KR200417008Y1 - 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교량 주형 사이에 설치하되 교량하부구조물에 양 단부가 지지되도록 하되 상면에 상면플레이트가 형성된 보강용 거더를 설치하고, 교량의 주형을 횡방향을 관통시킨 타이바에 의하여 설치된 가로보연결플레이트, 보강용거더에 설치된 연결판 및 가로보를 이용하여 상기 보강용거더를 교량에 확실하게 고정시킨 상태에서, 보강용 거더의 인상에 의하여 교량에 상향력을 도입하고, 새로운 교량받침에 의하여 지지되도록 함으로서 교량상부구조물(바닥판 및 주형) 내하력 증진이 가능하도록 한 교량보강시스템에 관한 것이다.

교량보강, 내하력, 타이바

Description

보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템{BRIDGE REINFORCING SYSTEM USING REINFORCING BEAM}

도 1은 종래의 프리플렉스 빔을 이용한 교량보강수단을 도시한 것이다.

도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 2e는 본 고안의 교량 내하력 증진시스템을 공정순으로 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 고안의 보강용 거더를 도시한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안의 보강용 거더 및 교량의 연결상태도를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:보강교량대상 110:주형

120:바닥판 130:교량하부구조물(교대,교각)

200:보강용 거더 210:연결판

220:상면플레이트 300:보강용거더 지지구

310:지지연결구(타이바) 320:가로보연결플레이트

321:접면플레이트 322:삽입플레이트

400:가로보 500:인상수단

600:교량받침

본 고안은 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 주형이 종방향으로 다수 설치되며 상기 주형 상부에 바닥판이 설치된 종래 교량의 내하력을 증진시키기 위하여, 보강용거더를 주형 사이에 설치한 뒤,상기 보강용거더를 상향으로 인상시켜 교량의 내하력을 증진시킨 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템에 관한 것이다.

종래 PSC 빔(PRESTRESSED CONCRETE GIRDER)에 바닥판이 상부에 형성된 통상의 콘크리트 교량은 시간 경과에 따른 크리이프(CREEP)등에 의하여 상기 PSC 빔이 하방으로 휘어지는 등 내하력이 감소되는 현상이 발생하게 된다.

이에 내하력 증진을 위하여 바닥판 또는 PSC 빔에 긴장재 및 정착구를 설치하여 추가적인 압축프리스트레스 및 상향력을 도입시키는 방법이 소개되어 있으며,

도 1과 같이, 아래로 만곡된 프리플렉스 빔 형태의 보강빔(10)을 바닥판(20) 저면에 설치한 후, 양 단부를 유압잭(40)으로 인상시켜 상기 보강빔(10)이 수평으로 바닥판(20) 저면에 밀착 설치되도록 한 후, 보강빔의 양 단부를 바닥판 저면에 앵커볼트와 같은 고정구(30)로써 고정하여 보강빔의 탄성 복원력에 의하여 교량의 내하력을 증진시키는 방법도 소개되어 있다.

하지만 이러한 프리플렉스 형태의 보강빔은 양 단부만이 바닥판에 고정되어 있으므로 시간이 경과함에 따라 보강빔과 바닥판의 부착상태에 있어 하자가 발생할 경우 자칫 안전사고가 발생할 우려가 있다는 점 및 프리플렉스 빔 형태의 보강빔에 있어 소요의 상향력을 설계하는 과정에서 정량적인 상향력을 조정하기가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 별도의 지지수단없이 보강빔을 교량에 보다 확실하게 고정시킨 상태에서 보강빔을 인상하여 전체적으로 내하력이 감소된 교량의 내하력을 증진시키되 시공성이 뛰어나며 안정적인 교량보강 시스템을 제공하는 것이다.

본 고안의 상기 기술적과제를 달성하기 위하여,

첫째, 본 고안은 보강용거더(200:200a,200b)를 제작함에 있어 단순 I형 단면 형태의 강재빔으로 제작하여 제작이 용이하면서도 다른 부가적인 기능을 가지지 않아 제작비용이 비교적 저렴한 보강용거더가 이용될 수 있도록 하였다.

나아가 상기 보강용 거더는 길이가 길 경우, 세그먼트 보강용 거더로 제작한 후, 현장에 반입하여 조립제작될 수 있도록 하였다.

둘째, 보강대상교량에 있어 이미 설치된 주형의 복부를 관통하는 타이바(312)를 포함하는 지지연결구(310)를 설치하도록 함으로서 보강용 거더가 교량 바닥판에 확실하게 고정되어 인상될 수 있도록 하였다.

