KR101161628B1 - 레일체결구가 부착된 거더 철도교량 - Google Patents

Abstract

열차 운행 시 진동 및 소음을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 열차의 안정성을 극대화할 수 있고, 내구연한 증가로 유지보수를 최소화하여 유지관리비를 절감할 수 있는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량에 관한 것으로, 교좌장치가 정착된 교대 및 교각에 장착되고, 상부면이 열차가 주행하는 주행부와, 작업자가 통행할 수 있도록 주행부의 양측에 마련되는 교측보도부,로 구획되는 거더; 주행부에 일체로 제공되는 콘크리트 궤도 틀에 의해 형성되는 콘크리트 궤도; 콘크리트 궤도에 밀착되게 올려지는 레일; 및 콘크리트 궤도에 설치되고 레일을 콘크리트 궤도에 고정 장착되게 하는 레일체결구;를 포함한다.

Description

레일체결구가 부착된 거더 철도교량{GIRDE RAILWAY BRIDGE HAVING RAIL FASTENER}

본 발명은 기존 철도교량의 노후화, 설계기준의 변경뿐만 아니라 신설교량에 설치 및 대체되는 거더 철도교량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열차 운행 시 진동 및 소음을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 열차의 안정성을 극대화할 수 있고, 내구연한 증가로 유지보수를 최소화하여 유지관리비를 절감할 수 있는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량에 관한 것이다.

일반적인 종래의 무도상 상로 및 중?하로 판형교의 구조를 살펴보면, 레일 아래에 패드가 구비된 목침목용 베이스 플레이트에 절연블록을 삽입하여 코일스프링으로 레일과 교량길이방향을 따라 일정간격으로 다수의 체결구를 일체로 체결하고, 그 아래에 목침목을 체결구 볼트 홀을 통해 볼트를 목침목에 체결된 궤도구조를 상로형 주형거더 및 중?하로거더의 가로보, 세로보 상부에 설치하고 T-볼트로 목침목과 일체화 시키는 구조로 이루어진다. 이로 인한 구조적 특성의 문제점은, 궤도구조와 교량의 결합상태가 불완전한 상태로 체결되므로 열차 주행 시 하중이 교량에 직전 전달되어 교량의 안전성확보를 위해 교량구간에서의 열차 주행속도 감속, 진동, 처짐 및 소음발생으로 고객 서비스질 및 유지관리비가 증가하여 경제성이 저하되는 단점을 내포하고 있다.

또한 종래이 유도상 상로 및 중?하로판형교의 구조는 무도상 목침목 시스템 및 레일과 일체로 된 PC 침목인 궤도구조에 침목을 매입하며 교량에 열차하중이 분포되도록 일정두께의 도상자갈을 포설하고, 그 아래에 콘크리트 슬래브가 구비된 교량을 설치하므로서 열차 주행 시 및 온도 신축 작용 시 침목의 이동을 도상저항력으로 방지하며, 열차의 진동 흡수로 승차감을 좋게 하고, 빗물배수가 용이하며, 잡초가 자라는 것을 막는 여러 가지 역할을 수행하는 이점이 있으나, 유도상 교량은 장시간 사용하게 되면 침목 및 도상이 열차의 하중 및 진동에 의해서 파손되는 문제점으로 인해 마모되어 미립자화 된 후, 굳어져 탄성력 상실 및 도상이 미립자화 됨에 따라 마찰력과 충격흡수 등 도상 기능이 현저하게 저하되어 열차 운행의 안정성을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 승차감이 떨어지고, 주기적으로 침목 및 도상을 바꾸어 주어야 하므로 많은 인력이 소모되고, 작업을 한다 하더라도 열차의 운행으로 인해 작업시간을 용이하게 확보하는데 어려움이 있고, 특히, 교량 대체 시 도상 및 콘크리트 슬래브 설치로 인해 하중 증가로 교량의 단면 확대가 불가피하여 교량 대체 시 공사비가 증가하여 경제성이 결여되는 문제점이 있다.

본 발명은 거더(상로형 거더 및 중?하로형 거더)의 상부에 레일체결구가 설치되는 무도상의 콘크리트 궤도를 일체화되게 형성하고, 열차 운행 시 진동 및 소음을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 열차의 안정성을 극대화할 수 있고, 내구연한 증가로 유지보수를 최소화하여 유지관리비를 절감할 수 있는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 레일체결구가 부착된 거더 철도교량은, 교좌장치가 정착된 교대 및 교각에 장착되고, 상부면이 열차가 주행하는 주행부와, 작업자가 통행할 수 있도록 주행부의 양측에 마련되는 교측보도부,로 구획되는 거더; 주행부에 일체로 제공되는 콘크리트 궤도 틀에 의해 형성되는 콘크리트 궤도; 콘크리트 궤도에 밀착되게 올려지는 레일; 및 콘크리트 궤도에 설치되고 레일을 콘크리트 궤도에 고정 장착되게 하는 레일체결구;를 포함할 수 있다.

