KR20050088591A

KR20050088591A - 교량하부구조물의 내진보강장치

Info

Publication number: KR20050088591A
Application number: KR1020040013977A
Authority: KR
Inventors: 김익현; 이종석; 천정희
Original assignee: 학교법인 울산공업학원
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-07
Also published as: KR100637385B1

Abstract

본 발명은 내진보강용 조립식강판(10; 10')의 조립에 있어서 시공편의성 및 높은 시공품질을 제공할 수 있고, 긴장재(40)에 의한 프리스트레스를 제공하여 횡구속력에 의한 휨연성을 증대시킴으로써 교량하부구조물(100; 100')의 내진보강성능을 향상시킬 수 있는, 교량하부구조물의 내진보강장치(1; 1')에 관한 것이다.

본 발명에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치(1; 1')는 교량하부구조물(100; 100')의 외주면의 일부분을 둘러싸며 그 가장자리들(11, 13; 11', 13')이 소정의 간격을 두고 서로 맞대어지도록 설치되는 다수의 내진보강용 조립식강판(10; 10')과, 상기 내진보강용 조립식강판들(10; 10')의 서로 맞대어진 양측 가장자리들(11, 13; 11', 13')에 길이방향으로 형성되는 다수의 양측 긴장재고정부들(20, 30)과, 상기 양측 긴장재고정부들(20, 30)에 횡방향으로 끼워져 프리스트레스가 가해진 상태로 그 양측이 각각 고정되는 긴장재(40)를 포함한다.

Description

교량하부구조물의 내진보강장치{ASEISMATIC AND REINFORCING DEVICE OF A LOWER STRUCTURE OF A BRIDGE}

본 발명은 교량하부구조물의 내진보강장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내진보강용 조립식강판의 조립에 있어서 시공편의성 및 높은 시공품질을 제공할 수 있고, 긴장재에 의한 프리스트레스를 제공하여 횡구속력에 의한 휨연성을 증대시킴으로써 교량하부구조물의 내진보강성능을 향상시킬 수 있는, 교량하부구조물의 내진보강장치에 관한 것이다.

최근 일본을 비롯하여 인도, 터키, 이란 등 세계 여러 나라에서 지진으로 인해 많은 인명피해와 교량 등 국가 기반시설의 피해가 발생하고 있다. 우리나라도 지진에 있어서는 안전지대가 아니라는 것은 공지된 사실이며, 따라서 오늘날에는 교량과 같은 구조물의 설계시에는 엄격한 내진설계기준에 따른 내진설계가 필수적으로 요구되고 있다.

그러나 별도의 내진설계기준이 없이 설계된 종래의 교량은 주로 허용응력을 기초로 하는 탄성설계법에 의해 설계되었는데, 이러한 탄성설계법에서는 설계변수 중 하나인 지진력을 너무 작게 설정한 관계로, 이것에 의해 구해진 응답변위가 실제변위에 비해 현저히 과소평가되고, 중력 및 지지력의 조합에 의한 모멘트도 과소평가되는 문제점이 있으며, 구조물의 강성평가시에 있어서도 균열이 생긴 후의 강성이 아니라 전체 단면 유효강성을 기조로 하는 관계로, 이에 따른 응답변위가 과소평가되는 문제점도 있다.

종래의 교량에 상술한 바와 같은 문제점이 있어 지진의 발생시 붕괴위험이 있다 하더라도, 예산 등의 사정상 종래의 교량 모두를 철거하고 엄격한 내진설계기준에 따라 다시 설계하여 교량을 재축조할 수는 없으므로, 현재는 지진의 발생시 교량 전체가 붕괴되는 피해를 방지하기 위한 보강구조물을 종래의 교량에 설치하는 방안이 사용되고 있다.

도 1은 종래의 교량하부구조물의 내진보강장치(200)의 부분사시도를 도시한다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 종래의 교량하부구조물의 내진보강장치(200)는 교량하부구조물의 교각의 상측부 및 하측부에 긴장재 고정부재(210, 220)가 각각 고정되고, 교각의 컬럼부에는 컬럼부 보강체결부재(230)가 하나 이상 고정되며, 다수개의 긴장재(240)가 상기 컬럼부의 외측으로 각각 소정의 간격을 두고 배치되어 그 상,하단부가 상기 상,하부 긴장재 고정부재(210, 220)에 고정됨과 아울러 상기 컬럼부 보강체결부재(230)에 체결링(250)으로 각각 고정되고, 교각의 컬럼부의 외측으로 콘크리트 보강층(260)이 적층되어 구성된다.

