KR20050009806A - 교량 상부구조물의 승상 및 보수, 보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 교좌장치의 보수, 거더 교체 및 통수 여유고 확보를 위한 교량 상부구조물의 인상작업시 자동차 또는 열차의 통행을 허용하는 상태에서 안전하고 신속하게 교량의 보수, 보강작업을 수행하기 위한 방법에 관한 것으로, (a) 거더 하부면과 교각의 상부면 사이의 형하공간을 고려하여 선택적으로 교각의 상부 양측벽에 브라켓을 설치하거나, 교각 양측의 지면으로부터 가설받침대를 설치하거나, 교각의 상면에 교량 상부구조물 인상을 위한 조립식 브라켓을 설치한 후, 인상용 잭을 설치하는 교량 상부구조물 인상 준비단계와; (b) 교각의 상부에서 서로 인접하는 거더의 양측 단부를 연결 블럭으로 연결하는 거더 연속화 단계와; (c) 상기 인상용 잭을 이용하여 교량 상부구조물을 소정의 높이로 인상하는 단계와; (d) 교좌장치 교체, 코핑부 확대 또는 거더 교체 작업 등 교량의 보수, 보강작업을 수행하는 단계와; (e) 인상된 교량 상부구조물을 인하하고 브라켓, 가설받침대 또는 조립식 브라켓 등을 철거하는 마무리 단계로 이루어지는 교량 상부구조물 승상 및 보수, 보강방법을 제공한다.

Description

교량 상부구조물의 승상 및 보수, 보강방법{PULLING UP, REPAIR AND REINFORCEMENT METHOD FOR THE UPPER STRUCTURE OF A BRIDGE}

본 발명은 교량의 보수, 보강방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신속하고 안전하게 교량의 보수, 보강공사를 시행하기 위한 교량 상부구조물 승상 및 보수, 보강방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량 구조물은 교량의 특성상 과중한 대형 차량이나 열차의 빈번한 통행과 장시간 진행에 따른 노후화 등으로 불가피하게 손상이 발생한다. 특히 교각·교대에 설치하는 교좌장치는 교량 상부의 하중을 적절하게 흡수하고 하부구조에 전달하는 구조적으로 중요한 부재로서 과다한 충격 등으로 손상과 파손이 자주 발생한다.

또한, 교량이 하천에 위치할 경우에 토사의 퇴적이나 환경의 변화로 통수위가 부족하게 되어 교량 상부구조물(상판, 거더)을 상승시켜야 하는 경우도 발생한다.

종래 교량의 보수, 보강방법으로는 형하공간이 확보되지 못한 상황에서 인상용 잭의 설치를 용이하게 하는 받침장치를 이용하는 본 발명자에 의해 개발된 대한민국 특허 제214387호 '교량의 상부구조물 인상용 잭 받침장치 및 그를 이용한 교량 보수방법'이 있다.

상기 특허발명에 개시된 조립식 브라켓은 단순화된 구조로서 교량 보수에 따른 인상용 잭을 안치시킬 수 있는 공간을 확보하여 주도록 구성한 것으로서, 교각상부 폭방향의 일측에 놓여질 수 있도록 직각으로 형성되어지며 수평한 양단에 소정의 길이와 폭으로서 연장되는 수평연결판들을 가지는 일측 베이스판과, 상기 일측 베이스판과 상응하는 형상으로서 맞대어지는 수평연결판들을 가지며 그 일측 베이스판과 대향되는 위치의 교각 상부 폭방향의 타측에 놓여지는 타측 베이스판과, 상기 일측 및 타측 베이스판들의 외측에 각기 수평하게 돌출되는 받침판체를 가지는 한 쌍의 받침철물들로서 구성됨을 특징으로 하는 것이다. 상기 조립식 브라켓을 이용함으로써 형하공간이 확보되지 못한 상황에서도 용이하게 교량 상부구조물을 인상할 수 있게 되었다.

그러나, 인상용 잭을 이용하여 인상 작업을 수행할 경우 거더를 지지하는 지지점이 교각의 외측으로 이동함에 따라 지지점 사이의 거더에 예기치 못한 하중이 실려 차량 또는 열차의 통행시 거더가 이탈되거나 붕괴될 위험이 있다. 즉, 원래 교좌장치에 의해 지지되는 지지점이 인상용 잭으로 대체됨으로서 지지점의 내측(인접하는 거더의 대면방향) 거더는 일종의 캔틸레버와 같은 거동을 하게 됨으로써 구조적으로 취약하게 되는 것이다.