교측보도부는 유지관리를 위해 작업자에게 통행할 수 있도록 통행로를 제공하며, 교측보도에는 케이블 트로프 및 난간이 설치될 수 있다.

콘크리트 궤도는 콘크리트 궤도 틀 내로 공급되어 양생되는 무수축 콘크리트에 의해 형성되며, 콘크리트 궤도 틀 내부에 철근이 배근되고, 콘크리트 궤도 틀의 바닥에는 스터드 볼트가 장착될 수 있다.

콘크리트 궤도 틀은, 서로 이격되면서 상기 주행부의 길이방향으로 연장되는 한 쌍의 수직측판; 및 수직 측판의 개방된 일단 및 타단을 마감하는 한 쌍의 수직 마감판;을 포함할 수 있다.

구체적으로 수직 측판은, 주행부의 길이와 동일한 길이를 가지면서 주행부의 길이방향을 따라 연장되거나, 또는 주행부의 길이보다 짧은 길이를 가지면서 주행부의 길이방향을 따라 다수개가 이격 배치될 수 있다.

콘크리트 궤도의 상부면 상에는 레일이 밀착되고 레일체결구가 설치되는 받침판이 제공되며, 받침판은 상부면이 콘크리트 궤도의 상부면과 동일한 높이를 가지도록 콘크리트 궤도 틀에 용접 고정될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 레일체결구가 부착된 거더 철도교량은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 레일체결구가 부착된 거더 철도교량은, 거더(상로형 거더 및 중?하로형 거더)의 상부에 레일이 올려지고 레일을 고정하는 레일체결구가 설치되는 무도상의 콘크리트 궤도를 구비함으로써, 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 노후화된 기존 철도교량을 제거한 교대 또는 교각에 용이하게 고정 장착할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 거더(상로형 거더 및 중?하로형 거더)의 상부에 콘크리트 궤도를 일체화하고, 콘크리트 궤도에 올려진 레일을 방진패드를 가지는 레일체결구를 이용해 일체화되도록 고정 장착함으로써, 열차 주행 중 발생하는 진동 및 소음을 최소화할 수 있어 내구연한 증대 및 도심구간에서의 소음에 따른 민원문제를 최소화할 수 있는 잇점이 있다.

셋째, 본 발명에 따른 철도교량은, 침목을 설치하지 않은 무도상화 교량으로, 종래와 같이 침목 및 도상을 교체하여야 하는 번거로움을 미연에 방지할 수 있어 유지보수에 투입되는 인력 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

넷째, 본 발명에 따른 철도교량은, 종래 유도상 교량의 단점이 자갈도상 및 콘크리트 슬래브로 인해 하중이 증가되는 문제점을 해결할 수 있도록 도상 미설치 및 소규모의 콘크리트 설치로 공사비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 레일체결구가 부착된 거도 철도교량을 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 2의 선 A-A를 따라 도시된 단면도이며, 그리고
도 3은 도 2의 선 B-B를 따라 도시된 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 레일체결구가 부착된 거도 철도교량을 나타낸 사시도로서, 본 발명에 따른 철도교량(100)은, 거더(110)와, 거더(110)의 상부면 상에 일체화되도록 타설되는 콘크리트 궤도(120a, 120b)와, 콘크리트 궤도(120a, 120b)의 상부에 올려지는 레일(130a, 130b), 및 콘크리트 궤도(120a, 120b)에 설치되어 레일(130a, 130b)을 고정하는 다수의 레일체결구(134),을 포함한다.

먼저, 거더(110)는 교대 또는 교각(도시되지 않음)의 위에 정착된 통상의 교좌장치(도시되지 않음)에 일단 및 타단 하부가 장착된다. 여기서 도 1a에 도시된 거더(110)는 통상의 "상로형 거더"를 나타낸 것이며, 도 1b에 도시된 거더(110)는 통상의 "중?하로형 거더"를 나타낸 것이다.

이러한 거더(110)의 상부는 열차(도시되지 않음)가 주행하는 주행부(112)와, 주행부(112)의 양측으로 마련됨과 아울러 작업자가 통해하는 교측보도부(114)로 구획된다. 교측보도부(114)에는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 난간(116) 및 통신케이블(도시되지 않음)을 보호하는 케이블 트로프(118; cable trough)가 형성된다. 도 1b에서는 케이블 트로프(118)가 도시되지 않았지만, 다양한 형태로 형성될 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다. 그리고 도 1a 및 도 1b에 도시된 거더(110)는 강재(鋼材)로 제작된다.

