KR20120103193A - Saddle rubber pads on the external wire reinforcement applied improving the seismic performance - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A structure for improving seismic performance by applying an elastic rubber pad to a saddle portion of an upper structure of a pier is provided to minimize shock applied to an upper structure of a bridge, a culvert, and a high-level road using an elastic rubber pad. CONSTITUTION: A structure for improving seismic performance by applying an elastic rubber pad to a saddle portion of an upper structure of a pier comprises a vertical shock reducing portion. The vertical shock reducing portion is formed on the lower plate of a saddle portion for reducing vibration applied to the upper structure of a pier and absorbs vertical vibration transferred from a bridge beam. The vertical shock reducing portion is composed of an elastic rubber pad placed on the center flat portion of the saddle portion. [Reference numerals] (AA) Elastic rubber pad

Description

교각 상부구조물의 새들부에 탄성 고무패드를 적용한 내진성능 보강 구조{Saddle rubber pads on the external wire reinforcement applied improving the seismic performance}Saddle rubber pads on the external wire reinforcement applied improving the seismic performance}

본 발명은 탄성 고무패드를 상부구조물에 외부강선을 이용하여 지진하중과 같은 반복하중에 대해 연성부족과 같은 문제점들을 극력 방지하는, 교각부 상부구조물의 내진성능을 향상시키는 내진 보강 구조에 관련한 것이다.The present invention relates to a seismic reinforcing structure that improves the seismic performance of the pier superstructure by using an elastic rubber pad to the upper structure to prevent problems such as ductility shortage against repeated loads such as earthquake load.

기둥 내진 보강은 1992년 이전에 건설되어진 교각은 내진설계를 고려하지 않아 내력의 부족과 기초 상부에서 교각 주철근에 겹침이음을 하거나 충분한 겸침이음 길이가 확보되어 있지 않은 경우가 많아 연성부족과 같은 문제점들이 있으며, 지진에 의해서 구조물은 비선형 거동을 하게 되고, 이에 따른 연성도를 확보하고 있어야 하는데 소성힌지 영역 내에 주철근의 겹침이음이 있게 되면 충분한 정착길이를 가지고 있어도 지진하중과 같은 반복하중을 받게 되면 겸침이음부 조기파괴가 발생하게 되어 급격한 내진성능의 저하가 발생하여 구조물의 갑작스런 붕괴가 발생 되며 이러한 내진설계가 고려되지 않은 교각 구조물의 내진성능을 증가시키는 것이 주된 관심사이다.In the seismic reinforcement of columns, the bridges constructed before 1992 do not take into account seismic design, so there are many problems such as lack of strength and lack of sufficient joint length at the pier reinforcing bars in the upper part of the foundation, or insufficient length of seizure joints. In addition, due to the earthquake, the structure will be non-linear behavior, and the ductility should be secured accordingly. If there are overlapping joints of the reinforcing bars in the plastic hinge area, the seismic load will be reduced even if the repetitive load such as the earthquake load is received, even if it has a sufficient settling length. The premature failure of the joint causes a sudden drop in seismic performance, resulting in sudden collapse of the structure, and the main concern is to increase the seismic performance of bridge structures that do not consider such seismic design.

슬래브 교량은 국내에서 외부 프리스트레스 보강 공법이 적용된 사례가 거의 없는데 그 이유는 크게 두 가지로 볼 수 있다. 슬래브교는 우선 강선의 정착 장치를 슬래브의 단부에 설치하기가 어렵고, 둘째로 거의 대부분 교하 공간에 여유가 없는 경우에 사용하는 교량형식이기 때문에, 그간 외부 프리스트레스를 이용한 보강공법의 적용이 어려웠다. 이러한 영향은 바로 강선의 배치 형상에 영향을 미치게 되고 외부강선의 배치 형상은 최소한의 편심을 가지게 설계되어 있다.Slab bridges have rarely been applied with external prestress reinforcement methods in Korea, for two reasons. Since the slab bridge is difficult to install the steel wire fixing device at the end of the slab firstly, and secondly, it is a bridge type that is used when there is almost no space in the bridge, it has been difficult to apply the reinforcement method using the external prestress. This effect directly affects the arrangement of the steel wires and the arrangement of the external wires is designed to have a minimum eccentricity.

