KR101977110B1 - 부유식 교량 구조 - Google Patents

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KR101977110B1
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서승일
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 부유식 교량 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부유식 교량을 지지하기 위해 해저면에 연결 설치되는 케이블의 장력과는 상관없이 교량 본체가 수면 높이에 따라 상,하로 이동 가능하도록 구성되어 수면의 높이 변화에 따른 케이블의 파손을 방지할 수 있도록 함과 동시에 교량 본체에 다수의 부유식 지지부재를 연결 설치하여 해저면의 지형 변화가 발생되더라도 교량 본체의 구조적 안정성을 유지할 수 있도록 하는 부유식 교량 구조에 관한 것이다.
본 발명은 부유식 교량 구조에 있어서, 부력에 의해 수면 위에 떠 있도록 설치되는 교량 본체와, 상기 교량 본체의 양측 가장자리 부분에 서로 일정거리 이격되도록 관통 설치되어 교량 본체의 상,하 이동을 가이드하는 다수 개의 가이드부재와, 상기 가이드부재의 하단부와 해저면 사이에 연결 설치되는 케이블 및 상기 교량 본체의 상면과 가이드부재의 상단 사이에 삽입 설치되는 지지스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

부유식 교량 구조 {Floating bridge structure}
본 발명은 부유식 교량 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부유식 교량을 지지하기 위해 해저면에 연결 설치되는 케이블의 장력과는 상관없이 교량 본체가 수면 높이에 따라 상,하로 이동 가능하도록 구성되어 수면의 높이 변화에 따른 케이블의 파손을 방지할 수 있도록 함과 동시에 교량 본체에 다수의 부유식 지지부재를 연결 설치하여 해저면의 지형 변화가 발생되더라도 교량 본체의 구조적 안정성을 유지할 수 있도록 하는 부유식 교량 구조에 관한 것이다.
국토가 협소하고 인구가 많은 우리나라에서는 해양 공간도 국토의 연장선 상에서 활용할 필요가 있다. 이미 매립 등에 의한 해안 개발은 여러 곳에서 행해지고 있으나, 환경적으로 많은 문제를 야기시키고 있고, 수심이 비교적 깊은 해안의 경우에는 경제적으로도 문제가 되고 있다.
이러한 매립에 의한 환경문제를 발생시키지 않으면서도 해양 공간을 이용할 수 있는 한 방편으로, 부유식 구조물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이러한 부유식 구조물은 선박과 마찬가지로 부력에 의해 구조물의 자중을 버티어내는 형태로 해저지반에 본체를 직접 설치하지 않는다.
상기와 같은 부유식 구조물의 일례로 부유식 교량을 들 수 있는데, 부유식 교량은 일반적으로 교량 본체를 해저면에 고정 설치된 케이블과 연결하여 교량 본체가 부력에 의해 해수면 상에 떠있는 상태가 되도록 설치된다.
그에 따라 상기 부유식 교량은 수직 방향으로의 동요는 허용되지만, 수평 방향으로의 동요는 계류장치 등에 의해 억제되도록 구성되어 있다.
이러한 부유식 교량과 관련된 기술로, 대한민국 등록특허공보 제10-0993631호에는 부유식 교량 구조가 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 내부에 부력 공간이 형성되어 해상에 부상 설치되고, 상부면에는 차량이 통행하는 도로면(15)이 형성된 본체부(10); 상기 본체부(10)를 해저에 고정하여 파도에 의한 밀림을 방지하는 계류부(30); 상기 본체부(10)의 상부 측에서 차량이 통행할 수 있는 터널을 내부에 형성하면서 상기 본체부(10) 상부를 덮어서 외부로부터 상기 도로면(15)에 물이 유입되는 것을 방지하는 차수 커버(40); 및 상기 차수 커버(40)의 외측에 위치되어 상기 차수 커버 (40)측으로 유입하는 파도를 파쇄하여 충격을 분산시키는 쇄파 커버(60);를 포함하여 해상 파고(波高)에 영향을 받지 않고 차량이 통행할 수 있도록 구성된 것에 그 특징이 있다.
이때, 상기 계류부(30)는 통상적인 케이블(32)을 이용하는 것으로서, 본체부(10)의 하부에 복수의 케이블(32)을 연결하고, 케이블(32)의 끝단을 해저에 고정 설치된 앵커(earth anchor)(35)에 고정하여 파도에 의한 밀림을 방지하도록 구성되어 있다.