셋째, 상기 지지연결구(310)와 보강용거더(200)의 연결을 위하여 가로보연결플레이트(320) 및 연결판(210)을 제공함으로서 현장에서 간단하게 보강용거더가 지 지연결구에 의하여 지지되어 연결설치될 수 있도록 하였으며, 상기 보강용거더(200)는 가로보연결플레이트와 연결판 사이는 플레이트부재인 가로보(400)가 설치되도록 하였다.

이하, 본 고안에 따른 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 고안의 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템은

보강대상교량(100)의 주형(110) 사이의 바닥판(120) 저면에 세팅되며, 측면에 연결판(210)이 설치된 I형 강재빔을 포함하는 보강용거더(200);

상기 주형(110)을 횡방향으로 관통하는 타이바를 포함하는 지지연결구(310); 및 상기 지지연결구를 이용하여 주형 측면에 고정시킨 가로보연결플레이트(320);를 포함하는 보강용거더 지지구(300);

상기 보강용거더 지지구(300)와 보강용거더(200) 사이에 양 단부가 고정된 가로보(400); 및

상기 보강용거더(200)를 상방으로 인상시키기 위하여 보강용 거더 양 단부하면과 교량하부구조물(130) 상면 사이에 설치된 인상수단(500);을 포함한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 고안의 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템을 시공 순서대로 도시한 것이며, 도 2e는 양 단부가 단차져 형성된 본 고안의 보강용거더의 설치예를 도시한 것이며, 도 3a 및 도 3b는 본 고안의 보강용거더의 예들을 도시한 것이며, 도 4a 및 도 4b는 본 고안의 보강용 거더와 교량의 설치상태도를 도시한 것이다.

보강대상교량(100)은 도 2a, 도 3a 및 도 3b와 같이 적어도 주형(110) 상부에 바닥판(120)이 교대 또는 교각과 같은 교량하부구조물(130)에 의하여 지지설치된 것으로써, 본 고안에서는 통상의 I형 단면 형태의 RC(REINFORCED CONCRETE BEAM) 빔을 주형(110)으로 하고, 상기 RC 빔이 역시 철근콘크리트로 제작된 교량하부구조물(130)인 교대 또는 교각에 의하여 지지되고, 철근콘크리트로 제작된 바닥판(120)이 상기 RC 빔 상부에 설치된 경우를 기준으로 설명하도록 하며, 이러한 상기 RC 빔과 바닥판은 최종 T형 단면형태로 형성되어 있다.

하지만 이러한 보강대상교량(100)에 있어 주형, 바닥판 및 교량하부구조물 등의 형상, 재질 및 기능에 있어 달리 제한되지는 않는다. 즉 주형은 강재박스일 수도 있으며, 바닥판은 콘크리트 이외의 다른 재질의 바닥판일 수도 있다.

본 고안의 보강용거더(200)는 도 3a 및 도 3b와 같이 강판을 이용하여 상부플랜지(201), 복부(202) 및 하부플랜지(203)로 구분하여 I형 단면 형태로 제작된 강재 빔을 이용할 수 있다.

이러한 보강용거더(200)는 새로이 제작해도 되지만 종래의 I형 단면 형태로 제작된 강재빔을 그대로 이용할 수도 있다.

강재빔으로 보강용거더(200)를 제작하는 이유는 비교적 제작이 용이하고 보강용거더의 품질관리가 용이하며, 분절시킨 세그먼트 부재를 연결시켜 소정의 길이로 제작하기가 비교적 용이하다는 점 때문이지만 보강용거더가 반드시 강재빔으로 제작할 필요는 없으며, 강재빔의 기능을 가지는 다른 재질의 보강용거더를 이용할 수도 있다.

이러한 보강용거더(200)는 공장에서 교량의 지간에 따른 소정의 길이로 제작되어 현장에 운반되어 설치되며, 길이가 길 경우에는 소정의 분절된 세그먼트 부재로 제작하고, 현장에서 서로 조립하여 제작하여 설치할 수도 있다.

이때, 보강용 거더의 상부플랜지와 하부플랜지 사이에는 스티프너(204,STIFFNER, 일종의 보강부재)를 더 설치할 수 있으며, 특히 지점부(A,보강용 거더의 양 단부)에 있어서는 스티프너의 설치 간격을 좁게하여 지점부보강이 가능하도록 함이 바람직하다.