외부 프리스트레스 보강공법을 이용하여 기존의 교량을 보강함에 있어 외부 프리스트레스의 긴장력을 구조체에 전달하는 방법으로 여러 형태의 정착 장치를 사용하고 있으며, 이에 크게 전단지지방식 지압지지방식 복합지지방식 마찰지지방식으로 구분할 수 있다. 또한 외부 프리스트레스 보강공법에 있어서는 정착 장치의 내하력이 긴장력의 힘 크기를 결정하기 때문에 외부 강선 보강 공법의 핵심적 기술이라고 할 수 있고, 따라서 정착장치의 형태나 지지방식에 따라서 외부 프리스트레스 보강공법을 분류하는 기준이 될 수 있다. 또한 앞서 언급한 정착장치를 지지방식이나 정착장치 형태를 이용하여 다양한 정착장치들이 개발되었고 연구되고 있다. 이러한 방식으로 도출된 정착 장치들은 RC, PSC 거더교에 주로 사용되고 있으며, 각각의 정착장치를 이용하여 강교나 다른 구조물에도 적용될 수 있다. 또한 근래에는 기존의 정착방식을 통한 것 뿐 아니라 이를 토대로 접근하여 구조적 합리성과 안정성, 시공성 및 경제성 등을 개선한 개량형 정착 장치들이 개발되고 있다.In reinforcing existing bridges using external prestress reinforcement method, various types of fixing devices are used to transfer tension of external prestress to the structure. Can be distinguished. In addition, in the external prestress reinforcement method, since the load capacity of the fixing device determines the magnitude of the force of the tension force, it is a core technology of the external steel wire reinforcement method. Therefore, the criteria for classifying the external prestress reinforcement method according to the type and the supporting method of the fixing device. This can be In addition, various fixing devices have been developed and studied using the above-mentioned fixing device using a support method or a fixing device type. The fixing devices derived in this way are mainly used for RC and PSC girder bridges, and can be applied to steel bridges or other structures using the respective fixing devices. In recent years, improved fixing devices have been developed that improve the structural rationality, stability, constructability and economic feasibility by approaching not only through existing fixing methods but also based on them.

본 발명은 내진설계를 고려하지 않아 내력의 부족과 기초 상부에서 교각 주철근에 겹침이음을 하거나 충분한 겸침이음 길이가 확보되어 있지 않은 경우가 많아 연성부족과 같은 문제점들이 있으며, 이를 보안하기 위해 여러 보강재로 보강을 현재 하고 있지만 부식, 화재, 내부변화 관찰 곤란, 현장기능공의 숙련도에 의존, 표면에 피복이 없으면 자외선에 의한 강도저하를 보완할 수 있는 보강재로 내진 성능을 증가시킨다.The present invention does not consider the seismic design, there are problems such as lack of ductility and lack of ductile joints in the pier reinforcing bar reinforcement in the upper part of the foundation or insufficient seizure joints are often secured, such as lack of ductility, to secure this Although it is currently being reinforced, it is difficult to observe corrosion, fire, internal changes, depending on the skill of the on-site technicians, and if there is no coating on the surface, the seismic performance is increased by the reinforcing material to compensate for the decrease in strength caused by ultraviolet rays.

본 발명의 목적은 새들부에 탄성 고무패드를 적용하여 교량, 암거, 고가 도로의 상부 구조물의 충격을 최소화하여 적용 구조물의 수명을 연장시키고, 내진성능의 저하를 증가시키는 데 있다.An object of the present invention is to apply an elastic rubber pad to the saddle to minimize the impact of the upper structure of bridges, culverts, elevated roads to extend the life of the application structure, and to increase the degradation of seismic performance.

본 발명의 목적은 외부강선보강 공법 중 전단지지방식 새들부에 탄성 고무패드를 사용함으로써 충격, 진동을 흡수하면서, 상부 구조물의 내하력 증진효과를 얻는데 있다.An object of the present invention is to obtain a load-bearing effect of the upper structure while absorbing shock and vibration by using an elastic rubber pad in the leaflet saddle portion of the external wire reinforcement method.

새들부의 좌우에 한 쌍의 인장강선의 중간이 밀착되는 수평 충격완화부를 이용하여 인장강선의 수평 진동으로 인한 교량 빔 인장부의 균열을 사전에 예방할 수 있다. 또한, 강선 삽입 홈부의 내면과 인장강선의 외면이 완전히 밀착되게 함으로서, 수평충격 완화부에서의 진동 흡수효과를 최대로 향상 시킨다.By using a horizontal shock absorbing portion in which the middle of the pair of tensile steel is in close contact with the left and right of the saddle portion, it is possible to prevent cracking of the bridge beam tension caused by the horizontal vibration of the tensile steel wire in advance. In addition, by making the inner surface of the steel wire insertion groove portion and the outer surface of the tensile steel wire completely in contact with each other, the vibration absorption effect in the horizontal shock mitigation portion is improved to the maximum.