즉, 종래의 부유식 교량 구조는 일반적으로 해저면에 고정 설치된 앵커(35)와의 사이에 연결 설치되는 복수의 케이블(32)에 의해 지지되는데, 부유식 교량이 설치되는 해수면은 파도, 바람 및 조석 현상 등에 의해 수시로 높이가 변경되어 교량 본체가 해수면의 높이에 따라 상,하 방향으로 요동 또는 이동하게 되고, 이러한 상,하 방향으로의 요동 또는 이동이 심할 경우, 교량 상부를 주행하는 차량의 주행안정성에 문제가 발생될 뿐만 아니라, 교량 본체와 해저면 사이에 연결 설치된 케이블(32)이 손상되거나 절단되는 등의 현상이 발생될 수 있는 위험이 있다.
또한, 종래와 같이 교량 본체가 케이블(32)에 의해서만 해저면에 고정되는 경우, 지진 등의 발생에 의해 해저면이 흔들리거나 지형 변형이 발생되면, 해저면에 고정된 케이블의 장력에 의해 교량 본체가 불안정하게 되는 문제점도 있었다.
따라서, 파도, 바람 및 조석 현상 등에 의한 해수면의 요동이나 높이 변경시 및 지진 등의 발생에 의한 해저면의 지형 변형시 교량 본체의 상,하 방향으로의 요동을 최소화시킬 수 있도록 함과 동시에 교량 본체의 상,하 방향으로의 이동에 의한 케이블의 손상을 방지할 수 있도록 하는 구조가 필요한 실정이다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-0993631호(2010. 11. 11. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 부유식 교량을 지지하기 위해 해저면에 연결 설치되는 케이블의 장력과는 상관없이 교량 본체가 수면 높이에 따라 상,하로 이동 가능하도록 함으로써 수면의 높이 변화에 따른 교량 본체의 상,하 요동을 최소화함과 동시에 케이블의 파손을 방지할 수 있도록 하는 부유식 교량 구조를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 교량 본체에 다수의 부유식 지지부재를 연결 설치하여 지진 등의 발생에 의해 해저면이 흔들리거나 해저면 지형에 변화가 발생되어 교량 본체의 구조 안정성이 저해되는 경우 지지부재에 의해 교량 본체의 구조 안정성을 유지할 수 있도록 하는 부유식 교량 구조를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
부유식 교량 구조에 있어서, 부력에 의해 수면 위에 떠 있도록 설치되는 교량 본체와, 상기 교량 본체의 양측 가장자리 부분에 서로 일정거리 이격되도록 관통 설치되어 교량 본체의 상,하 이동을 가이드하는 다수 개의 가이드부재와, 상기 가이드부재의 하단부와 해저면 사이에 연결 설치되는 케이블 및 상기 교량 본체의 상면과 가이드부재의 상단 사이에 삽입 설치되는 지지스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 교량 본체의 양측 가장자리 부분에는 가이드부재가 관통 설치되는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내측에는 파이프 형상의 보강부재가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드부재의 상단과, 교량 본체의 상면에는 지지스프링의 양측 단부를 고정시킬 수 있도록 하는 스프링 고정구가 각각 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 교량 본체의 좌,우 양측에는 다수 개의 제1 및 제2부유식 지지부재가 일정 간격으로 연결 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 서로 대응되는 위치에 설치된 상기 제1 및 제2부유식 지지부재의 사이에는 '┏┓'형상의 연결프레임이 연결 설치되고, 상기 연결프레임과 교량 본체의 양측 단부 사이에는 고정와이어가 각각 연결 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 부유식 교량을 지지하기 위해 해저면에 연결 설치되는 케이블의 장력과는 상관없이 교량 본체가 수면 높이에 따라 상,하로 이동 가능하도록 함으로써 수면의 높이 변화에 따른 교량 본체의 상,하 요동을 최소화함과 동시에 수면 높이 변화에 따른 케이블의 파손을 방지할 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 교량 본체에 다수의 부유식 지지부재를 연결 설치하여 지진 등의 발생에 의해 해저면이 흔들리거나 해저면 지형에 변화가 발생되어 교량 본체의 구조 안정성이 저해되는 경우 지지부재에 의해 교량 본체의 구조 안정성을 유지할 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
도 1은 종래의 부유식 교량 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 부유식 교량 구조의 일실시예를 나타낸 단면도.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 부분 확대 단면도.
