KR102450238B1 - 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치 - Google Patents

철도교량용 프리스트레싱 교좌장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄성부에 압축변위를 선 반영하여 교량에 적용시 교량 운영중 단차 발생을 방지하기 위한 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치에 관한 것으로, 양 측면으로 단차홀이 형성되어 있는 제1 상측 플레이트와, 상기 제1 상측 플레이트의 하측에 결합하며, 단차홀이 형성된 위치에 제1 프리스트레싱 볼트 결합부를 형성하고 있는 제2 상측 플레이트와, 상기 제2 상측 플레이트 하측에 결합되는 탄성부와, 상기 탄성부의 하측에 결합되며, 제1 상측 플레이트에 형성된 제1 프리스트레싱 볼트 결합부와 대응하는 위치에 형성되는 제2 프리스트레싱 볼트 결합부를 형성한 하측 플레이트와, 상기 하측 플레이트에 결합하는 앵커소켓와, 상기 제1 상측 플레이트를 구성하는 제1 프리스트레싱 볼트 결합부 및 하측 플레이트를 구성하는 제2 프리스트레싱 볼트 결합부에 결합하여 공용 중 하중에 의한 부반력 억제 및 교량 적용시 단차발생을 방지하기 위해 탄성부를 프리스트레싱하기 위해 볼트머리와 볼트로 이루어진 다수의 프리스트레싱 볼트를 포함한 프리스트레싱 유닛을 포함하여 이루어져 있어, 프리스트레싱 유닛을 통해 탄성부에 선하중을 재하하여 프리스트레싱시킴으로써 철도차량에 의한 하중 재하시 탄성부의 압축변형을 방지하여 철도교량에 거치시 운용중 레일 단차를 방지하여 철도차량의 탈선을 방지할 수 있지진 발생시 교축방향으로의 지진력에 의해서는 면진효과를 얻을 수 있고, 교직방향으로의 지진력에는 대항하는 힘이 작용하여 레일 단차로 인한 철도차량의 탈선을 방지할 수 있으며, 상시 공용중 열차하중에 의한 부반력 발생시 프리스트레싱 유닛에 의한 부반력이 제어되어 안정성을 확보할 수 있음은 물론, 프리스트레싱 유닛의 강재 지압판에 의해 프리스트레싱 볼트에 의한 가압력이 고르게 전달되도록 하여 지압응력을 높일 수 있는 철도교랴용 프리스트레싱 탄성받침을 제공한다.

Description

철도교량용 프리스트레싱 교좌장치{Prestressing Bearing for Railroad Brideg}
본 발명은 탄성부에 압축변위를 선 반영하여 교량에 적용시 교량 운영중 단차 발생을 방지하기 위한 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치에 관한 것이다.
일반적으로, 강, 하천, 그리고 바다를 가로질러 양안을 연결하는 교량은 차도, 철도, 보도 등을 구성하는 교량 상판이 다수개의 교각 또는 교대 위에 놓여지고, 상기 교량 상판과 교각 또는 교대 사이에는 교량 상판에 의한 하중을 교각 또는 교대에 전달하는 교량받침이 설치된다.
교량받침은 교량 상판의 하중을 교각 또는 교대로 전달하는 것이 주 기능이나, 교량 상판의 온도 변화에 의한 변형과 하중의 변동 그리고 충격에 의한 변형 등을 흡수하여 교각 또는 교대로 전달하는 역할을 한다.
특히, 철도교량에 사용되는 교량받침의 경우 부반력의 발생을 대비한 설계가 건설교통부에서 제정한 철도설계 기준에 명시되어 있다. 부반력(Up-Lifting Force)은 지진의 발생 및 열차의 전복사고 등 외부적인 요인에 의해 교량에 작용하는 것으로 이를 적절히 제어하지 못할 경우에는 해당 교량 상판의 낙교사고 발생이 예상되며, 경우에 따라서는 많은 인명사고와도 연결되는 매우 중요한 사안이라 할 수 있다.