도 1은 교각 상부구조물을 받치는 새들부의 사시 구조도,
도 2는 도 1의 새들부가 채용된 상태를 예시한 종단면 구조도,
도 3은 도 2의 새들부와 이 새들부의 양측에 배열된 정착부를 예시한 교각 상부 구조물의 구성도.1 is a perspective structural diagram of a saddle portion supporting a pier superstructure,
2 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a state in which the saddle portion of FIG. 1 is employed;
3 is a block diagram of a pier superstructure illustrating the saddle portion of FIG. 2 and anchoring portions arranged on both sides of the saddle portion;

본 발명은 교각 상부구조물의 정착부와 이웃하는 새들부의 내진성능 보강 구조를 안출한 것이다.The present invention devises a seismic reinforcing structure of the anchoring portion of the bridge superstructure and the neighboring saddle portion.

본 발명은, 교각 상부구조물의 진동을 저감하기 위한 새들부는 하판 상부에 교량 빔으로부터 전달되는 수직 진동을 흡수하는 수직충격 완화부를 구비하는 구성으로 되어 있다.The present invention has a configuration in which a saddle portion for reducing vibration of a pier superstructure includes a vertical shock absorbing portion for absorbing vertical vibrations transmitted from a bridge beam on an upper portion of a lower plate.

또한, 본 발명의 수직충격 완화부는 새들부의 중앙 평탄부 상에 재치된 탄성고무패드를 채용함이 바람직하다.In addition, the vertical shock absorbing portion of the present invention preferably employs an elastic rubber pad placed on the center flat portion of the saddle portion.

또, 상기한 탄성고무패드는 도 2에 예시된 바와 같이, 볼트를 매개로, PSC-BEAM의 하측 일부를 감싸면서, 체결되는 거치부가 양측에 기립 배열된 구성으로 되고, 이 양 거치부 사이에는 상기 PSC-BEAM의 하면을 수용하도록 평탄부를 갖는 새들부에 재치됨으로써, 성하여 수직진동으로 인한 교량 빔 인장부의 균열을 예방할 수 있도록 교각 상부구조물의 새들부에 탄성 고무패드를 적용하여 내진성능을 보강할 수 있는 구조로 되어 있다.In addition, the elastic rubber pad, as illustrated in Figure 2, through the bolt, while wrapping the lower portion of the PSC-BEAM, the mounting portion is fastened to the configuration is arranged on both sides, between the two mounting portions Reinforced the seismic performance by applying an elastic rubber pad to the saddle of the bridge superstructure to prevent cracking of the bridge beam tension caused by the vertical vibration by mounting on the saddle having a flat portion to accommodate the lower surface of the PSC-BEAM It is structured to be possible.

또한, 상기 탄성고무패드는 도 1에 예시된 바와 같이, 다층으로 이루어지며, 상부층과 하부층은 고강도 패드이고, 중간층은 중강도 패드로 이루어져 있다.In addition, the elastic rubber pad is made of a multi-layer, as illustrated in Figure 1, the upper layer and the lower layer is a high-strength pad, the middle layer is made of a medium strength pad.

또, 상기 탄성고무패드는 종단면상에서 볼 때, 이웃하는 가장자리 보다 중앙부가 더 볼록한 형태로 이루어져 있다.In addition, the elastic rubber pad is formed in a convex shape of the central portion than the neighboring edge when viewed on the longitudinal section.

일반론적인 교각 상부구조물에 대한 구조 성능을 피력하자면, 구조물에 대한 적응성이 뛰어나고 구조 성능 개선 효과가 탁월한 외부 프리스트레스 보강의 경우 보강 효과는 외부강선의 배치형태와 긴장력 크기를 결정짓는 단부 정착장치의 내하력에 달려있다. 따라서 단부 정착장치의 형태에 따라 여러 공법으로 분류되고 또 연구 개발 되고 있는 실정이다. 공용중인 교량에 대하여 외부 프리스트레스 도입을 시행하기 전에 교량의 내하력이 얼마인가를 결정하는 것은 보강작업에서 가장 중요한 문제라고 할 수 있다. 이 내하력 평가는 프리스트레스의 손실량을 산정하는 것이 무엇보다도 중요하며, 따라서 프리스트레스 손실량 분석에 대한 연구가 수행되어야 하는 바, 본 발명은 이러한 연구에 대한 대응안의 일환으로서 안출 도모되었다.In terms of general structural pier superstructures, in the case of external prestress reinforcement, which is adaptable to structures and improves structural performance, the reinforcing effect depends on the load capacity of the end anchoring device, which determines the layout of the external steel wire and the magnitude of the tension. Depends Therefore, according to the type of end fixing device is classified into a number of construction methods and is being developed. Determining the load capacity of a bridge before the introduction of external prestress to the bridge in use is the most important issue in reinforcement work. In this evaluation of load capacity, it is important to calculate the amount of prestress loss, and therefore, research on prestress loss amount analysis should be carried out, and the present invention has been designed as part of a response to such a study.