이러한 보강용거더(200)의 상부면에는 소정의 이격거리를 두고 상면플레이트(220)를 더 설치할 수 있으며, 이러한 상면플레이트로서 강판을 이용해도 되지만 합성수지재질 등의 판재를 이용할 수도 있다.

이러한 상면플레이트(220)는 바닥판(120)과 직접 접하여 후술되는 인상수단(500)에 의하여 직접 상향력이 발생하는 부위이므로 바닥판(120)에 있어 처짐이 가장 큰 부위 등을 고려하여 정하면 된다.

나아가 보강용 거더에 작용하는 외력에 의한 탄성변위에 의하여 설치 위치별 두께를 가진 상면플레이트를 제작하게 된다.

이러한 상면플레이트(220)의 두께에 의하여 바닥판(120)과 보강용거더(200)는 소정의 틈새가 발생하게 되는데 이러한 틈새를 메워주기 위하여 상기 틈새공간에는 도 2c와 같이 모르타르를 포함한 충진재(205)가 실링재(206)에 의하여 더 주입되도록 할 수 있다.

또한 상기 보강용거더(200)의 예컨대 복부 양 측면에는 연결판(210)이 도 4a 와 같이 설치된다.

이러한 연결판(210)은 후술되는 가로보(400)의 일측단부가 연결될 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 상기 연결판(210)은 후술되는 가로보연결플레이트(320)와 같은 수단을 이용해도 되지만 본 고안에서는 보강용거더의 양 측면에 돌출되어 형성시킨 플레이트부재를 이용한다.

이때 플레이트부재는 위에서 살펴본 보강용거더의 스티프너로써 대체하여 스티프너(204)가 연결판(210)의 역할을 하도록 함이 바람직하다.

도 3a 및 도 3b는 본 고안의 보강용 거더(200:200a, 200b)의 예를 도시한 것으로서 도 3a에서는 I형 강재빔이 수평으로 연장되어 설치된 상태를 도시한 것이고, 도 3b는 I형 강재빔으로 제작하되, 양 단부가 단차져 하방으로 굴곡되어 제작될 수 있음을 보인 것이다.

도 3a에 의한 보강용 거더(200a)는 제작이 용이하고 규격화가 가능하므로 제작비용이 저렴한 장점이 있는 반면,

도 3b에 의한 보강용 거더(200b)는 양 단부에 있어 단차져 하방으로 굴곡되도록 제작되는데, 이는 보강대상교량의 양 단부에 설치한 단부가로빔에 보강용 거더의 양 단부 상부면이 지지되도록 하는 등의 시공상의 편의를 위함도 있지만,

교대 또는 교각의 코핑부 등의 상부면과 바닥판의 높이차이가 큰 경우 등에 있어 보강용거더(200)의 인상량이 클 경우 양 단부와 보강용거더 상면의 높이를 크게 형성시킬 수 있어 인상량을 최소화 할 수 있다는 장점외에 보강용거더가 전체적 으로 아치형으로 제작되므로 구조적으로 보다 효율적인 바닥판으로부터 전달되는 하중의 지지가 가능하다는 장점이 있다.

이에 보강용 거더(200a,200b)의 제작형태는 보강대상교량의 설치형태 및 보강효과를 고려하여 적의 선택하여 설치할 수 있다.

위와 같이 보강용거더(200)를 제작함과 더불어 보강대상교량(100)에는 보강용거더가 설치될 수 있도록 미리 보강거더용 지지구(300)를 설치한다.

상기 보강용거더 지지구(300)는 도 4a 및 도 4b와 같이

주형을 횡방향으로 관통하는 타이바를 포함하는 지지연결구(310); 및 상기 지지연결구(310)를 이용하여 주형 측면에 고정시킨 가로보연결플레이트(320);를 포함한다.

상기 지지연결구(310)는 보강대상교량의 주형을 횡방향으로 관통하영 양 단부가 체결되는 타이바(TIE BAR)로서 설치될 수 있다.

즉, 미리 주형(110)을 횡방향으로 관통하는 관통홀(311)을 드릴을 포함하는 천공장치를 이용하여 형성시켜 놓게 된다. 이러한 관통홀은 주형을 양 외측면을 관통하여 형성되도록 하되, 후술되는 가로보(400)의 위치를 고려하여 미리 그 형성위치를 세팅해 놓게 된다.