그러나, 이와 같은 구조의 종래의 교량하부구조물의 내진보강장치(200)는 프리스트레스에 의해 주로 상하길이방향으로의 구속력만 제공될 뿐 횡구속력에 대해서는 고려되지 않고, 특히 교량하부구조물 중 취약부위인 외주면의 중앙위치의 내진보강도 전혀 고려되지 않을 뿐만 아니라, 콘크리트 보강층(260)의 적층, 별도의 작업대 제작에 의해 시공이 용이하지 않은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 내진보강용 조립식강판의 조립에 있어서 시공편의성 및 높은 시공품질을 제공할 수 있고, 긴장재에 의한 프리스트레스를 제공하여 횡구속력에 의한 휨연성을 증대시킴으로써 교량하부구조물의 내진보강성능을 향상시킬 수 있는, 교량하부구조물의 내진보강장치를 제공하기 위한 과제를 기초로 한다.

상기 과제는 교량하부구조물의 외주면의 일부분을 둘러싸며 그 가장자리들이 소정의 간격을 두고 서로 맞대어지도록 설치되는 내진보강용 조립식강판들과, 서로 맞대어진 상기 내진보강용 조립식강판들이 양측 가장자리들에 길이방향으로 형성되는 다수의 양측 긴장재고정부들과, 상기 양측 긴장재고정부들에 횡방향으로 끼워져 소정의 인장력이 가해진 상태로 그 양측이 각각 고정됨으로써 프리스트레스를 제공하는 긴장재를 포함하는, 본 발명에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치에 의해 해결된다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사각단면의 교량하부구조물의 내진보강장치(1)의 부분사시도를 도시하고, 도 3은 상기 교량하부구조물의 내진보강장치(1)에 있어서, 일측 긴장재고정부(20)의 부분사시도를 도시하며, 도 4는 상기 교량하부구조물의 내진보강장치(1)에 있어서, 타측 긴장재고정부(30)의 부분사시도를 도시한다.

도 2 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치(1)는 상기 사각단면의 교량하부구조물(100)의 외주면의 일부분을 둘러싸며 그 가장자리들(11, 13)이 소정의 간격을 두고 서로 맞대어지도록 설치되는 다수의 내진보강용 조립식강판(10)과, 상기 내진보강용 조립식강판들(10)의 서로 맞대어진 양측 가장자리들(11, 13)에 길이방향으로 형성되는 다수의 양측 긴장재고정부들(20, 30)과, 상기 양측 긴장재고정부들(20, 30)에 횡방향으로 끼워져 프리스트레스가 가해진 상태로 그 양측이 각각 고정되는 긴장재(40)를 포함한다.

상기 내진보강용 조립식강판들(10)은 교량하부구조물(100)의 외주면 상에 프리스트레스가 가해진 상태로 접촉되도록 설치되어 횡구속력에 의한 휨연성을 증가시킴으로써, 상기 교량하부구조물(100)의 내진특성을 보강하는 역할을 한다.

상기 내진보강용 조립식강판들(10)의 양측 가장자리들(11, 13)에는 긴장재고정부들(20, 30)이 형성되는데, 이 긴장재고정부들(20, 30)은 상기 내진보강용 조립식강판의 가장자리(11, 13)에 수직으로 맞대어져, 예를 들어 용접 등의 방법을 통해 접합되고 상기 긴장재(40)의 관통을 위한 관통구멍(23, 33)이 형성되는 수직강판(21, 31)과, 상기 내진보강용 조립식강판의 가장자리(11, 13) 및 상기 수직강판(21, 31)에, 예를 들어 용접 등의 방법을 통해 각각 접합되어 상기 수직강판(21, 31)을 보강하는 삼각강판(25, 35)을 포함한다.

여기서, 상기 수직강판(21, 35)은 상기 내진보강용 조립식강판들(10)의 양측 가장자리들(11, 13)로부터 반경방향으로 외측으로 돌출됨으로써, 상기 긴장재(40)의 고정위치를 제공하는 역할을 한다.

상기 수직강판(21, 35) 상에 각각 형성되는 관통구멍(23, 33)은 상기 긴장재(40)가 관통되도록 함으로써, 뒤이어 일어나는 상기 긴장재(40)의 고정을 가능하게 하는 역할을 한다.