(특허문헌 1) KR 10-2012-0074970 A 부반력 제어구조가 구비된 철도교랴용 탄성받침
한편, 철도차량은 레일을 따라 이동하게 되는데, 교량구간의 경우 탄성받침의 적용시 열차 하중에 의해 운용 중 탄성받침의 탄성부가 압축변형이 발생할 여지가 있으며, 이럴 경우, 일반 지반구간인 토공구간과 교량이 형성된 구간인 교량구간의 연결 지점에서 레일의 단차가 발생하여 철도차량이 탈선할 수 있는 위험성이 있어 이에 대한 대안이 시급한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치는 프리스트레싱 유닛을 통해 탄성부에 선하중을 재하하여 프리스트레싱시킴으로써 철도차량에 의한 하중 재하시 탄성부의 압축변형을 방지하여 철도교량에 거치시 운용중 레일 단차를 방지하여 철도차량의 탈선을 방지할 수 있는 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제1 상측 플레이트에 형성된 단차홀과 제2 상측 플레이트의 제1 프리스트레싱 볼트 결합부가 교축방향으로 연장된 형태로 이루어져 있어 지진 발생시 교축방향으로의 지진력에 의해서는 슬라이딩 작용이 이루어져 납코어에 의한 면진효과를 얻을 수 있고, 교직방향으로의 지진력에는 대항하는 힘이 작용하여 레일 단차로 인한 철도차량의 탈선을 방지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상시 공용중 열차하중에 의한 부반력 발생시 프리스트레싱 유닛에 의한 부반력이 제어되어 안정성을 확보할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 프리스트레싱 유닛의 강재 지압판에 의해 프리스트레싱 볼트에 의한 가압력이 고르게 전달되도록 하여 지압응력을 높일 수 있도록 하는데 있다.
본 발명은 프리스트레싱 유닛을 통해 탄성부에 선하중을 재하하여 프리스트레싱시킴으로써 철도차량에 의한 하중 재하시 탄성부의 압축변형을 방지하여 철도교량에 거치시 운용중 레일 단차를 방지하여 철도차량의 탈선을 방지할 수 있다.
그리고 제1 상측 플레이트에 형성된 단차홀과 제2 상측 플레이트의 제1 프리스트레싱 볼트 결합부가 교축방향으로 연장된 형태로 이루어져 있어 지진 발생시 교축방향으로의 지진력에 의해서는 슬라이딩 작용이 이루어져 납코어에 의한 면진효과를 얻을 수 있고, 교직방향으로의 지진력에는 대항하는 힘이 작용하여 레일 단차로 인한 철도차량의 탈선을 방지할 수 있다.
또한, 상시 공용중 열차하중에 의한 부반력 발생시 프리스트레싱 유닛에 의한 부반력이 제어되어 안정성을 확보할 수 있다.
아울러, 프리스트레싱 유닛의 강재 지압판에 의해 프리스트레싱 볼트에 의한 가압력이 고르게 전달되도록 하여 지압응력을 높일 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 도 2의 B부 확대도.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대해 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.
우선, 도 1 내지 도 3에서와 같이 제1 상측 플레이트(10)는 도면에는 도시하지 않았지만 교량상판의 하부에 결합하는 구성으로서 양 측면으로 단차홀(11)이 형성된 구조로 이루어져 있다.
다음으로, 제2 상측 플레이트(20)는 상기 제1 상측 플레이트(10)의 하측면에 결합하는 구성으로서, 제1 상측 플레이트(10)에 형성된 단차홀(11)이 형성된 위치에 제1 프리스트레싱 볼트 결합부(21)를 형성하고 있다.