상기 관통홀(311)에는 타이바(312)가 삽입되도록 하되, 양 단부는 주형 양 측면으로 돌출되도록 설치하게 되며, 후술되는 가로보연결플레이트를 구성하는 접면플레이트에 락너트(313) 등을 이용하여 상기 양 단부가 주형 양 측면에 구속되도록 한다.

이러한 관통홀(311)과 타이바(312)의 사이에는 세그멘트 그라우팅으로 충전될 수 있도록 하게 되며, 이를 위해 별도의 주입공(314)이 주형 측면으로부터 관통홀을 향해 형성될 수 있도록 한다.

나아가, 주형(110)의 양 측면에는 가로보연결플레이트(320)를 설치되는데, 상기 먼저, 가로보연결플레이트(320)는 도 4a 및 도 4b와 같이

주형 측면에 고정된 접면플레이트(321); 및 상기 접면플레이트에 수직으로 돌출된 삽입플레이트(322);를 포함하여 전체적으로 T형으로 형성시킨다.

상기 접면플레이트(321)는 강판을 이용하여 주형(110) 외측 측면에 고정되는데 상기 타이바(312)가 관통 돌출될 수 있도록 구멍을 형성시키고, 락 너트(313) 등과 같은 체결구에 의하여 타이바의 단부가 접면플레이트에 지지되어 구속되도록 한다.

또한 상기 삽입플레이트(322)는 개략 접면플레이트(321) 중앙으로부터 수직 돌출되도록 설치되며, 후술되는 가로보(400)가 설치될 수 있도록 볼트공이 다수 형성될 수 있도록 하며,

이러한 가로보연결플레이트(320)는 강판을 가공하여 전체적으로 T자 형상으로 제작될 수 있도록 한다.

이로서 타이바(312)는 가로보연결플레이트(320)를 주형(110) 측면에 고정되도록 하는 역할을 하게되며, 상기 가로보연결플레이트는 가로보(400)에 의하여 보강용거더(200)와 연결되므로 결과적으로 보강용거더(200)가 주형(110) 사이에 보다 확실하게 고정설치될 수 있도록 하는 핵심적 역할을 하게 된다.

상기 보강용거더 지지구(300)와 보강용거더(200) 사이에는 가로보(400)가 설치되는데,

가로보(400)는 보강대상교량(100)의 기존 가로보를 해체시키고 설치되는 본래의 가로보 역할(주형의 전도방지 등)을 함과 동시에 보강용거더(200)를 가로보연결플레이트(320)에 연결시키는 기능을 가지게 된다.

이로서 가로보(400)는 가로보연결플레이트(320)의 삽입플레이트(322) 및 보강용거더(200)의 연결판(210)을 사이에 두고 서로 마주보도록 설치한 겹판으로 설치될 수 있도록 한다.

이러한 설치는 연결볼트 및 너트를 이용하여 가능하게 되며, 이로서 상기 삽입플레이트(322) 및 연결판(210)에는 볼트구멍이 다수 형성되어 연결볼트가 관통하여 너트에 의하여 가로보가 설치될 수 있도록 한다.

이러한 가로보(400)는 주형(110)과 보강용거더(200) 사이에 설치되며, 종방향으로 다수 연속하여 이격 설치될 수 있도록 할 수 있다.

이로서 보강용 거더(200)의 초기 지지는 보강용 거더의 양 단부가 교량하부구조물에 지지되도록 하기 때문에 별도의 추가적인 지지구조물이 필요없게 된다.

위와 같은 보강용 거더(200)를 설치하기 위하여 도 2a와 같이 미리 현장의 교량에 있어 설치된 종래가로보(B)를 제거하게 된다. 그 이유는 상기 종래가로보가 보강용거더 설치에 있어 방해가 될 수 있기 때문이다. 단지 종래가로보(B)가 설치되지 않은 교량에 있어서는 종래가로보(B)작업 공정은 필요없게 된다.

또한 미리 주형(110)에는 타이바가 관통될 관통홀(311)을 미리 천공시키게 된다.

이로서 보강용거더(200)는 도 2b와 같이 현장에 차량으로 운반된 후, 크레인, 백호우 등을 이용하여 교량하부구조물(130, 교대와 교대 사이 등)에 지지되면서 주형과 주형사이에 거치되도록 하되, 이러한 거치과정에서 보강용 거더의 하부면과 교량하부구조물 상면에 인상수단(500)이 세팅될 수 있도록 한다.