상기 내진보강용 조립식강판의 가장자리(11, 13) 및 상기 수직강판(21, 31)에 각각 접합되는 삼각강판(25, 35)은, 상기 긴장재(40)가 프리스트레스가 가해진 상태로, 서로 인접하는 긴장재고정부들(20, 30)에 고정될 경우에도, 상기 수직강판(21, 31)이 상기 내진보강용 조립식강판의 가장자리(11, 13)에 대해 수직이 되도록 보강함으로써, 상기 긴장재(40)에 가해진 프리스트레스가 유지될 수 있게 하는 역할을 한다.

일반적으로, 사각단면의 교량하부구조물(100)에서는 외주면의 중앙부가 지진에 대해 취약한 관계로, 이를 보강하기 위해서는 상기 긴장재고정부들(20, 30)이 교량하부구조물(100)의 외주면의 중앙에 위치되도록, 상기 내진보강용 조립식강판들(10)이 서로 맞대어진 후, 상기 긴장재(40)에 의해 프리스트레스가 가해진 상태로 고정되는 것이 바람직하다.

따라서, 이 경우에 상기 내진보강용 조립식강판들(10)은 도 1에 도시되는 바와 같이, 90도로 절곡되어 양측이 각각 상기 사각단면의 교량하부구조물(100)의 외주면의 중앙부에 이르기까지 연장되는 구조로 형성되어, 사각단면의 교량하부구조물(100)의 외주면 상으로 4개가 서로 결합되어 설치된다.

또한, 상기 내진보강용 조립식강판들(10) 및 이것의 양측 가장자리(11, 13)에 각각 형성되는 긴장재고정부들(20, 30)은 공장에서 미리 일체로 제작된 후, 시공현장에서 상기 긴장재(40)의 고정에 의해 조립되어 교량하부구조물(100)의 외주면 상에 설치되는 것이 바람직한데, 이것에 의해, 현장에서 용접 등을 할 필요가 없이 전문공장에서 용접 등이 이루어지므로 시공품질이 향상될 수 있고, 현장에서는 조립만 하면 되므로, 현장에서의 시공이 매우 간편해지고 시공기간도 단축될 수 있다.

상기 긴장재고정부들(20, 30)에는 긴장재(40)가 프리스트레스가 가해진 상태로 고정되는데, 이 긴장재(40)는 상기 내진보강용 조립식강판들(10) 이 프리스트레스가 가해진 상태로 상기 교량하부구조물(100)의 외주면에 확실히 고정되도록 하는 역할을 하는 것으로, 일반적으로 강봉 또는 강선으로 형성된다.

상기 긴장재(40)의 프리스트레스는, 상기 긴장재고정부(20, 30)의 관통구멍(23, 33)으로 관통시킨 후, 상기 긴장재(40)의 일측을 소정의 고정수단으로 일측 긴장재고정부(20)에 고정한 상태에서, 상기 긴장재(40)의 타측으로 소정의 인장력을 가해 잡아당긴 후, 상기 긴장재(40)의 타측을 소정의 고정수단으로 타측 긴장재고정부(30)에 고정함으로써, 형성될 수 있다.

상기 긴장재(40)의 일측은 나사(51)에 의해 일측 긴장재고정부(20)에 고정되는 것이 바람직한데, 이러한 긴장재(40)의 일측의 고정은 도 3에 도시되는 바와 같이, 상기 긴장재(40)의 일측 외주면에 나사부(41)가 형성되고, 상기 긴장재(40)의 일측 외주면 상으로 너트(51)가 끼워져 상기 나사부(41)에 결합됨으로써 이루어진다.

상기 긴장재(40)의 타측은, 상기 긴장재(40)의 일측이 고정된 상태에서 상기 긴장재(40)의 타측으로 소정의 인장력이 가해진 후, 정착링(53)과 쐐기형고정부재(55)에 의해 타측 긴장재고정부(30)에 고정되는 것이 바람직한데, 이러한 긴장재(40)의 타측의 고정은 도 4에 도시되는 바와 같이, 상기 긴장재(40)의 타측 외주면상으로 정착링(53)이 끼워지고, 상기 긴장재(40)의 타측으로 소정의 인장력이 가해진 상태에서 상기 긴장재(40)의 외주면 및 상기 정착링(53) 사이의 틈으로 쐐기형고정부재(55)가 끼워짐으로써 이루어진다.

실시예에 따라서는 상기 긴장재(40)의 양측 모두가 나사(51)에 의해 양측 긴장재고정부(20, 30)에 고정될 수도 있는데, 이러한 긴장재(40)의 양측의 고정은, 상기 긴장재(40)의 양측 외주면에 나사부(41)가 각각 형성되고, 상기 긴장재(40)의 양측 외주면 상으로 너트(51)가 끼워져 상기 나사부(41)에 각각 결합됨으로써 이루어진다.