다음으로, 탄성부(30)는 상기 제2 상측 플레이트(20)의 하측면에 결합하여 탄성력에 의해 하중을 지지하기 위한 것으로 고무 재질의 탄성체(31)를 포함하며, 제2 상측 플레이트(20)의 하측면 사이에는 엔드플레이트(33)가 더 형성될 수 있으며, 중심에는 납코어(32)가 더 포함되어 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
다음으로, 하측 플레이트(40)는 상술한 탄성부(30)의 하측면에 상측면이 결합하고, 하측면은 도면에서는 도시하지 않았지만 교량상판을 지지하기 위한 교대 또는 교각에 결합하는 구성으로, 따라서, 하측면에는 교대 또는 교각에 고정하기 위한 앵커소켓(A)이 결합되고, 내측으로는 제2 상측 플레이트(20)에 형성되어 있는 제1 프리스트레싱 볼트 결합부(21)와 대응하는 제2 프리스트레싱 볼트 결합부(41)가 형성된다.
상기 제2 프리스트레싱 볼트 결합부(41)는 나사산을 형성한 형태로 구성될 수 있다.
다음으로, 프리스트레싱 유닛(50)은 탄성부(30)에 프리스트레싱을 형성하기 위한 것이다.
이러한 프리스트레싱 유닛(50)은 도 3에서와 같이 제2 상측 플레이트(20)의 제1 프리스트레싱 볼트 결합부(21)와 하측 플레이트(40)를 구성하는 제2 프리스트레싱 볼트 결합부(41)에 결합하는 볼트머리(52a)와 볼트(52b)로 이루어진 프리스트레싱 볼트(52)를 포함하여 이루어져 있다.
여기서, 상기 제1 상측 플레이트(10)에 형성되는 단차홀(11)은 교축방향으로 연장된 형태로 이루어지고, 제2 상측 플레이트(20)에 형성되는 제1 프리스트레싱 볼트 결합부(21)는 단차홀(11)과 같은 방향으로 연장되는 장공홀 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 프리스트레싱 유닛(50)은 제1 상측 프레이트(10)의 단차홀(11)에 의해 노출된 제2 상측 플레이트(20)의 상측면에 배치되는 슬라이딩 부재(51)가 형성되되, 상기 슬라이딩 부재(51)는 제1 프리스트레싱 볼트 결합부(21)를 기준으로 양 단에 형성되고, 제2 상측 플레이트(20)의 상측면과 슬라이딩 부재(51) 사이에는 교축방향 변위 발생시 면진역할을 위해 슬라이딩 부재(51)가 슬라이딩할 수 있도록 하기 위한 슬라이딩판(53)이 형성되며, 프리스트레싱 볼트(52)의 볼트머리(52a)와 슬라이딩 부재(51) 사이에는 강재 지압판(54)이 더 형성될 수 있다.
특히, 상기 프리스트레싱 유닛(50)을 구성하는 프리스트레싱 볼트(52)의 볼트(52b)에는 표시부(52c)가 포함될 수 있으며, 이때에, 상기 표시부(52c)는 숫자를 포함하여 구성될 수 있다.
특히, 상기 프리스트레싱 볼트(52)는 각각의 단차홀(11)에 2개소씩, 총 4개소가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 제1 상측 플레이트(10) 또는 제2 상측 플레이트(20) 또는 상기 제1, 2 상측 플레이트(10, 20)에는 제1, 2 상측 플레이트(10, 20)의 수평상태를 측정하기 위한 수평계(60)가 더 포함되어 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치의 작용효과에 대해 살펴보면 다음과 같다.
우선, 발명에 따른 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치(100)는,
통상의 탄성받침과 마찬지로 제1, 2 상측 플레이트(10, 20)와 탄성부(30), 하부 플레이트(40) 및 앵커소켓(A)으로 이루어져 있으며, 여기에, 추가로 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치(100)의 제작시 탄성부(30)를 프리스트레싱 할 수 있는 프리스트레싱 유닛(50)이 구성되어 있다.
즉, 본 발명에서의 프리스트레싱 유닛(50)은 제2 상측 플레이트(30)의 제1 프리스트레싱 볼트 결합부(21)와 하측 플레이트(40)의 제2 프리스트레싱 볼트 결합부(41)에 결합하는 프리스트레싱 볼트(52)가 형성되어 있다.