이와 같이 형성된 거더(110)의 주행부(112)에는 콘크리트 궤도(120a, 120b)가 형성되고, 콘크리트 궤도(120a, 120b)에는 레일(130a, 130b)이 설치된다.

콘크리트 궤도(110)는 소정의 높이 및 소정의 폭을 가지면서 거더(110)의 상부면, 즉 거더(110)의 주행부(112) 상에 형성된다. 콘크리트 궤도(110)는 도 1a에 도시된 바와 같이 주행부(112)의 길이방향을 따라 연장되도록 한 쌍이 형성되거나, 또는 도 1b에 도시된 바와 같이 주행부(112)의 길이방향을 따라 한 쌍이 소정의 간격을 유지하면서 형성된다.

이와 같은 콘크리트 궤도(120a, 120b)를 거더(110)의 상부, 즉 주행부(112) 상에 형성하기 위해, 거더(110)의 주행부(112)에는 콘크리트 궤도 틀(122)이 일체로 제공된다. 콘크리트 궤도 틀(122)은 서로 이격되면서 주행부(112)의 길이방향으로 연장되는 한 쌍의 수직측판(124)과, 한 쌍의 수직 측판(124)의 개방된 일단 및 타단을 마감하는 한 쌍의 수직 마감판(126)을 포함한다. 여기서 도 1a에 도시된 수직 측판(124)은 주행부(112)의 길이와 동일한 길이를 가지도록 주행부(112)의 길이방향을 따라 연장되며, 도 1b에 도시된 수직 측판(124)은 주행부(11)의 길이보다 짧은 길이, 즉 소정의 길이를 가지면서 주행부(112)의 길이방향을 따라 다수개가 이격 배치된다. 이러한 수직 측판(124) 및 수직 마감판(126)은 거더(110)의 상부면 상에 용접 고정된다.

즉, 콘크리트 궤도(120a, 120b)는 콘크리트 궤도 틀(122)에 무수축 콘크리트를 공급하여 양생함으로써 거더(110)에 일체로 형성되는 것으로, 콘크리트 궤도 틀(122)의 내부에 철근(128a)이 배근되며, 콘크리트 궤도 틀(122)의 바닥에는 스터드 볼트(128b; stud bolt)가 장착된다. 철근(128a) 및 스터드볼트(128b)는 열차주행 시 충격 및 온도로 인한 콘크리트 궤도(120a, 120b)의 균열을 방지한다.

한편, 레일(130a, 130b)은 양생이 완료된 콘크리트 궤도(120a, 120b)의 상부면 상에 정착되는데, 이를 위해서 콘크리트 궤도(120a, 120b)의 상부면 상에는 수평한 받침판(132)이 배치된다. 이때, 받침판(132)의 양측면은 인접한 수직 측판(124)에 용접된다. 그리고 받침판(132)은 상부면이 콘크리트 궤도(120a, 120b)의 상부면과 동일한 높이를 가지도록 수직 측판(124)에 용접된다. 이렇게 받침판(132)의 상부면 높이를 콘크리트 궤도(120a, 120b)의 상부면 높이와 동일하게 함으로써 레일(130a, 130b)이 콘크리트 궤도(120a, 120b)에 밀착되게 하여 진동 및 소음 발생을 억제한다. 한편, 받침판(132)은 도 1a에서와 같이 콘크리트 궤도(120a, 120b)가 주행부(112)의 길이방향을 따라 연장된 경우 콘크리트 궤도(120a, 120b)를 따라 등 간격을 유지하며 배치되며, 그리고 도 1b에서와 같이 콘크리트 궤도(120a, 120b)가 분할된 경우 콘크리트 궤도(120a, 120b)의 상부를 덮도록 배치된다.

한편, 콘크리트 궤도(120a, 120b)에 밀착되게 올려진 레일(103a, 130b)은 통상의 레일체결구(134)에 의해 콘크리트 궤도(120a, 120b)에 고정 장착된다.

레일체결구(134)는 각각의 받침판(132) 상에 설치된다. 레일체결구(134)는 누구나 알 수 있듯이 2개의 마주보는 클립걸이(136)가 형성되고, 클립걸이(136) 사이로 레일(130a, 130b)이 안치되는 베이스 플레이트(138)와, 받침판(132)의 상부에 배치되고 베이스 플레이트(138)를 내부 공동(空洞)에 수용하여 지지하는 플레이트 하우징(140)으로 이루어진다. 클립걸이(136)에는 레일(130a, 130b)을 압착하는 클립(142)이 끼워진다. 그리고 플레이트 하우징(140)은 하부가 콘크리트 궤도(120a, 120b)에 매입됨과 아울러 상부는 받침판(132) 및 플레이트 하우징(140)을 관통하는 기초볼트(114), 및 플레이트 하우징(140)을 관통한 기초볼트(144)에 체결되는 고정너트(146)에 의해 고정된다.

