KR100603901B1

KR100603901B1 - 기존 거더의 일부를 활용한 판형교 유도상 구조 및 시공방법

Info

Publication number: KR100603901B1
Application number: KR1020050128906A
Authority: KR
Inventors: 민경주
Original assignee: 한국철도시설산업 (주)
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2006-07-24
Anticipated expiration: 2025-12-23

Abstract

본 발명은 강교로 이루어진 철도교의 노후화 및 설계기준의 변경으로 교량의 안전성 확보를 위해 기존 거더를 활용하여 강성을 향상시켜 설치하는 것으로,

더욱 상세하게는 기존 거더의 강재를 활용하여 박스 형태의 경량 구조로 제작하여 교각 보강 등을 최소화하며 콘크리트로 매립된 거더의 피로수명에 영향을 받지 않는 경제적인 구조의 기존 거더를 활용한 판형교 유도상 구조 및 시공방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 I형 빔의 상측면에 천공구멍을 형성하여 횡 철근과 쉬스관을 설치하고 I형 빔의 전체면에 다수의 관통홀을 형성하여 철근을 배근하는 기존 거더와; 상기 기존 거더의 하측으로 교량 받침과 접착제가 도포되어 하부를 보강하는 바닥 보강판과;

상기 돌출 거더의 경계면에 홈부가 형성되며 일체형으로 성형되는 하부 슬래브 및 상부 슬래브와;

상기 기존 거더를 제거하고 상부 슬래브에 자갈과 침목 및 레일이 설치됨을 특징으로 하는 것이다.

철도 판형교, 철근콘크리트, 슬래브, PC 강선, PC합성형교, 판형교 유도상화

Description

기존 거더의 일부를 활용한 판형교 유도상 구조 및 시공방법{Girder bridge construction make use of a part existing girder and that execution method}

도 1 은 기존 거더에 대한 설치상태 정면도

도 2 는 기존 거더에 대한 설치상태 측면도

도 3 는 기존 거더에 대한 설치상태 사시도

도 4 는 본 발명중 거더의 천공 및 보강에 대한 정면도

도 5 는 본 발명중 거더의 천공 및 보강에 대한 측면도

도 6 은 본 발명중 거더의 천공 및 보강에 대한 사시도

도 7 은 본 발명중 기존거더에 철근을 배근한 상태의 정면도

도 8 은 본 발명중 철근을 배근한 상태의 측면도

도 9 는 본 발명중 철근을 배근한 상태의 사시도

도 10 은 본 발명중 슬래브를 완성한 상태의 정면 단면도

도 11 은 본 발명중 슬래브를 완성한 상태의 측면도

도 12 는 본 발명중 슬래브를 완성한 상태의 사시도

도 13 은 본 발명중 돌출 거더를 제거하고 에폭시를 코팅한 상태의 정면도

도 14 는 본 발명중 돌출 거더를 제거하고 에폭시를 코팅한 상태의 측면도

도 15 는 본 발명중 돌출 거더를 제거하고 에폭시를 코팅한 상태의 사시도

도 16 은 본 발명의 완성상태를 나타낸 정면도

도 17 은 본 발명의 완성상태를 나타낸 측면도

도 18 은 본 발명의 완성상태를 나타낸 사시도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 기존 거더 11 : 침목

12 : 레일 13 : I형 빔

14 : 천공구멍 15 : 수직 보강판

16 : 교량 받침 17 : 교좌장치

18 : 측면 보강판 19 : 철근 관통홀

20 : 횡 철근 21 : 바닥 보강판

22 : 거푸집 23 : 철근

24 : 복부 25 : 하부슬래브

26 : 공간 27 : 쉬스관

28 : 상부 슬래브 29 : 외벽

30 : 홈부 31 : 돌출 거더

32 : 접착제 33 : 에폭시

34 : 상부슬래브 바닥판 35 : 교측보도

36 : 도상 자갈

일반적으로 철도교는 철근콘크리트교에 비하여 유지관리가 어려운 무도상궤도 형태의 강교가 다수 존재하고 있으며, 이러한 강교를 개량하는 공사가 다년간 진행되어왔다. 이러한 개량방법으로는 유도상화 또는 강교를 보강하고 궤도를 개량하는 공법들이 있다.

유도상이란, 철도교에 있어서 레일 및 이를 받치고 있는 침목과 자갈이 깔려있는 상태를 말한다. 무도상은 상기에서 자갈이 깔려 있지 않은 상태를 말한다.

일반적으로 과거에 시공된 철도교는 강교로써 하천을 지나거나 계곡 사이를 지나는 등 지반에 설치되지 않은 대부분의 철도교는 도 1 과 같이 무도상 강교로 건설되어 있다.