도 4는 도 2에 나타낸 본 발명의 부분 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 부유식 교량 구조의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 6은 도 5에 나타낸 본 발명의 부분 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 부유식 교량 구조의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 부유식 교량 구조의 일실시예를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 부분 확대 단면도이며, 도 4는 도 2에 나타낸 본 발명의 부분 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 부유식 교량 구조의 다른 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에 나타낸 본 발명의 부분 사시도이다.
본 발명은 부유식 교량(100)을 지지하기 위해 해저면에 연결 설치되는 케이블(130)의 장력과는 상관없이 교량 본체(110)가 수면 높이에 따라 상,하로 이동 가능하도록 구성되어 수면의 높이 변화에 따른 케이블(130)의 파손을 방지할 수 있도록 함과 동시에 교량 본체(110)에 다수의 부유식 지지부재(170)를 연결 설치하여 해저면의 지형 변화가 발생되더라도 교량 본체(110)의 구조적 안정성을 유지할 수 있도록 하는 부유식 교량 구조에 관한 것으로, 그 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 교량 본체(110), 가이드부재(120), 케이블(130) 및 지지스프링(140)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 교량 본체(110)는 부력에 의해 하천, 호수, 바다 등의 수면에 부상하도록 설치되는 것으로, 교량 본체(110)의 상면에는 차량 등의 교통수단이 주행할 수 있도록 하는 도로면이 형성된다.
일반적으로, 상기 교량 본체(110)는 설치의 편리성 및 물의 흐름에 의한 흔들림 감소 등의 목적으로 다수 개의 단위체들로 나뉘어 설치된 후 서로 결합되는데, 이와 같은 내용은 본 발명에서 청구하고자 하는 바가 아니므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 교량 본체(110)의 양측 단부에는 다수 개의 관통홀(112)이 교량 본체(110)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 형성되는데, 상기 관통홀(112)은 후술할 가이드부재(120)가 삽입 설치될 수 있도록 하는 통로 역할을 하게 된다.
다음, 상기 가이드부재(120)는 교량 본체(110)의 양측 가장자리 부분에 서로 일정거리 이격되도록 관통 설치되어 교량 본체(110)의 상,하 이동을 가이드하는 역할을 하는 것이다.
즉, 상기 가이드부재(120)는 교량 본체(110)에 형성된 관통홀(112)을 통해 교량 본체(110)에 수직 방향으로 관통되도록 설치되는 것으로, 그 높이 즉, 길이가 교량 본체(110)의 두께보다 크게 형성되어 교량 본체(110)의 수평 방향으로의 이동을 제한함과 동시에 교량 본체(110)가 수면 높이에 따라 상,하로 이동하는 것을 가이드하도록 구성된 것이다.
이때, 상기 가이드부재(120)의 높이는 부유식 교량(100)이 설치되는 지역의 평균 수면 높이 변화를 고려하여 결정될 수 있으며, 상기 가이드부재(120)의 상,하 단부에는 플랜지(122)가 형성되어 교량 본체(110)가 가이드부재(120)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 이루어져 있다.
한편, 상기 가이드부재(120)가 삽입되는 교량 본체(110)의 관통홀(112) 내측에는 보강부재(150)가 삽입 설치될 수 있는데, 상기 보강부재(150)는 중공의 원통 형상, 즉 파이프 형상으로 이루어져 가이드부재(120) 또는 교량 본체(110)의 파손을 방지하는 역할을 하는 것이다.
즉, 상기 교량 본체(110)는 수면 높이 변화에 의해 상,하 방향으로만 이동하는 것이 아니라, 물살에 의해 좌,우 방향으로의 흔들림이나 비틀림 등이 복합적으로 동시에 작용하게 되므로 교량 본체(110)가 가이드부재(120)를 따라 상,하 방향으로 이동하는 경우, 동시에 작용하는 측방향 하중에 의해 교량 본체(110)의 관통홀(112)과 가이드부재(120) 사이의 마찰이 심하게 발생될 수 있고, 그에 따라 교량 본체(110) 또는 가이드부재(120)가 파손될 우려가 있으므로, 상기 관통홀(112)의 내측에 파이프 형상의 보강부재(150)를 삽입 설치함으로써 관통홀(112)과 가이드부재(120) 사이의 마찰에 의한 교량 본체(110) 또는 가이드부재(120)의 파손을 방지할 수 있도록 구성된 것이다.