일반적인 PC 교량에 외부 프리스트레스를 이용하여 보강을 실시하는 경우는 PSC beam교와 슬래브교에 대하여 외부 프리스트레스를 적용한 보강법에 관한 연구가 진행되어 왔다. Szailard(1959)은 지간을 따라서 포물선 형태의 긴장재를 이용한 보강에 관한 연구를 발표하였다. 이 연구에서는 거더와 콘크리트 슬래브가 완전히 일체 거동한다고 가정하였다. Abbot(1960)은 직선배치된 프리스트레스의 영향을 연구하여 경간을 따라서 발생하는 응력을 계산하고, 상부 방향변위, 하부 플랜지의 좌굴문제를 고려하기 위해서 탄성보 이론을 사용하였으며, 이론에 의해 계산된 응력과 변위값을 실제 실험값과 비교하였다. Hoadly(1963)는 프리스트레스가 직선배치된 강합성보의 거동을 연구하여 pre-tensioned 강재보가 구조물의 고정하중을 지탱한다고 하였다. Tachibanaet al.(1964)은 bent-up 프리스트레스로 보강된 두 개의 강합성 교량의 거동을 연구하였으며, 이 연구를 통하여 외부 프리스트레스로 보강된 강합성 교량은 post-tensioned 된 강합성 교량과 거의 유사한 내하력을 가짐을 밝혀냈다. Regan(1967)은 외부 프리스트레스로 보강된 교량을 해석하기 위해서 “simple strain method"를 제안하였다.In the case of reinforcement using external prestress in general PC bridges, studies have been conducted on reinforcement methods using external prestresses for PSC beam bridges and slab bridges. Szailard (1959) published a study on reinforcement using parabolic tension members along the span. This study assumes that the girder and the concrete slab are fully integrated. Abbot (1960) used elastic beam theory to study the effects of linearly placed prestresses, calculate stresses along spans, and to consider buckling problems of upper directional displacements and lower flanges. And displacement are compared with the actual experimental values. Hoadly (1963) studied the behavior of prestressed straight composite beams, suggesting that pre-tensioned steel beams support the fixed load of the structure. Tachibana et al. (1964) studied the behavior of two rigid composite bridges reinforced with bent-up prestresses. Through this study, the composite bridges reinforced with external prestresses showed almost similar load capacity as the post-tensioned rigid composite bridges. Revealed. Regan (1967) proposed a “simple strain method” to analyze bridges reinforced with external prestress.

이 연구에서는 응력이 선형 분포한다고 가정하고 연결부의 응력의 불연속성을 배제하였다. 많은 건물과 교량 거더의 분석을 통하여 구조물의 파괴는 긴장재의 파괴보다는 콘크리트 슬래브의 파괴로부터 발생한다고 결론지었다.In this study, assuming that the stress is linearly distributed, the discontinuity of the stress at the connection is excluded. Analysis of many buildings and bridge girders concluded that the destruction of structures results from the destruction of concrete slabs rather than the failure of tension members.

이후로도 교량에 대한 외부 프리스트레스에 대한 연구는 계속되어 Ayyub et al.(1990)은 Tendon type(bar, 7연선)과 Tendon profile(직선, 절곡)을 고려한 단경간 합성보에 프리스트레스로 보강한 실험을 수행하였다. 그 결과 strand가 bar보다 고강도이므로 더 효과적이었고, bar를 이용한 직선배치보다 strand를 이용한 절곡배치가 보의 강성을 증가시키는데 더욱 효과적임을 확인하였다.Since then, the study of the external prestress on the bridge continued, and Ayyub et al. (1990) performed prestress-reinforced experiments on short span composite beams considering Tendon type (bar, 7 strand) and Tendon profile (straight, bent). . As a result, the strand was more effective than the bar because it was more effective, and the bending arrangement using the strand was more effective to increase the rigidity of the beam than the straight arrangement using the bar.