종래의 철도교는 평행하게 길이방향으로 설치된 한 쌍의 레일(12)이 일정한 간격의 폭 방향으로 설치되는 침목(11)이 받침하고, 이 침목의 하부로는 기존 거더(10)가 길이 방향으로 받침되며, 이 기존 거더(10)의 교대 또는 교각의 상부 위치에는 교좌장치(17)가 설치되어 있다.

이러한 종래의 철도교는 거더 바탕면을 그라인딩하여 콘크리트와의 부착을 좋게 하기 위한 개량작업을 하고, 거더에 철근배근을 위한 구멍을 뚫고, 상기 천공된 구멍을 통하여 철근을 배근하고 슬래브 거푸집을 설치하되, 교각 하부의 지면 고르기 및 걸림돌 철거 등의 단계 및 동바리 서포터를 지지설치하며, 상기 슬래브 거푸집에 콘크리트를 타설하고, 양생 후 서포터 및 거푸집의 탈형 후 슬래브 상부로 노출된 거더 돌출부를 절단해내어 그 자리에 슬래브의 방수처리를 하고, 자갈로 슬래브 상에 유도상화하여 완성한다.

그러나 이러한 종래의 구조에 따른 방법은, 슬래브의 타설 및 양생 중에도 철로 위로 차량이 운행되어야만 하기 때문에 슬래브의 균열 및 재료 분리에 따른 구조적 강성에 문제가 발생할 수 있다.

이러한 결점을 방지하기 위하여 특허 제415768호(2004. 1. 16. 공고)와 같이, 유도상화 시공 중에 열차의 동 하중에 의한 진동 충격을 방지하면서 시공되게 하며, 지면으로부터 동바리 설치에 대한 문제점을 해소하기 위해 교각 상에 설치되는 조립식 브래킷 동바리에 의한 시공을 한 것이고, 조립/분해 가능한 가설구조로써 유도상화를 위해 단계별로 이동하면서 시스템 이동식으로 그 시공이 양호하게 한 것이다.

이러한 종래의 구조를 구체적으로 설명하면, 평행하게 길이방향으로 설치된 한 쌍의 레일은 일정 간격의 폭 방향으로 설치되는 목재 침목이 받침하고, 이 침목의 하부 길이방향으로는 거더가 받침 되고, 이 거더와 교대 또는 교각 상부에는 교좌장치가 개재되어 있는 통상의 철도교에 있어서, 기존 거더를 철거하되,

각각의 교대 또는 교각상에 설치되는 유압잭 받침용 브래킷;

상기 브래킷의 양측 상부면에 높이 보강재를 개재하여 설치되는 제1유압잭;

상기 제1유압잭이 설치된 각각의 교각 간격 정도의 길이를 갖고, 제1유압잭 상부에 얹어지는 한 쌍의 열차 하중 지지용 제2거더;

상기 제2거더의 상부에 일정간격을 가지며 폭 방향으로 설치하되, 상기 각각의 목재침목 사이에 위치하여 레일 저면에 개재되어 제2거더에 조립 고정되는 강재 침목;

상기 브래킷의 양측 단차면으로 안착되는 제2유압잭;

상기 제2유압잭이 설치된 각각의 교각 간격 정도의 길이를 갖고 상기 제2유압잭 상부에 얹어지는 한 쌍의 종부재와;

이 종부재 상면의 폭방향 일정간격으로 설치되는 횡부재로 조립되는 격자형 공중 동바리;

상기 공중 동바리로 지지가 되는 거푸집에 의해 양생 된 슬래브; 및

침목과 슬래브 사이에 자갈 메우기를 하여 유도상화한 구조로 된 것으로 특징으로 한다.

그러나 이러한 종래의 구조는 교각을 이용하여 설치되는 공중 동바리를 추가로 설치해야 하기 때문에 공중 동바리의 설치 및 해체를 위한 시간이 소모된다.