교량하부구조물(130)에 양 단부가 지지되면서, 연결판, 가로보연결플레이트, 가로보 및 지지연결구에 의하여 주형과 주형사이에 설치된 보강용거더(200)는 도 4a 및 도 4b와 같이 교량대상구조물의 바닥판(120) 및 주형(110)과 일체로 설치된다.

다음으로는 보강용거더에 상향력을 도입될 수 있도록 도 2c와 같이 상기 유압잭을 포함한 인상수단(500)을 작동시키게 된다.

이러한 인상수단(500)을 작동시키면 보강대상교량의 주형 및 바닥판이 보강용거더와 함께 상방으로 인상된다. 이로서 주형 및 바닥판은 외력에 저항하는 강성이 증진되어 결국 교량의 내하력 증진이 가능하게 된다.

이때, 보강용거더(200)과 바닥판(120)저면 사이에는 실링재(206)를 이용하여 충진재(205)가 주입될 수 있도록 하여 보강용거더와 바닥판의 일체성을 충실히 확보할 수 있도록 한다.

이에 당초 주형과 교량하부구조물 사이에 설치된 교량받침은 해체하고, 도 2d와 같이 인상된 보강거더와 교량하부구조물 사이에 새로운 교량받침(600)을 설치함으로서 결국 본 고안에 의하여 자연스럽게 손상된 교량받침을 교체할 수 있게 된 다.

이에 새로운 교량받침이 설치되어 보강용거더가 교량하부구조물에 안착되어 지지되면, 인상수단(500)을 제거하여 교량보강(내하력증진)이 완성될 수 있게 된다.

도 2e는 특히 도 3b의 보강용거더(200b)가 설치된 상태를 도시한 것으로서 교량의 양 단부에 설치된 단부가로보(700) 하부면에 양 단부가 단차져 경사진 보강용거더의 양 단부 상부면이 접하여 설치됨을 알 수 있으며, 보강용거더(200b)가 아치형으로 설치됨으로서 보다 효율적인 인상량 조정과 구조적 지지효과를 가질 수 있음을 알 수 있다.

본 고안의 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템은 미리 보강용거더를 제작하고, 그 설치를 위한 작업을 미리 세팅시켜 놓기 때문에 시공성이 뛰어나고, 숙련된 기술을 요구하지 않아 안전 및 품질관리가 용이하여 보강효과를 기대할 수 있으며, 보강용거더의 확실한 고정설치를 통해 추후 하자발생의 여지가 거의 없어 보다 안전하며 효율적인 교량보강이 가능하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 고안의 일 실시예는 본 고안의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (7)

1. 보강대상교량의 주형 사이의 바닥판 저면에 세팅되며, 측면에 연결판이 설치된 I형 강재빔을 포함하는 보강용거더;

   상기 주형을 횡방향으로 관통하는 타이바를 포함하는 지지연결구; 및 상기 지지연결구를 이용하여 주형 측면에 고정시킨 가로보연결플레이트;를 포함하는 보강용거더 지지구;

   상기 보강용거더 지지구와 보강용거더 사이에 양 단부가 고정된 가로보; 및

   상기 보강용거더를 상방으로 인상시키기 위하여 보강용 거더 양 단부하면과 교량하부구조물 상면 사이에 설치된 인상수단;을 포함하며, 상기 보강용거더는 교량하부구조물 사이에 양단이 초기 지지되도록 하는 것을 특징으로 하는 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가로보연결플레이트는

   주형 측면에 고정된 접면플레이트; 및

   상기 접면플레이트에 수직으로 돌출된 삽입플레이트;

   를 포함하여 전체적으로 T형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 가로보는 삽입플레이트를 사이에 두고 서로 마주보도 록 설치된 겹판이 볼트 및 너트를 포함하는 연결구에 의하여 설치되는 것을 특징으로 하는 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용거더는 다수의 세그먼트 거더를 용접 또는 볼트와 너트를 포함한 체결구로 서로 연결시켜 제작한 I형 강재빔인 것을 특징으로 하는 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템.
5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용 거더의 상부면에는 바닥판과 접하는 상면플레이트를 더 설치하되, 상기 상면플레이트의 두께에 의한 바닥판 저면 사이공간에는 모르타르를 포함한 충진재가 더 주입되는 것을 특징으로 하는 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템.
6. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강용 거더의 양 단부는 하방으로 굴곡되어 제작되는 것을 특징으로 하는 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템.
7. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 인상수단은 보강용거더 인상 후, 교량받침이 설치된 상태에서 제거되는 것을 특징으로 하는 보강용거더를 이용한 교량 내하력 증진시스템.

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