기존 연구결과를 살펴보면, 외부 프리스트레스 공법 적용에 의하여 효과적인 보강이 이루어지고 보강효과의 지속성이 매우 뛰어난 것으로 분석되고 있다. 특히, 외부 프리스트레스 보강에 있어서 긴장재를 절곡 또는 곡선으로 보강 할 경우 휨 보강뿐만 아니라 전단보강까지 유도할 수 있어 경제적인 효과를 극대화할 수 있다.Based on the existing research results, it is analyzed that the effective reinforcement is achieved by applying the external prestress method and the durability of the reinforcement effect is very excellent. In particular, when the tension member is bent or curved in the external prestress reinforcement, it is possible to induce not only the bending reinforcement but also the shear reinforcement, thereby maximizing the economic effect.

이 후로도 교량에 대한 외부 프리스트레스에 대한 연구는 계속되어 왔다. 그래서, 본 출원인은 단순한 새들부가 아닌 탄성력이 강한 고무패드를 이용하여 교량의 진동을 흡수하고, 충격을 완화할 수 있는 탄성 고무패드를 이용하게 되기에 이르렀다.Since then, studies on external prestress on bridges have continued. Therefore, the present applicant has come to use an elastic rubber pad which can absorb the vibration of the bridge and relieve the impact by using a rubber pad having a strong elastic force rather than a simple saddle portion.

따라서, 본 발명은 새들부에 탄성 고무패드를 적용하여 교량, 암거, 고가 도로의 상부 구조물의 충격을 최소화하여 적용 구조물의 수명을 연장시키고, 내진성능의 저하를 증가시킬 수 있게 되는 것이다.Accordingly, the present invention is to apply an elastic rubber pad to the saddle to minimize the impact of the upper structure of bridges, culverts, elevated roads to extend the life of the application structure, and increase the degradation of seismic performance.

이러한 본 발명은 상부구조물의 진동을 저감하기 위한 새들부는 하판 상부에 교량 빔으로부터 전달되는 수직 진동을 흡수하는 수직충격 완화부를 구성하여 수직진동으로 인한 교량 빔 인장부의 균열을 예방할 수 있다.The present invention can prevent the crack of the bridge beam tension portion due to vertical vibration by forming a vertical shock absorbing portion for absorbing the vertical vibration transmitted from the bridge beam to the upper portion of the saddle portion for reducing the vibration of the upper structure.

상술한 구성에 따르면, 도 2의 주형과 연결된 부분(도 3 참조)으로 외부 하중이 가해질 경우 상부구조의 충격과 진동을 확실히 저감할 수 있게 되는 등의 매우 뛰어난 효과가 있는 것이다.According to the above-described configuration, when an external load is applied to the portion connected to the mold of FIG. 2 (see FIG. 3), the shock and vibration of the superstructure can be reliably reduced.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (4)

교각 상부구조물의 정착부와 이웃하는 새들부의 내진성능 보강 구조로서,
교각 상부구조물의 진동을 저감하기 위한 새들부는 하판 상부에 교량 빔으로부터 전달되는 수직 진동을 흡수하는 수직충격 완화부를 구비한 것을 특징으로 하는 교각 상부구조물의 새들부에 탄성 고무패드를 적용한 내진성능 보강 구조.
As a seismic performance reinforcing structure of the anchoring portion of the bridge superstructure and the neighboring saddle,
The saddle portion for reducing the vibration of the pier superstructure has a vertical shock absorbing portion for absorbing the vertical vibration transmitted from the bridge beam on the lower plate, the seismic performance reinforcement structure applying the elastic rubber pad to the saddle of the pier superstructure .
청구항 1에 있어서,
상기 수직충격 완화부는 수직충격 완화부는 새들부의 중앙 평탄부 상에 재치된 탄성고무패드인 것을 특징으로 하는 내진성능 보강 구조.
The method according to claim 1,
The vertical shock absorbing portion is a shock-absorbing performance reinforcement structure, characterized in that the vertical shock absorbing portion is an elastic rubber pad mounted on the center flat portion of the saddle portion.
청구항 2에 있어서,
상기 탄성고무패드는 다층으로 이루어지며, 상부층과 하부층은 고강도 패드이고, 중간층은 중강도 패드로 이루어진 것을 특징으로 하는 내진성능 보강 구조.
The method according to claim 2,
The elastic rubber pad is made of a multi-layer, the upper layer and the lower layer is a high-strength pad, the middle layer is a seismic performance reinforcement structure, characterized in that made of a medium strength pad.
청구항 3에 있어서,
상기 탄성고무패드는 종단면상에서 볼 때, 이웃하는 가장자리 보다 중앙부가 더 볼록한 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 내진성능 보강 구조.The method according to claim 3,
The elastic rubber pad, when viewed on a longitudinal section, seismic performance reinforcement structure, characterized in that the center portion is formed more convex than the neighboring edge.
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