이러한 유도상 슬래브교량은 단면의 역학적 효율성이 감소되어 기존판형교량의 중량보다 약 10～20배정도의 중량구조가 되기 때문에 시공성이 저하되고, 교량의 하부구조인 교각이나 기초에 대한 보강이 필요한 경우가 많으므로 하부구조 보강비 등의 시공비가 더 소요될 수 있다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 판형의 기존 거더의 강재 하부를 활용하여 강성을 높이고 내구성과 사용성을 높이도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 기존 거더의 I형 빔에 의하여 분리되는 슬래브 콘크리트로 일체화시켜 안전성 및 내구성을 증진시키도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 박스형 거더의 경량 구조로 제작하며 오히려 강성이 크게 되어 거더의 피로수명에 영향을 받지 않도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 I형 빔의 상측면에 천공구멍을 형성하여 횡 철근과 쉬스관을 설치하고 I형 빔의 전체면에 다수의 관통홀을 형성하여 철근을 배근하는 기존 거더와;

상기 기존 거더의 하측으로 교량 받침과 접착제가 도포되어 하부를 보강하는 바닥 보강판과;

상기 돌출 거더의 경계면에 홈부가 형성되며 일체형으로 성형되는 하부 슬래브, 복부, 상부 슬래브 및 외벽과;

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 도 1 내지 도 3 에 도시한 바와 같이 I형 빔(13)으로 이루어진 상측으로 침목(11)이 일정한 간격에 연결되어 있으며 그 상측으로 한 쌍의 레일(12)이 설치된 기존 거더(10)로 이루어져 있다.

이러한 기존 거더(10)의 I형 빔(13) 표면에 되어 있는 도장은 콘크리트의 부착력을 저하시키게 되므로 I형 빔(13)의 표면 도장을 제거하고 이곳에 신구접착제를 도포한다.

도장이 제거된 기존 거더(10)의 I형 빔(13)에는 도 4 내지 도 5, 도 6 에 도시한 바와 같이, 측면 상측으로 일정한 간격을 절단하여 사각형이나 원형의 천공구멍(14)을 설치하고, 이 천공구멍(14)의 양측에는 세로방향으로 수직 보강판(15)을 설치한다.

상기 천공구멍(14)에는 상부 슬래브(28)가 타설될 위치에 횡 철근(20)을 다수 배치하여 배근한다.

상기 천공구멍(14)이 형성되지 않은 I형 빔(13)에는 다수의 철근 관통홀(19)을 천공하여 이곳에 철근(23)을 관통시켜 복부(24)가 타설될 위치에 배근한다.

상기 I형 빔(13)의 양쪽 선단에는 외측으로 측면 보강판(18)을 설치하고, 교량 하부에는 PC 또는 FREP(섬유보강에폭시패널, Fiber Reinforced Epoxy Panel) 등의 보강판(21)으로 둘러싸고 이곳에 무수축몰탈 또는 에폭시 등과 같은 접착제(32)를 충진한다.

또한, 기존 거더(10)의 내측으로 공간(26)이 중앙에 형성되도록 하고 거푸집(22)의 내부에서 상부 슬래브(28)가 위치하는 부분에서 횡 방향으로 쉬스관(27)을 설치하여 포스트텐션용 PC 강선을 배치한다.

콘크리트 타설 후 기존 거더(10)와 콘크리트의 접합을 위하여 절단되지 않은 I형 빔(13)의 일부분에 홈부(30)가 형성되도록 스티로폼 등을 삽입하여 이곳에 콘크리트가 타설되지 않도록 한다.

거푸집(22)에 의하여 복부(24), 하부 슬래브(25), 상부 슬래브(28) 및 외벽(29)이 일체형으로 콘크리트에 의하여 양생 된 후 거푸집(22)을 제거하는 한편, 홈부(30)로 돌출된 돌출 거더(31)를 절단하여 제거시킨다.

돌출 거더(31)가 제거되면 홈부(30)만 남게 되므로 이 홈부(30)에 콘크리트의 일체화 및 I형 빔(13)에 의한 누수를 방지하지 위하여 에폭시(33)를 충진한다.

돌출 거더(31)를 제거하는 경우에는 궤도 설치공사(차단공사)시에 제거한다.

상기 콘크리트의 타설 후 건조수축 등으로 인한 기존 거더(10)의 강판과 콘크리트의 분리가 일어나지 않도록 팽창 콘크리트를 사용하며, 양생시 균열 등이 발 생치 않도록 유의한다.

콘크리트의 양생이 완료된 후 쉬스관(27)을 통과하는 PC 강선을 긴장시켜 상부 슬래브(28)에 긴장력을 형성한다.

이와 같이 PC를 긴장시킨 이후에 궤도 설치공사(차단공사)를 실시하는 것으로,

기존에 설치된 레일(12)과 침목(11)을 제거하고 돌출 거더(31)의 제거작업을 수행하고 절단된 홈부(30)에 에폭시(33)를 주입하여 내외부를 일체화하며, 상부 슬래브(28)의 상측 바닥에 에폭시(33)를 살포하고 우레탄판 또는 FREP판(34) 등을 부착하여 누수방지와 진동 저감효과를 도모한다.

상부 슬래브(28)의 상측에는 자갈(36)을 살포하고 침목(11) 및 레일(12)을 설치하고 뒷정리를 통하여 궤도설치공사를 종료한다.