다음, 상기 케이블(130)은 해저면에 고정 설치되어 부유식 교량(100)을 지지하는 역할을 하는 것으로, 종래의 부유식 교량(100)에 설치되는 케이블(130)과는 달리 해저면과 가이드부재(120)의 사이에 연결 설치된다.
즉, 종래의 경우 케이블(130)의 상단부가 교량 본체(110)에 직접 연결 설치되어 부유식 교량(100)이 설치된 지역의 수면 높이 변화가 큰 경우, 케이블(130)이 장력을 버티지 못하게 되어 파손되는 등의 문제가 발생될 위험이 있는 것임에 비해, 본 발명에서는 케이블(130)의 상단부를 교량 본체(110)가 아닌 가이드부재(120)의 하단부에 결합시킴으로써 케이블(130)이 가이드부재(120)를 통해 교량 본체(110)를 간접적으로 지지하도록 구성된 것이다.
따라서, 부유식 교량(100)이 설치된 지역의 수면에 높이 변화가 생기는 경우, 교량 본체(110)는 케이블(130)에 의한 직접적인 제한 없이 부력에 의해 가이드부재(120)를 따라 승강하게 되므로, 수면 높이 변화에 의해 케이블(130)이 손상 또는 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 케이블(130)은 해저면 및 가이드부재(120)의 하단에 직접 연결 설치될 수도 있으나, 케이블(130)을 결합시키기 위한 별도의 고정구를 해저면 및 가이드부재(120)의 하단부에 추가적으로 설치할 수도 있음은 물론이다.
다음, 상기 지지스프링(140)은 교량 본체(110)의 상면과, 가이드부재(120)의 상단 사이에 삽입 설치되는 것으로, 교량 본체(110)가 가이드부재(120)에 의해 지지될 수 있도록 함과 동시에 수면 높이 변화에 따른 교량 본체(110)의 급격한 상,하 이동을 방지하여 교량 본체(110)에 가해지는 충격을 흡수하는 역할을 하는 것이다.
이때, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 지지스프링(140)이 설치되는 가이드부재(120)의 상단과 교량 본체(110)의 상면에는 각각 스프링 고정구(160)가 설치될 수 있는데, 상기 스프링 고정구(160)는 지지스프링(140)의 양측 단부를 고정시킴으로써 교량 본체(110)의 상,하 방향으로의 이동에 따른 지지스프링(140)의 승강 구동을 보다 견고하게 지지하는 역할을 하는 것이다.
또한, 상기 스프링 고정구(160)에 의해 지지스프링(140)의 양측 단부를 고정시키는 경우 상기 지지스프링(140)이 토션바와 같은 역할도 하게 되어 물살에 의해 교량 본체(110)가 좌,우 방향으로 흔들리는 것을 방지할 수 있게 된다.
즉, 상기 지지스프링(140)의 양측 단부가 고정되는 경우 물살에 의해 교량 본체(110)에 수평 방향으로 가해지는 힘이 지지스프링(140)에 의해 어느 정도 흡수되므로, 교량 본체(110)의 좌,우 방향으로의 흔들림을 줄일 수 있게 되고, 그에 따라 교량 본체(110)의 상부를 주행하는 차량의 주행안정성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 부유식 교량 구조의 다른 실시예에 의하면, 상기 교량 본체(110)의 좌,우 양측에 다수 개의 부유식 지지부재(170)가 설치될 수 있는데, 상기 부유식 지지부재(170)는 물살의 흐름 또는 해저면의 흔들림이나 지형 변화에 따른 교량 본체(110)의 흔들림을 줄이는 역할을 하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 부유식 교량 구조의 교량 본체(110)는 전술한 바와 같이, 케이블(130)에 의해 직접적으로 지지되지 않고, 가이드부재(120)를 통해 간접적으로 지지되는데, 이러한 경우 교량 본체(110)의 상,하 방향으로의 이동이 케이블(130)에 의해 구속되지 않는다는 장점은 있으나, 물살에 의한 교량 본체(110)의 흔들림에는 취약할 우려가 있다.
또한, 지진 등의 발생에 의해 해저면이 흔들리거나 해저면 지형이 변형되는 경우, 가이드부재(120)를 통해 케이블(130)에 간접적으로 지지되는 교량 본체(110)가 심하게 흔들릴 수 있으므로, 물살에 의한 교량 본체(110)의 흔들림을 지지할 수 있도록 하면서도 케이블(130) 및 해저면의 흔들림에 영향을 받지 않는 부유식 지지부재(170)를 교량 본체(110)에 연결 설치하는 것이다.