이때, 베이스 플레이트(138)의 하부에는 방진패드(148)가 배치되며, 레일(130a, 130b)과 클립(142) 사이에는 절연블록(150)이 배치된다. 방진패드(148)는 열차주행 시 진동이 콘크리트 궤도(120a, 120b) 및 거더(110)에 전달되지 않게 하며, 절연블록(150)은 레일(130a, 130b)을 통한 전류의 누설을 방지한다.

전술한 바와 같이 형성된 본 발명에 따른 철도교량(100)은 노후화, 설계기준의 변경뿐만 아니라 신설교량에 설치 및 대체하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 철도교량(100)은 열차가 운행되지 않는 야간을 이용해 설치된다. 우선 교대 또는 교각에서 노후화된 기존 철도교량을 기중기 등을 이용하여 제거한 후, 기존 철도교량이 제거된 교대 또는 교각 위에 정착된 교좌장치(도시되지 않음)에 본 발명에 따른 철도교량(100)을 올려 고정 장착하게 된다. 그리고 선로에 맞추어 레일(130a, 130b)을 보정하고, 교측보도부(114)를 설치하게 된다.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 철도교량(100)은 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 노후화된 기존 철도교량을 제거한 교량 또는 교각에 용이하게 고정 장착할 수 있다.

또한, 콘크리트 궤도(120a, 120b)에 레일(130a, 130b)을 밀착하여 고정 장착함으로써, 열차 주행 중 발생하는 진동 및 소음을 최소화할 수 있다.

게다가, 본 발명에 따른 거더형 철도교량(100)은 침목을 제거하고 무도상화 함으로써, 종래와 같이 침목, 및 도상을 교체하여야하는 번거로움을 미연에 방지할 수 있어 유지보수에 투입되는 인력 및 비용을 절감할 수 있다.

상기와 같은 철도교량(100)은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100 : 거더형 철도교량 110 : 거더
112 : 주행부 114 : 교측보도부
116 : 난간 118 : 케이블 트로프
120a. 120b : 콘크리트 궤도 122 : 콘크리트 궤도 틀
124 : 수직 측판 126 : 수직 마감판
130a, 130b : 레일 132 : 받침판
134 : 레일체결구

Claims (6)

1. 교좌장치가 정착된 교대 및 교각에 장착되고, 상부면이 열차가 주행하는 주행부와, 작업자가 통행할 수 있도록 상기 주행부의 양측에 마련되는 교측보도부,로 구획되는 거더;
   상기 주행부에 일체로 제공되는 콘크리트 궤도 틀에 의해 형성되는 콘크리트 궤도;
   상기 콘크리트 궤도에 밀착되게 올려지는 레일; 및
   상기 콘크리트 궤도에 설치되고 상기 레일을 상기 콘크리트 궤도에 고정 장착되게 하는 레일체결구;를 포함하는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 교측보도부는 유지관리를 위해 작업자에게 통행할 수 있도록 통행로를 제공하며,
   상기 교측보도에는 케이블 트로프 및 난간이 설치되는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 콘크리트 궤도는 상기 콘크리트 궤도 틀 내로 공급되어 양생되는 무수축 콘크리트에 의해 형성되며,
   상기 콘크리트 궤도 틀 내부에 철근이 배근되고, 상기 콘크리트 궤도 틀의 바닥에는 스터드 볼트가 장착되는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 콘크리트 궤도 틀은,
   서로 이격되면서 상기 주행부의 길이방향으로 연장되는 한 쌍의 수직측판; 및
   상기 수직 측판의 개방된 일단 및 타단을 마감하는 한 쌍의 수직 마감판;을 포함하는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 수직 측판은,
   상기 주행부의 길이와 동일한 길이를 가지면서 상기 주행부의 길이방향을 따라 연장되거나, 또는 상기 주행부의 길이보다 짧은 길이를 가지면서 상기 주행부의 길이방향을 따라 다수개가 이격 배치되는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량.
   
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 콘크리트 궤도의 상부면 상에는 상기 레일이 밀착되고 상기 레일체결구가 설치되는 받침판이 제공되며,
   상기 받침판은 상부면이 상기 콘크리트 궤도의 상부면과 동일한 높이를 가지도록 상기 콘크리트 궤도 틀에 용접 고정되는 레일체결구가 부착된 거더 철도교량.

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