)는 도 10에 도시된 바와 같이 수직판(32)의 측면에 측면볼트(43)로 고정하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 슬라이딩 궤도 판(10)의 측면과 수직판(32) 간의 독립된 가변에 의하여 제3마찰저감부재(41)인 PE 시트 또는 부직포가 이탈될 수 있기 때문이다.

이때 도 10에서와 같이 측면 브라켓(42)을 설치함으로써 제4마찰저감부재(41)의 고정이 더욱 튼튼하게 이루어질 수 있다. 또한 도 10에서와 같이 수직판(32)의 양 측 모서리는 곡면으로 형성됨이 바람직하다. 왜냐하면 제4마찰저감부재(41)가 고정되는 수직판(32)의 측면과 제4마찰저감부재(41)가 제5마찰저감부재(미도시)와 접하는 수직판(32)의 정면 사이가 급격하게 꺾일 경우 발생될 수 있는 제4마찰저감부재(41)의 찢김이나 손상을 방지시키기 위해서이다.

그런데, 횡방향지지블록(30)을 교량 상판(4-21)에 고정시키는 앵커볼트(34)는 장공(35)에 삽입 된 상태이므로 시간 경과에 따라 수직판(32)이 슬라이딩 궤도 판(10)에 의하여 측면으로 조금씩 밀릴 수 있다. 그 결과 슬라이딩 궤도 판(10)의 상부에 부설된 레일(13)도 횡방향으로 틀어질 수 있다.

이러한 시간 경과에 따른 밀림 현상은 주기적인 횡방향지지블록(30)의 유지 보수를 통하여 어느 정도 방지가 가능하나, 보다 더욱 철저한 방지를 위하여 장공(35)에 의한 횡방향지지블록(30)의 밀림을 억제시킬 수 있는 블록밀착키트(37)를 추가적으로 설치할 수 있다.

블록밀착키트(37)에 관한 도면이 도 11a 내지 도 11d에 도시되어 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이 앵커볼트(34)가 삽입 가능한 중공의 원통형상의 볼트브라켓(371)과, 볼트브라켓(371)과 수직판(32)의 내면 사이에 배치되는 압축스프링(375)으로 이루어진다. 이때 압축스프링(375)과 고정결합되는 압착판(377)이 압축스프링(375)과 수직판(32)의 내면 사이에 배치될 수 있다.

압축스프링(375)은 지속적으로 탄성력을 작용하여 앵커볼트(34)와 수직판(32) 내면 사이를 팽창시키므로 열차의 하중이 지속적으로 가해지면서 시간이 경과되더라도 횡방향지지블록(30)이 슬라이딩 궤도 판(10)의 측면으로 밀려남을 방지시켜 주면서도 탄성력의 특성상 슬라이딩 궤도 판(10)에 손상을 가하지는 않으면서 슬라이딩 궤도 판(10)의 위치를 유지시켜 주게 된다.

이때 앵커볼트(34)가 하나의 횡방향지지블록(30)에 둘 이상 설치되는 것에 대응되게 블록밀착키트(37)도 각각의 앵커볼트(34) 마다 구비될 수 있으며, 이 경우 블록밀착키트(37) 간을 연결시키는 연결암(378)이 볼트브라켓(371) 간을 연결시킬 수 있다. 여기서 연결암(378)의 형상은 도 11d에 도시된 바와 같이 블록밀착키트(37)와 연결암(378) 사이 공간에 앵커볼트(34) 사이에 설치되는 보강판(33)이 삽입가능한 공간이 제공되는 형상으로 형성된다.

이렇게 블록밀착키트(37)가 설치됨으로써 유지보수가 간편한 횡방향지지블록(30)은 유지 보수의 횟수가 더욱 줄어듦으로써 유지보수에 필요한 비용과 인력 및 시간의 노력이 대폭 절감되면서도 슬라이딩 궤도 판(10)의 틀어짐은 방지되어 궁극적으로 열차 레일(13)은 교량 상판(4-21)의 신축 영향을 받지 않으면서도 교축 방향의 직선성이 안정적으로 유지될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 철도 교량용 슬라이딩 궤도(100)의 시공방법을 간략하게 설명하기로 한다.