따라서, 본 발명을 철도 교량에 설치하기 전에 프리스트레싱 유닛(50)을 구성하는 다수의 프리스트레싱 볼트(52)를 제2 상측 플레이트(30)의 제1 프리스트레싱 볼트 결합부(21)와 하측 플레이트(40)의 제2 프리스트레싱 볼트 결합부(41)에 순차적으로 결합한 후 볼트(52b)가 조여지는 방향으로 회전시키면 나사산을 형성하고 있는 제2 프리스트레싱 볼트 결합부(41)에 볼트(52b)가 삽입되면서 볼트머리(52a)가 제2 상측 플레이트(20)의 상측면을 가압하여 제2 상측 플레이트(20)와 하측 플레이트(40) 간의 간격을 좁히게 되면 그 사이에 결합한 탄성부(30)가 압축되어 프리스트레싱이 이루어지게 된다.
특히, 본 발명에서의 프리스트레싱 유닛(50)을 구성하는 프리스트레싱 볼트(52)에는 제2 상측 플레이트(20)와 하측 플레이트(40)의 간격을 육안으로 확인할 수 있는 표시부(52c)가 형성되어 있어 사용자가 이를 통해 탄성부(30)에 고르게 프리스트레싱이 형성되는지 여부를 알 수 있게 된다.
여기서, 상기 프리스트레싱 볼트(52)는 나사산을 형성한 볼트(52b)와 제2 프리스트레싱 볼트 결합부(41)에 의해 프리스트레싱이 적용되는데, 상기 나사산은 여유공차를 두고 제작되기에 표시부(52c)만으로는 탄성부(30)가 고르게 프리스트레싱 된 상황인 줄 모를 수 있다.
이에 본 발명에서는 제1 상측 플레이트(10) 또는 제2 상측 플레이트(20) 또는 상기 제1, 2 상측 플레이트(10, 20)에는 제1, 2 상측 플레이트(10, 20)의 수평상태를 측정하기 위한 수평계(60)가 더 포함되어 형성되어 있어 제1, 2 상측 플레이트(10, 20)가 수평상태를 유지한 것을 통해 탄성부(30)가 고르게 프리스트레싱이 이루어졌는지 여부를 확인할 수 있게 된다.
상기와 같이 프리스트레싱 유닛(50)에 의해 탄성부(30)에 프리스트레싱이 적용된 본 발명에 따른 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치(100)는 철도교량에 적용시 열차하중에 작용하더라도 탄성부(30)의 압축변형이 거의 발생하지 않아 토공구간에서 교량구간으로 이어지는 레일의 단차가 발생하는 현상을 방지하여 레일로 운행하는 철도차량의 탈선을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 제1 상측 플레이트(10)의 단차홀(11)이 교축방향으로 연장되는 장공홀 형태로 형태로 이루어져 있고, 이에 결합하는 프리스트레싱유닛(50)은 슬라이딩 부재(51), 슬라이딩판(52), 강재 지압판(54)으로 이루어져 있어, 지진시 교축방향으로 작용하는 힘에 의해서는 슬라이딩 부재(51)가 슬라이딩판(52)에서 슬라이딩 되어 납코어(32)에 의한 면진 역할을 수행할 수 있고, 철도차량이 운행하는 직각방향인 교직방향으로 지진력이 발생할 경우에는 프리스트레싱 유닛(50)을 구성하는 프리스트레싱 볼트(52)에 의해 교직방향의 지진력에 대항하는 응력이 작용하여 횡변위의 발생을 억제하여 횡변위로 인한 레일의 단차 발생 및 이로 인해 발생하는 철도차량의 탈선을 방지하는 역할을 할 수 있다.