또한, 차량의 통행을 허용하면서 작업을 수행하게 되므로서 계속된 차량 또는 열차의 충격하중에 의해 거더가 이탈되어 대형 사고가 발생될 우려가 있다.

특히, 철도 교량의 경우 열차가 운행하지 않는 짧은 시간을 이용하여 공사를 진행하여야 하는 제약이 있기 때문에 신속하게 작업을 완료할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명의 목적은 교량의 교좌장치의 보수, 교좌장치의 교체 및 통수 여유고 확보를 위한 교량의 보수, 보강작업시 차량 또는 열차의 통행을 허용하는 상태에서 안전하고 신속하게 교량의 보수, 보강작업을 수행하기 위한 방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 거더 하부면과 교각의 상부면 사이의 형하공간을 고려하여 선택적으로 교각의 상부 양측벽에 브라켓을 고정 설치하거나, 교각 양측의 지면으로부터 가설받침대를 설치하거나, 교대 및 교각의 상면에 교량 상부구조물 인상을 위한 조립식 브라켓을 설치한 후 인상용 잭을 설치하는 교량 상부구조물 인상 준비단계와, 교각의 상부에서 인접하는 거더의 양측 단부를 연결 블럭으로 연결하는 단계와, 상기 인상용 잭을 이용하여 교량을 소정의 높이로 인상하는 단계와, 교좌장치 교체, 코핑부 확대 또는 거더 교체 작업 등 보수, 보강작업을 수행하는 단계와, 인상된 교량 상부구조물을 인하하고 브라켓, 가설받침대 또는 조립식 브라켓 등을 철거한 후 코핑부 단면을 확대하는 마무리단계로 이루어지는 교량 상부구조물 승상방법 및 이를 이용한 교량의 보수, 보강방법을 제공한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1a 내지 1e은 본 발명의 제1실시례에 따른 승상 및 보수, 보강방법을 강거더형식의 철도교에 적용한 공정도.

도 2a 내지 2f는 본 발명의 제2실시례에 따른 승상 및 보수, 보강방법을 강거더형식의 철도교에 적용한 공정도.

도 3은 본 발명에 적용된 연결블록의 사시도.

도 4a는 본 발명의 제3실시례를 보여주는 측면도.

도 4b는 도 4a의 정면도.

도 5는 본 발명의 제3실시례에 적용된 고정블럭의 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >

100 : 교각 120 : 교좌장치

140 : 교좌부 몰탈 210 : 조립식 브라켓

230 : 받침판 250 : 인상용 잭

300 : 교량 상부구조물 310 : 거더

350 : 수직보강재 360 : 연결블럭

370 : 보강재 390 : 고정블럭

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례를 상세히 설명한다.

(제1실시례)

도 1a 내지 1e는 본 발명의 제1실시례에 따른 교량의 보수, 보강방법을 강거더형식의 철도교에 적용한 예를 순서대로 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 제1실시례에 의한 교량의 보수, 보강방법은, 상부구조물을 인상하기 위한 준비단계와, 거더를 연속화 하는 단계와, 상부구조물을 인상하는 단계와, 교좌장치의 교체 및/또는 코핑부 보강 등 보수, 보강단계와, 마무리단계로 구성된다.

(a) 교량 상부구조물 인상 준비단계

먼저 교량 상부구조물의 거더 하부면과 교각의 상부면 사이의 공간, 즉 형하공간을 고려하여 인상용 잭이 설치될 수 있는 충분한 형하공간이 확보되는 경우에는 교각의 상부면에 인상용 잭을 설치하여 상부구조물을 인상하게 되며, 그렇지 않은 경우에는 선택적으로 교각의 상부 양측벽에 브라켓을 설치하거나, 교각 양측의 지면으로부터 가설받침대를 설치하거나, 상술한 특허 제214387호에 개시된 조립식 브라켓을 설치하여 교량 상부구조물 인상을 위한 준비단계를 수행한다.

도 1a에는 본 발명자에 의해 선등록된 특허 제214387호를 적용한 예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 교각(100)의 상부에 위치한 교좌장치(120)들을 중심으로 일측 및 타측 베이스판(210)을 거치시키고 연결 조립하여서 상부구조물(300) 각각의 거더(310)(320) 직하부에 위치되도록 받침장치(220)(230)들을 설치하고, 상기 받침장치(220)(230) 상에 인상용 잭(250)을 대향되게 안치시켜 상부구조물을 인상하기 위한 준비작업을 실시한다. 미설명 부호 '330'은 침목, '340'은 레일이다.