그리고 외벽(29)의 한쪽 또는 양쪽에는 교측보도(35)를 추가로 설치할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명은 기존 거더(10)의 I형 빔(13)을 그대로 설치한 상태에서 활용하여 강성을 높이고 내구성과 사용성을 높인 구조를 제공하는 것이다.

공사중에는 궤도설치공사 외에 열차 서행 및 차단 등이 필요하지 않고, 기존 거더(10)에 의하여 하부 슬래브(25), 복부(24), 상부 슬래브(28) 및 외벽(29)을 일체화시켜 안전성 및 내구성을 증진시키는 것이다.

콘크리트 슬래브의 쉬스관(27)에 설치되는 PC 강선으로 포스트텐션하여 슬래 브 콘크리트에 횡 방향 인장력이 발생하지 않도록 한다.

I형 빔(13)의 내부에 천공구멍(14)을 형성하고, 이곳을 보강하기 위하여 양측으로 수직 보강판(15)을 설치하여 횡 철근(20)의 배근을 통하여 횡 방향으로 슬래브를 일체화시키며, 선로 양도에 대비하여 슬래브(24, 25, 28)의 높이에 여유를 두는 것이다.

슬래브(24, 25, 28, 29)를 박스형으로 성형하여 경량구조로 제작하므로 교각 보강 등을 최소화할 수 있으며, 비틀림 저항 및 열차의 사행운동에 효과적으로 저항할 수 있도록 한다.

기존 거더(10)가 슬래브(24, 25, 28)의 내부에 위치하게 되므로 도장 등 유지관리가 필요 없으며, 유도상 슬래브 거더보다 경량이면서 강성은 오히려 크게 되어 콘크리트로 매립된 기존 거더(10)의 피로수명에 영향을 받지 않는 경제적인 구조를 제공하는 것이다.

상부 슬래브(28)는 PC 강선을 통하여 긴장시킨 것이어서 강성 저하시 재긴장시키는 것이 가능하며, 거더 설치를 위한 가설도로, 작업장, 대형크레인, 밀어넣기 위한 가벤트공사 등이 필요 없고, 거더 설치공사가 필요 없으므로 획기적으로 공사비를 절감시킬 수 있다.

이하에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하기로 한다.

[실시예]

(1). 기존 거더 도장제거 단계

기존 거더(10)의 I형 빔(13)과 콘크리트의 부착력을 높이기 위하여 표면의 도장을 제거하고 이곳에 신구접착제를 도포한다.

(2). 빔 천공 단계

I형 빔(13)의 측면을 천공하여 다수의 철근 관통홀(19)을 형성하여 이곳에 철근(23)을 배근한다.

(3). 빔 천공 및 보강 단계

하부 슬래브(25), 복부(24) 및 상부 슬래브(28)를 일체화하기 위하여 상부 슬래브(28)가 타설될 위치에 천공구멍(14)을 성형하고 그 양측으로 보강을 위하여 수직 보강판(15)을 설치하며 천공구멍(14)에 다수의 횡 철근(20)과 쉬스관(27)을 관통시켜 횡 철근(20)을 배근한다.

(4). 거더의 하부 보강 단계

기존 거더(10)의 하측에 PC 또는 FREP 등으로 이루어진 바닥 보강판(21)과 교량 받침(16)으로 둘러싸고 이곳에 무수축몰탈 또는 에폭시 등을 충진하여 하측을 보강하고 기존 거더(10)의 유지보수가 필요 없도록 한다.

(5). 거푸집 설치 단계

도 7에서와 같이 공간(26)을 갖는 박스 형태로 설치되도록 하고 상부 슬래브(28), 외벽(29) 및 복부(24)가 일체형으로 성형하도록 거푸집(22)을 설치한다.

(6). 콘크리트 타설 단계

홈부(30)가 형성되도록 스티로폼 등을 삽입하고 거푸집(22)의 내부에 콘크리트를 타설하여 양생시킨다.

콘크리트는 타설 후 건조수축 등으로 인한 I형 빔(13)과의 분리가 일어나지 않도록 팽창 콘크리트를 사용하며, 양생시 균열 등이 발생하지 않도록 유의한다.

(7). 긴장력 도입 단계

콘크리트의 양생이 완료된 후 PC 강선을 긴장시켜 상부 슬래브(28)에 긴장력을 도입한다.

(8). 돌출 거더 제거 단계

거푸집(22)을 제거하고 콘크리트에 매입되지 않고 돌출된 돌출 거더(31)를 절단하여 침목(11)과 레일(12)을 함께 제거하는 것이다.