여기서도 마찬가지로, 우선 상기 긴장재(40)의 일측이 나사(51)에 의해 일측 긴장재고정부(20)에 고정된 상태에서, 상기 긴장재(40)의 타측으로 소정의 인장력이 가해진 후, 상기 긴장재(40)의 타측이 또 다른 나사(51)에 의해 타측 긴장재고정부(30)에 고정된다.

실시예에 따라서는 상기 긴장재(40)의 양측 모두가 정착링(53) 및 쐐기형고정부재(55)에 의해 양측 긴장재고정부(20, 30)에 고정될 수 있는데, 이러한 긴장재(40)의 양측의 고정은, 상기 긴장재(40)의 양측 외주면상으로 정착링(53)이 끼워지고, 상기 긴장재(40)의 외주면 및 상기 정착링(53) 사이의 틈으로 쐐기형고정부재(55)가 각각 끼워짐으로써 이루어진다.

여기서도 마찬가지로, 우선 상기 긴장재(40)의 일측이 정착링(53) 및 쐐기형고정부재(55)에 의해 일측 긴장재고정부(20)에 고정된 상태에서, 상기 긴장재(40)의 타측으로 소정의 인장력이 가해진 후, 상기 긴장재(40)의 타측이 또 다른 정착링(53) 및 쐐기형고정부재(55)에 의해 타측 긴장재고정부(30)에 고정된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치(1)에 있어서, 긴장재고정부(20, 30)에 설치되는 간이발판(60)의 사시도를 도시한다.

도 5에 도시되는 바와 같이, 서로 인접하는 긴장재고정부(20, 30)의 관통구멍들(23, 33)에는 작업시 간이발판(60)이 선택적으로 끼워져 상기 내진보강용 조립식강판(10) 상에서 지지될 수 있고 작업완료 후에는 용이하게 분리될 수 있는 것이 바람직하다.

상기 간이발판(60)은 상하길이방향으로 배열되는 긴장재고정부(20, 30)에 상기 긴장재(40)를 프리스트레스를 가한 상태로 고정하는 작업시에 일시적으로 발판으로 사용하는 것으로서, 긴장재고정부(20, 30)의 관통구멍들(23, 33)에 삽입되는 삽입몸체와, 상기 삽입몸체의 일측에 일체로 형성된 발판몸체를 포함한다. 또한 상기 간이발판(60)은 삽입몸체 상에 적절한 고정부재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 간이발판(60)은, 긴장재(40)의 고정에 잎서, 소정의 간격을 두고 상기 긴장재고정부(20, 30)의 관통구멍들(23, 33)에 끼워 내진보강용 조립식강판들(10)을 1차적으로 고정한 다음, 상기 긴장재(40)를 고정해가면서 하나씩 분리해가며 사용한다.

이러한 간이발판(60)의 일시적인 고정에 의해 종래의 교량하부구조물의 내진보강작업시에 필수적으로 사용되는 별도의 작업대가 필요하지 않게 된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 원형단면의 교량하부구조물의 내진보강장치(1')의 부분사시도를 도시한다. 여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 사각단면의 교량하부구조물의 내진보강장치(1')와 동일한 구성부재의 도면부호는 간략화를 위하여 동일하게 표시하기로 한다.

도 6에 도시되는 바와 같이, 상기 원형단면의 교량하부구조물의 내진보강장치(1')는 원형단면의 교량하부구조물(100')의 외주면의 일부분을 둘러싸며 그 가장자리들(11', 13')이 소정의 간격을 두고 서로 맞대어지도록 설치되는 내진보강용 조립식강판(10')과, 상기 내진보강용 조립식강판들(10')의 서로 맞대어진 양측 가장자리들(11', 13')에 길이방향으로 형성되는 다수의 양측 긴장재고정부들(20, 30)과, 상기 양측 긴장재고정부들(20, 30)에 횡방향으로 끼워져 프리스트레스가 가해진 상태로 그 양측이 각각 고정되는 긴장재(40)를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 원형단면의 교량하부구조물의 내진보강장치(1')는, 내진보강용 조립식강판(10')이 교량하부구조물(100')의 단면구조에 따라 원호형상으로 구부러진다는 점에 차이가 있을 뿐, 상기 내진보강용 조립식강판(10')의 양측 가장자리(11', 13')에 형성되는 긴장재고정부들(20, 30)의 구성, 상기 긴장재고정부들(20, 30)에 프리스트레스가 가해진 상태로 고정되는 긴장재(40)의 구성은 형성 본 발명의 일 실시예에 따른 사각단면의 교량하부구조물의 내진보강장치(1)와 동일하므로, 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

지금까지 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상술된 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다는 것은 자명하다.