슬라이딩 궤도의 시공방법은 교량을 시공하는 단계(S1)과, 교량 상판(4-21)에 콘크리트를 타설하면서 교량 상판(4-21)의 상면에 교면 평탄화 작업을 실시하는 단계(S2)와, 교량 상판(4-21)의 상부에 마찰저감부재(20)를 부착하는 단계(S3)와, 콘크리트 슬래브의 철근망을 조립하고, 콘크리트를 타설하여 콘크리트 슬래브를 제작한 후, 콘크리트 슬래브 상면에 레일체결장치 및 레일(13)을 부설하여 슬라이딩 궤도판을 시공하는 단계(S4)와, 수평판(31)과, 수평판(31)과 일체로 형성되는 수직판(32)과, 수평판(31)과 수직판(32)을 경사지게 연결시키는 보강판(33)과, 수평판(31)을 상면으로부터 관통하여 교량 상판(4-21)까지 관입됨으로써 수평판(31)을 교량 상판(4-21)에 고정시키는 체결수단으로 이루어지는 횡방향지지블록(30)을 제작하고, 횡방향지지블록(30)의 설치 위치 및 개수를 결정하여, 상기 수직판(32)의 외면이 상기 슬라이딩 궤도판의 측면에 밀착되게 횡방향지지블록(30)을 설치하는 단계(S5)로 이루어진다.

이때 횡방향지지블록(30)을 설치하는 단계(S5)는 횡방향지지블록(30)의 설치 이전에 수직판(32)의 외면에 제4마찰저감부재를 부착하고, 슬라이딩 궤도판의 측면에 제5마찰저감부재를 부착하는 단계(S6)를 더 포함할 수 있다.

그리고 횡방향지지블록(30)을 설치하는 단계(S5) 이후에, 앵커볼트와 조립되는 볼트브라켓(371)과, 볼트브라켓(371)과 수직판(32) 사이에 배치되는 압축스프링(375)으로 이루어지는 블록밀착키트(37)를 제작하여 볼트브라켓(371)을 앵커볼트(34)와 조립하고 압축스프링(375)을 볼트브라켓(371)과 수직판(32) 사이에 끼워 넣어 수직판(32)을 횡방향지지블록(30)의 측면으로 더욱 밀착시키는 단계(S7)를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1: 종래의 콘크리트 궤도 3-1,3-2: 교각
4-1,4-2: 상부구조물 4-21: 교량 상판
4-22: 거더 5-1,5-2: 노반
10: 슬라이딩 궤도 판 11: 콘크리트 슬래브
12: 침목 13: 레일
15: 장홈 17: 정착단부
18: 제1관입부 19: 제2관입부
20: 수평면 마찰 저감 층 21: 제1마찰저감부재
22: 제3마찰저감부재 23: 제2마찰저감부재
30: 횡방향지지블록 31: 수평판
32: 수직판 33: 보강판
34: 앵커볼트 35: 장공
37: 블록밀착키트 40: 수직면 마찰 저감 층
41: 제4마찰저감부재 42: 측면브라켓
43: 측면볼트 50: 횡 변형 억제 돌기
100: 철도 교량용 슬라이딩 궤도 371: 볼트브라켓
373: 볼트공 375: 압축스프링
377: 압착판 378: 연결암

Claims (17)