(b) 거더 연속화 단계

상술한 바와 같이, 상부구조물 인상을 위한 준비단계가 완료되면, 도 1b에 도시된 바와 같이 인접하는 거더(310)(320)의 양측 단부를 연결블럭(360)으로 연결한다. 이렇게 거더를 연결블럭(360)으로 연결하여 연속화하는 이유는, 거더의 지지점이 교각의 외측으로 이동하게 됨에 따라 지지점 내측의 거더가 캔틸레버 거동을 하게 되는데 이 부분을 안정적으로 지지하기 위함이다. 또한, 다경간 교량의 경우 모든 거더를 연속화한 후 후속 작업을 수행하게 되면 보다 신속하고 안전하게 교량의 보수, 보강작업을 수행할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 적용된 연결블럭(360)을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 연결블럭(360)은 사각형의 플레이트(364)에 일정 간격으로 스티프너(362)를 용접한 것으로서, 스티프너(362) 사이의 플레이트(364)에는 거더와 볼트 체결하기 위한 볼트공(368)이 다수개 형성되어 있다. 그리고 플레이트(364)는 탄성패드(366)를 매개로 하여 거더(310)(320)에 볼트 체결된다.

한편, 인상용 잭(250) 로드의 중심선에 일치하는 거더면에 수직 보강재를 더 설치하여 후술하는 교량 인상 작업시 거더의 강성을 높여 손상을 방지하는 것이 바람직하다.

(c) 교량 인상 단계

거더의 연속화가 완료되면, 다음으로 도 1c에 도시된 바와 같이 상부구조물을 소정의 높이로 인상하게 된다. 인상 방법으로는 인상용 잭(유압잭)을 유압펌프에 유압호스로 연결하여 경간별로 인상하는 방법이나, 또는 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 특허출원 제10-2001-0006396호 '대형구조물의 위치이동 제어시스템'을 이용하여 모든 경간의 거더를 동시에 인상하는 것이 가능하다.

상기 출원발명을 간단히 설명하면, 교량 인상높이, 속도 등을 컴퓨터 제어장치에 입력하고, 교량 인상용 잭을 자동 계측 작동 제어하여 정밀 인상하므로 안전하게 교량을 인상할 수 있는 것이다.

이에 따르면, 교량 상부구조물의 인상작업을 자동작업으로 수행할 수 있어 정밀한 작동으로 동시인상 또는 불균등 인상이 가능하고 이는 종래의 동시인상의 불가능으로 인한 구조물이 손상을 방지하고 위험을 줄일 수 있으며 필요에 따라 불균등 인상도 가능하게 된다.

또한 작업 진행과 유지관리를 자동으로 제어할 수 있어 많은 인력이 필요하지 않고 야간에도 유지관리를 할 수 있고 대형 사고의 위험을 제거할 수 있다.

(d) 보수, 보강작업 단계

상기 단계에서와 같이 교량의 상부구조물을 소정의 높이로 인상한 후 교좌장치의 보수, 코핑부 손상부의 보수, 교각 상승 작업 등을 행하게 된다. 도 1d에서는 통수 여유고 확보를 위한 거더 승상작업을 예로 도시하였다. 본 실시례에 따른 통수 여유고 확보방법은 교각(100)의 상부에 교좌부 몰탈(140)을 소정의 높이로 타설하고 그 위에 신규 교좌장치를 설치하여 수면으로부터 거더의 높이를 승상시키는 방안을 채택하였다.

(e) 인상장치 철거 등 마무리 단계

상기와 같이 신규 교좌장치의 설치작업이 완료되면, 도 1e에 도시된 바와 같이 마무리 단계로서 인상된 상부구조물을 인하하고, 조립식 브라켓 및 인상용 잭을 철거한 후, 신규로 타설된 교좌부 몰탈(140)의 좌우에 콘크리트를 타설하여 교각 상부의 단면을 확대한다.

이상과 같이 본 발명의 제1실시례에 따른 교량의 보수, 보강방법은 거더 연속화에 의해 보다 신속하고 안전하게 교량의 보수, 보강방법을 수행할 수 있게 된다.

(제2실시례)

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제2실시례에 따른 교량의 보수, 보강방법을 강거더 형식의 철도교에 적용한 예를 순서대로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 제2실시례에 따른 교량의 보수, 보강방법은 신속하고 안전한 교좌장치 교체 및 거더 교체 방법을 제공한다.