따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치는 공장에서 미리 제작된 내진보강용 조립식강판을 현장에서 조립만 하면 되므로 시공이 매우 편리하고, 프리스트레스의 도입에 의해 강판두께를 감소시킬 수 있으며, 특히 교량하부구조물 중 취약부위인 외주면의 중앙위치에 프리스트레스를 제공하여 횡구속력에 의한 휨연성을 증대시킴으로써 내진성능을 크게 향상시킬 수 있고, 부수적으로 긴장재고정부에 작업용 발판을 설치함으로써 작업효율을 증대시킬 수 있는, 탁월한 효과가 있다.

도 1은 종래의 교량하부구조물의 내진보강장치의 부분사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치의 부분사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치에 있어서, 일측 긴장재고정부의 부분사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치에 있어서, 타측 긴장재고정부의 부분사시도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치에 있어서, 긴장재고정부에 설치되는 작업대의 사시도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치의 부분사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 1': 본 발명에 따른 교량하부구조물의 내진보강장치

10, 10': 내진보강용 조립식강판

11, 13, 11', 13': 내진보강용 조립식강판의 가장자리

20, 30 : 긴장재고정부

21, 31 : 수직강판

23, 33 : 관통구멍

25, 35 : 삼각강판

40 : 긴장재

41 : 나사부

51 : 너트

53 : 정착링

55 : 쐐기형고정부재

60 : 간이발판

100, 100': 교량하부구조물

200 : 종래의 교량하부구조물의 내진보강장치

Claims

교량하부구조물의 외주면의 일부분을 둘러싸며 그 가장자리들이 소정의 간격을 두고 서로 맞대어지도록 설치되는 다수의 내진보강용 조립식강판들;

서로 맞대어진 상기 내진보강용 조립식강판들의 양측 가장자리들에 길이방향으로 형성되는 다수의 양측 긴장재고정부들; 및

상기 양측 긴장재고정부들에 횡방향으로 끼워져 프리스트레스가 가해진 상태로 그 양측이 각각 고정되는 긴장재를 포함하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 내진보강용 조립식강판들은 상기 긴장재고정부들이 교량하부구조물의 외주면의 중앙에 위치되도록, 서로 맞대어지는 것을 특징으로 하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 긴장재고정부들은, 상기 내진보강용 조립식강판의 가장자리에 수직으로 맞대어져 접합되고 상기 긴장재의 관통을 위한 관통구멍이 형성되는 수직강판과, 상기 내진보강용 조립식강판의 가장자리 및 상기 수직강판에 각각 접합되어 상기 수직강판을 보강하는 삼각강판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 내진보강용 조립식강판들 및 상기 긴장재고정부들은 공장에서 일체로 제작된 후, 시공현장에서 상기 긴장재의 고정에 의해 조립되어 교량하부구조물의 외주면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 양측 긴장재고정부의 관통구멍들에는 작업시 간이발판이 선택적으로 끼워져 상기 내진보강용 조립식강판 상에서 지지될 수 있고 작업완료 후에는 용이하게 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 긴장재의 프리스트레스는, 상기 긴장재를 소정의 인장력이 가해진 상태로 상기 양측 긴장재고정부에 고정함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 긴장재의 일측 외주면에는 나사부가 형성되어, 상기 긴장재의 일측은 그 외주면 상으로 끼워져 상기 나사부에 결합되는 너트에 의해 상기 일측 긴장재고정부에 고정되며, 상기 긴장재의 타측은 그 외주면 상으로 끼워지는 정착링과, 상기 긴장재의 외주면 및 상기 정착링 사이의 틈으로 끼워지는 쐐기형고정부재에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 긴장재의 양측 외주면에는 나사부가 형성되어, 상기 긴장재의 양측은 그 외주면 상으로 끼워져 상기 나사부에 결합되는 너트에 의해 상기 양측 긴장재고정부에 각각 고정되는 것을 특징으로 하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.
제 1 항에 있어서,

상기 긴장재의 양측은 그 외주면 상으로 끼워지는 정착링과, 상기 긴장재의 외주면 및 상기 정착링 사이의 틈으로 끼워지는 쐐기형고정부재에 의해 상기 양측 긴장재고정부에 각각 고정되는 것을 특징으로 하는, 교량하부구조물의 내진보강장치.