이때, 상기 부유식 지지부재(170)는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 교량 본체(110)의 좌,우 양측으로 일정 간격으로 설치되는 다수 개의 제1 및 제2 부유식 지지부재(170a,170b)로 구성되고, 상기 제1 및 제2부유식 지지부재(170a,170b)의 사이에는 '┏┓'형상의 연결프레임(180)이 연결 설치되어 제1 및 제2부유식 지지부재(170a,170b)가 서로 연결될 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 연결프레임(180)의 중앙부에는 교량 본체(110)에 연결 설치되는 고정와이어(190)가 교량 본체(110)의 양측 단부에 각각 결합되도록 설치되어 제1 및 제2 부유식 지지부재(170a,170b)가 교량 본체(110)에 의해 지지될 수 있도록 함과 동시에 제1 및 제2 부유식 지지부재(170a,170b)에 의해 교량 본체(110)의 흔들림을 최소화 시킴으로써 교량 본체(110)의 상부를 주행하는 차량의 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 구성되어 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 부유식 교량 구조에 의하면, 부유식 교량(100)을 지지하기 위해 해저면에 연결 설치되는 케이블(130)의 장력과는 상관없이 교량 본체(110)가 수면 높이에 따라 상,하로 이동 가능하도록 함으로써 수면의 높이 변화에 따른 교량 본체(110)의 상,하 요동을 최소화함과 동시에 수면 높이 변화에 따른 케이블(130)의 파손을 방지할 수 있도록 하고, 교량 본체(110)에 다수의 부유식 지지부재(170)를 연결 설치하여 지진 등의 발생에 의해 해저면이 흔들리거나 해저면 지형에 변화가 발생되어 교량 본체(110)의 구조 안정성이 저해되는 경우 부유식 지지부재(170)에 의해 교량 본체(110)의 구조 안정성을 유지할 수 있도록 함으로써 교량 본체(110)의 상부를 주행하는 차량의 주행안정성을 향상시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 부유식 교량 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부유식 교량을 지지하기 위해 해저면에 연결 설치되는 케이블의 장력과는 상관없이 교량 본체가 수면 높이에 따라 상,하로 이동 가능하도록 구성되어 수면의 높이 변화에 따른 케이블의 파손을 방지할 수 있도록 함과 동시에 교량 본체에 다수의 부유식 지지부재를 연결 설치하여 해저면의 지형 변화가 발생되더라도 교량 본체의 구조적 안정성을 유지할 수 있도록 하는 부유식 교량 구조에 관한 것이다.
100 : 부유식 교량 110 : 교량 본체
112 : 관통홀 120 : 가이드부재
122 : 플랜지 130 : 케이블
140 : 지지스프링 150 : 보강부재
160 : 스프링 고정구 170 : 부유식 지지부재
170a : 제1 부유식 지지부재 170b : 제2 부유식 지지부재
180 : 연결프레임 190 : 고정와이어

Claims (5)

  1. 부유식 교량 구조에 있어서,
    부력에 의해 수면 위에 떠 있도록 설치되는 교량 본체와,
    상기 교량 본체의 양측 가장자리 부분에 서로 일정거리 이격되도록 관통 설치되어 교량 본체의 상,하 이동을 가이드하는 다수 개의 가이드부재와,
    상기 가이드부재의 하단부와 해저면 사이에 연결 설치되는 케이블 및
    상기 교량 본체의 상면과 가이드부재의 상단 사이에 삽입 설치되는 지지스프링을 포함하여 구성되되,
    상기 교량 본체의 좌,우 양측에는 다수 개의 제1 및 제2부유식 지지부재가 일정 간격으로 연결 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 교량 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교량 본체의 양측 가장자리 부분에는 가이드부재가 관통 설치되는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내측에는 파이프 형상의 보강부재가 구비된 것을 특징으로 하는 부유식 교량 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드부재의 상단과, 교량 본체의 상면에는 지지스프링의 양측 단부를 고정시킬 수 있도록 하는 스프링 고정구가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 교량 구조.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    서로 대응되는 위치에 설치된 상기 제1 및 제2부유식 지지부재의 사이에는 '┏┓'형상의 연결프레임이 연결 설치되고, 상기 연결프레임과 교량 본체의 양측 단부 사이에는 고정와이어가 각각 연결 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 교량 구조.
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