1. 하천의 양안에 일정 깊이만큼 굴착되어 조성되는 노반과, 상기 양안을 연결시키는 교축방향을 따라 일정 간격마다 설치되는 교각과, 교각 사이 또는 노반과 교각 사이를 연결시키되 일단은 노반 또는 교각 상부에 고정되는 고정지점부로 형성되고 타단은 노반 또는 교각 상부로 하중이 지지되는 자유단인 이동지점부로 형성되는 교량 상판을 포함하는 철도 교량에 있어서, 상기 교량 상판의 상면에 설치되는 레일과 레일을 지지하는 구조물로 이루어지는 철도 교량용 궤도로서,
   상기 교량 상판의 상면에 설치되는 콘크리트 슬래브와, 콘크리트 슬래브 상면에 설치되는 레일로 이루어지며, 교량 상판에 대하여 교축방향으로 가변 가능한 슬라이딩 궤도 판과;
   상기 교량 상판의 상면에 부착되는 제1마찰저감부재, 상기 슬라이딩 궤도 판 저면에 부착되는 제2마찰저감부재와, 제1마찰저감부재 및 제2마찰저감부재 사이에 배치되는 제3마찰저감부재로 이루어지는 마찰 저감 층과;
   상기 슬라이딩 궤도 판의 양 측면에 밀착되는 수직판과, 수직판과 일체로 수평방향으로 절곡되어 형성되는 수평판과, 수평판의 측면과 수직판의 측면을 경사지게 연결시키는 보강판과, 수평판에 교축 직각방향으로 둘 이상이 병렬로 형성되는 장공에 삽입되어 상기 교량 상판까지 관입됨으로써 수평판을 교량 상판에 고정시키는 앵커볼트와, 앵커볼트와 조립되는 볼트브라켓과, 볼트브라켓과 수직판 사이에 배치되는 압축스프링으로 이루어지는 블록밀착키트로 이루어지는 횡방향지지블록;으로 구성되되,
   상기 장공 간의 거리는 교량 상판에 매립된 교축직각 방향의 철근 간의 간격과 일치되는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 슬라이딩 궤도 판은 고정지점부에서 상기 교량 상판과 고정되는 제1앵커부가 형성되어 교량 상판과 결합되는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
4. 제1항에 있어서,
   상기 슬라이딩 궤도 판은 단절 구간이 형성되며, 단절 구간에서 대향되는 양 단부는 저면의 일부가 교량 상판과 고정되는 제2앵커부가 형성되어 교량 상판과 결합되는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
5. 제1항에 있어서,
   상기 마찰 저감 층에서 제1마찰저감부재와 제2마찰저감부재는 부직포이고, 제3마찰저감부재는 PE 시트인 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 수직판의 외면과 슬라이딩 궤도 판의 측면이 밀착되는 지점에서 상기 수직판에 부착되는 제4마찰저감부재와, 슬라이딩 궤도 판의 측면에 부착되는 제5마찰저감부재로 이루어지는 수직면 마찰 저감 층; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
9. 제8항에 있어서,
   제4마찰저감부재는 상기 수직판의 외면으로부터 수직판의 양 측면으로 연장되어 부착되는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
10. 제9항에 있어서,
    제4마찰저감부재는 상기 수직판의 측면에서 제4마찰저감부재와 수직판의 측면을 동시에 관통하는 체결부재로 수직판에 부착되는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
11. 제9항에 있어서,
    상기 수직판의 양 측 모서리는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    두 개의 상기 블록밀착키트를 연결시키는 연결암이 구비되어 연결암의 양 단부가 상기 볼트브라켓에 각각 일체로 결합되되, 연결암은 연결암 및 연결암으로 연결되는 두 개의 블록밀착키트 사이에 상기 보강판의 수평 길이가 내포될 수 있게 한 번 이상 절곡되며, 연결암으로 연결되는 두 개의 상기 블록밀착키트의 간격은 철도 교량 상판에 매립된 교축직각 방향의 철근 간의 간격과 일치되는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도.
14. 하천의 양안에 일정 깊이만큼 굴착되어 조성되는 노반과, 상기 양안을 연결시키는 교축방향을 따라 일정 간격마다 설치되는 교각과, 교각 사이 또는 노반과 교각 사이를 연결시키되 일단은 노반 또는 교각 상부에 고정되는 고정지점부로 형성되고 타단은 노반 또는 교각 상부로 하중이 지지되는 자유단으로 형성되는 교량 상판을 포함하는 철도 교량에 있어서, 상기 교량 상판의 상면에 설치되는 레일과 레일을 지지하는 구조물로 이루어지는 철도 교량용 궤도를 시공하는 방법으로서,
    상기 노반을 굴착하고, 교각을 시공하는 단계;
    상기 교각 상부에 교량 상판을 시공하면서 교량 상판 시공을 위한 콘크리트 타설 과정에서 교량 상판의 상면에 교면 평탄화 작업을 실시하는 단계;
    상기 교량 상판의 상부에 2개 이상의 층으로 이루어지는 마찰저감부재를 배치하여 마찰 저감 층을 형성하는 단계;
    콘크리트 슬래브의 거푸집과 철근망을 조립하고, 콘크리트를 타설하여 콘크리트 슬래브를 제작한 후, 콘크리트 슬래브 상면에 레일체결장치 및 레일을 부설하여 슬라이딩 궤도 판을 시공하는 단계;
    수평판과, 수평판과 일체로 형성되는 수직판과, 수평판과 수직판을 경사지게 연결시키는 보강판과, 수평판을 상면으로부터 관통하여 상기 교량 상판까지 관입됨으로써 수평판을 교량 상판에 고정시키는 체결수단으로 이루어지는 횡방향지지블록을 제작하고, 횡방향지지블록의 설치 위치 및 개수를 결정하여, 상기 수직판의 외면이 상기 슬라이딩 궤도 판의 측면에 밀착되게 횡방향지지블록을 설치하는 단계; 및,
    앵커볼트와 조립되는 볼트브라켓과, 볼트브라켓과 수직판 사이에 배치되는 압축스프링으로 이루어지는 블록밀착키트를 제작하여 상기 볼트브라켓을 앵커볼트와 조립하고 압축스프링을 볼트브라켓과 수직판 사이에 끼워 넣어 수직판을 횡방향지지블록의 측면으로 더욱 밀착시키는 단계;로 구성되는 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법.
15. 제14항에 있어서,
    횡방향지지블록을 설치하는 단계는 횡방향지지블록의 설치 이전에 상기 수직판의 외면에 제4마찰저감부재를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법.
16. 제15항에 있어서,
    횡방향지지블록을 설치하는 단계는 슬라이딩 궤도 판의 측면에 제5마찰저감부재를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 교량용 슬라이딩 궤도 시공방법.
17. 삭제

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