구체적으로 살펴보면, 제1실시례와 동일하게 교량 상부구조물 인상 준비단계(도 2a) 및 거더 연속화단계(도 2b)를 수행한 후, 도 2c에 도시된 바와 같이 교좌장치의 교체작업을 보다 신속하게 진행할 수 있도록 인상용 잭(250)을 이용하여 거더(310)(320)를 지지한다.

다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 거더(310)(320)의 하부면을 소정의 높이로 절단하여 교좌장치 교체작업 공간을 확보한다. 즉, 인상용 잭(250)의 로드 중심선에 일치하는 거더(310)(320)면에 수직 보강재(350)를 설치하고, 상기 수직 보강재(350) 사이의 거더(310)(320)의 하부를 소정의 높이로 절단한 후, 상기 거더절단면의 하단부를 보강재(370)로 보강한다. 여기서, 보강재(370)는 'ㄱ'형강을 사용하며 기존 거더에 볼트 연결함으로서 용접(잔류응력)으로 인한 거더의 변형을 방지하도록 한다.

다음으로, 도 2e에 도시된 바와 같이 확보된 공간을 이용하여 신규 교좌장치를 설치한다.

마지막으로, 도 2f에 도시된 바와 같이 기존의 상부구조물(300)을 철거하고 형고가 낮은 신규 상부구조물(400)을 설치한 후 교각의 코핑부 단면 확대작업을 수행한다. 즉, 제1실시례와 달리 기존의 거더를 그대로 이용하는 것이 아니라 형고가 낮은 거더로 교체함으로써 결과적으로 수면 또는 지면으로부터 거더 하부의 높이가 상승되도록 하는 것이다.

도 4a, 4b는 상기 제1, 2실시례의 거더 연속화단계(b)에서 열차의 주행에 따라 그 진동으로 교량에 가해지는 차량 횡하중 및/또는 열차가 곡선구간을 주행할 때 발생하는 원심력으로 인하여 인상된 교량이 횡방향으로 이동하여 교각으로부터 이탈할 염려가 있으므로, 이를 예방하기 위해 거더(310)(320)의 양측면 외측에 고정블럭(390)을 설치한다.

고정블럭(390)은 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(392) 상에 일정한 간격으로 대략 삼각형 형상의 스티프터(396)를 용접하고 상기 스티프너(396)의 수직면에는 사이드 플레이트(394)를 용접한 것이다. 그리고 스티프너(396) 사이의 베이스 플레이트(392) 면에는 상기 고정블럭(390)을 교각에 볼트 체결하기 위한 볼트 체결공(398)이 다수개 형성되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 교량의 교각, 코핑부, 교좌장치의 보수 및 통수 여유고 확보를 위한 교량의 보수, 보강작업시 차량 또는 열차의 통행을 허용하는 상태에서 신속하고 안전하게 교량 상부구조물을 승상할 수 있고, 또한 그 상태에서 원하는 보수, 보강방법을 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.

Claims (4)

1. (a) 거더 하부면과 교각의 상부면 사이의 형하공간을 고려하여 선택적으로 교각의 상부 양측벽에 브라켓을 설치하거나 교각 양측의 지면으로부터 가설받침대를 설치하거나 교각의 상면에 교량 상부구조물 인상을 위한 조립식 브라켓을 설치한 후, 인상용 잭을 설치하는 교량 상부구조물 인상 준비단계;

   (b) 교각의 상부에서 인접하는 거더의 양측 단부를 연결 블럭으로 연결하는 거더 연속화 단계;

   (c) 상기 인상용 잭을 이용하여 교량 상부구조물을 소정의 높이로 인상하는 단계;

   (d) 교좌장치 교체, 코핑부 확대 또는 거더 교체 작업 등 교량의 보수, 보강작업을 수행하는 단계; 및

   (e) 인상된 교량 상부구조물을 인하하고 브라켓, 가설받침대 또는 조립식 브라켓 등을 철거한 후 교각 상부의 단면을 확대하는 단계로 이루어지는 교량 상부구조물 승상 및 보수, 보강방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (b)단계에서 강재 거더인 경우 인상용 잭 로드의 중심선에 일치하는 거더면에 수직 보강재를 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 상부구조물 승상 및 보수, 보강방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 (c)단계 이후에, 상기 수직 보강재 사이의 거더의 하부를 소정의 높이로 절단한 후 상기 거더 절단면의 하단부를 보강하는 단계를 더 포함하는 교량 상부구조물 승상 및 보수, 보강방법
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 (b)단계는 거더의 횡방향 이동을 방지하기 위한 고정블럭을 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 상부구조물 승상 및 보수, 보강방법.