(9). 상부 슬래브 마감 단계

홈부(30)에 에폭시(33)를 주입하여 내외부를 일체화하며, 상부 슬래브(28)의 내부 바닥에 에폭시를 살포하고, 그 위에 우레탄판 또는 FREP판(34) 등을 부착하여 누수방지와 I형 빔(13)의 진동 저감효과를 도모한다.

(10). 자갈, 침목 및 레일 설치 단계

상부 슬래브(28)의 상측 내부에 자갈(36)을 살포하고 침목(11)과 레일(12)을 설치하고 종료한다.

본 발명은 기존 거더를 그대로 활용하여 강성을 높이고 내구성과 사용성을 높이는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 공사중에는 궤도설치공사 외에 열차 서행 및 차단 등이 필요하지 않고, 기존 거더에 의하여 슬래브를 일체화시켜 안전성 및 내구성을 증진시키는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 슬래브를 이루는 콘크리트 내부의 쉬스관에 설치되는 PC 강선으로 포스트텐션하여 슬래브 콘크리트에 횡 방향 인장력이 발생하지 않도록 하는 효과를 제공한다.

본 발명은 빔 내부에 천공구멍을 형성하고, 이곳을 보강하기 위하여 양측으로 수직 보강판을 설치하여 횡 철근의 배근을 통하여 횡 방향으로 슬래브를 일체화시키며, 선로 양도에 대비하여 슬래브의 높이에 여유를 두는 효과를 제공한다.

본 발명은 슬래브를 박스형으로 성형하여 경량구조로 제작하므로 교각 보강 등을 최소화할 수 있으며, 비틀림 저항 및 열차의 사행운동에 효과적으로 저항할 수 있도록 한다.

본 발명은 기존 거더가 슬래브의 내부에 위치하게 되므로 도장 등 유지관리가 필요 없으며, 유도상 슬래브 거더보다 경량이면서 강성은 오히려 크게 되어 콘크리트로 매립된 기존 거더의 피로수명에 영향을 받지 않는 경제적인 구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 슬래브 내부에서 PC 강선을 통하여 긴장시킨 것이어서 강성 저하시 재긴장시키는 것이 가능하며, 거더 설치를 위한 가설도로, 작업장, 대형크레인, 밀어넣기 위한 가벤트공사 등이 필요 없고, 거더 설치공사가 필요 없으므로 획기적으로 공사비를 절감시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims

(삭제)
기존 거더(10)의 I형 빔(13)과 콘크리트의 부착력을 높이기 위하여 표면의 도장을 제거하고 신구접착제를 도포하는 기존 거더 도장제거 단계;

I형 빔(13)의 측면을 천공하여 다수의 철근 관통홀(19)을 형성하여 이곳에 철근(23)을 배근하는 빔 천공 단계;

하부 슬래브(25), 복부(24) 및 상부 슬래브(28)를 일체화하기 위하여 상부 슬래브(28)가 타설될 위치의 I형 빔(13)에 천공 구멍(14)을 성형하고 양측으로 수직 보강판(15)을 설치하며 천공 구멍(14)에 다수의 횡 철근(20)과 쉬스관(27)을 관통시켜 횡 철근(20)을 배근하는 빔 천공 및 보강 단계와;

기존 거더(10)의 하측에 바닥 보강판(21)과 교량 받침(16)으로 둘러싸고 이곳에 접착제(32)를 도포하여 하측을 보강하는 거더의 하부 보강 단계;

하부 슬래브(25)와 복부(24)가 공간(26)을 갖는 박스 형태로 설치되도록 하고 상부 슬래브(28)와 일체형으로 성형하도록 거푸집(22)을 설치하는 단계;

홈부(30)가 형성되도록 스티로폼 등을 삽입하고 거푸집(22)의 내부에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 콘크리트 타설 단계;

콘크리트의 양생이 완료된 후 PC 강선을 긴장시켜 상부 슬래브(28)에 긴장력을 도입하는 단계:

거푸집(22)을 제거하고 콘크리트에 매입되지 않은 돌출 거더(31)를 절단하여 침목(11)과 레일(12)을 함께 제거하는 돌출 거더 제거 단계;

홈부(30)에 에폭시(33)를 주입하여 내외부를 일체화하며, 상부 슬래브(28)의 내부 바닥에 에폭시를 살포하고, 그 위에 우레탄판 또는 FREP판(34) 등을 부착하여 누수방지와 I형 빔(13)의 진동 저감하는 단계; 및

상부 슬래브(28)의 상측 내부에 자갈(36)을 살포하고 침목과 레일을 설치는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 거더를 활용한 판형교 유도상 시공방법.
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