특히, 프리스트레싱 유닛(50)을 구성하는 강재 지압판(54)은 프리스트레싱 볼트(52)의 볼트머리(52a)에 의해 가압되어 프리스트레싱 볼트(52) 4개소에 의한 가압력이 제2 상측 플레이트(20)에 고르게 전달되도록 하여 지압응력을 높일 수 있으며, 아울러, 프리스트레싱 유닛(50)에 의해 상시 공용중 철도차량 하중에 의한 중력 반대방향으로 작용하는 상향력인 부반력 발생시에도 안정성을 확보할 수 있게 되는 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 사용할 수 있음은 본 발명이 속하는 통상의 기술자들에게 있어 자명한 것임을 명시한다.
10 : 제1 상측 플레이트
11 : 단차홀
20 : 제2 상측 플레이트
21 : 제1 프리스트레싱 볼트 결합부
30 : 탄성부
31 : 탄성체 32 : 납코어 33 : 엔드플레이트
A : 앵커소켓
40 : 하측 플레이트
41: 제2 프리스트레싱 볼트 결합부
50 : 프리스트레싱 유닛
51 : 슬라이딩 부재
52 : 프리스트레싱 볼트 52a : 볼트머리 52b : 볼트 52c : 표시부
53 : 슬라이딩판 54 : 강재 지압판
60 : 수평계
100 : 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치

Claims (4)

  1. 양 측면으로 단차홀이 형성되어 있는 제1 상측 플레이트;
    상기 제1 상측 플레이트의 하측에 결합하며, 단차홀이 형성된 위치에 제1 프리스트레싱 볼트 결합부를 형성하고 있는 제2 상측 플레이트;
    상기 제2 상측 플레이트 하측에 결합되되 고무 재질의 탄성체 및 탄성체 중심에 형성되는 납코어를 포함한 탄성부;
    상기 탄성부의 하측에 결합되며, 제1 상측 플레이트에 형성된 제1 프리스트레싱 볼트 결합부와 대응하는 위치에 형성되는 제2 프리스트레싱 볼트 결합부를 형성한 하측 플레이트;
    상기 하측 플레이트에 결합하는 앵커소켓;
    상기 제2 상측 플레이트를 구성하는 제1 프리스트레싱 볼트 결합부 및 하측 플레이트를 구성하는 제2 프리스트레싱 볼트 결합부에 결합하여 공용 중 하중에 의한 부반력 억제 및 교량 적용시 단차발생을 방지하기 위해 탄성부를 프리스트레싱하기 위해 볼트머리와 볼트로 이루어진 다수의 프리스트레싱 볼트를 포함한 프리스트레싱 유닛;을 포함하여 이루어지되,
    상기 제1 상측 플레이트를 구성하는 단차홀은 철도차량이 이동하는 방향인 교축방향으로 연장된 방향으로 형성하고, 제2 상측 플레이트의 제1 프리스트레싱 볼트 결합부는 단차홀이 형성되는 방향으로 연장되는 장공홀 형태로 이루어지며,
    상기 프리스트레싱 유닛에는,
    제1 상측 플레이트의 단차홀에 의해 노출되는 제2 상측 플레이트의 상측면에 배치되는 슬라이딩 부재가 형성되되, 상기 슬라이딩 부재는 제1 프리스트레싱 볼트 결합부를 기준으로 양 단에 형성되고, 제2 상측 플레이트의 상측면과 슬라이딩 부재 사이에는 교축방향 변위 발생시 슬라이딩 부재가 슬라이딩할 수 있도록 하기 위한 슬라이딩판이 형성되며, 프리스트레싱 볼트의 볼트머리와 슬라이딩 부재 사이에는 강재 지압판이 더 형성되고,
    상기 프리스트레싱 유닛을 구성하는 프리스트레싱 볼트의 볼트에는 탄성부의 프리스트레싱시 가압되는 양을 확인하기 위한 표시부가 더 포함되며,
    상기 제1 상측 플레이트 또는 제2 상측 플레이트 또는 상기 제1, 2 상측 플레이트에는 제1, 2 상측 플레이트의 수평상태를 측정하기 위한 수평계가 더 포함되어 구성되는 것에 특징이 있는 철도교량용 프리스트레싱 교좌장치.
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