KR200278091Y1 - 사장 외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 사장 외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치에 관한 것이다.

본 고안은 기설된 교량의 양측 교대 상측에 세워지고, 공지 구조의 정착구가 형성되는 정착단과; 지간의 중앙 지점에 설치되는 하부새들과; 상기 하부새들을 경유하고, 그 양단이 상기 정착단의 정착구에 정착된 후 긴장되는 인장재로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의해 보수보강된 교량은 외관이 수려하고, 보강후 공용상태에서 유지관리가 쉬우며, 손상된 부위에 대한 보강효과 또는 손상정도의 진행여부를 점검할 수 있는 장점이 있고, 교량의 중앙부에 상향솟음을 발생시키면서 보강하기 때문에 기존 구조물과의 응력분담의 효과가 타공법과 비교하여 탁월하게 우수한 효과가 있다.

Description

사장 외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치{Devices to shrengthen a bridge by exfermal presfressing cable}

본 고안은 기설된 교량의 보수보강 기술에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 사장 외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치에 관한 것이다.

최근에는 기설되어 있는 노후 교량의 주형의 처짐을 효과적으로 보정해주기 위해 외부 인장력을 도입한 프리스트레스 도입공법(External Prestressing Method)이 많이 도입되고 있다. 이러한 공법은 교량의 교축방향을 따라 설치한 인장재(강연선)를 인장함으로써 교량에 압축력을 도입하여 하중작용에 의해 교량 중앙에 발생하는 처짐을 상쇄시키는 복원력을 부여해 주는 공법으로써 효과적으로 교량의 내하력을 증진시킬 수 있다.

그러나 이러한 기존의 프리스트레스 도입공법은 정착단을 주부재인 주형 및 슬래브에 설치함으로써 정밀한 시공이 이루어지지 않으면 주부재에 손상을 줄 우려가 있고, 보강해야 될 모든 빔(Beam)에 설치를 해야하는 시공상의 여려움이 있을뿐만 아니라 비경제적인 문제점을 안고 있었다.

또한 기존에 적용되고 있는 외부 프리스트레스 도입공법은 상향력보다는 압축력을 크게하여 보강을 하는 공법을 사용하므로, 이러한 공법은 기존 콘크리트의 압축강도 등의 제약을 받게되는 문제가 있었다.

본 고안은 상기의 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로, 압축력을 도입하는 대신 지간중앙에 상향력을 크게 도입하여 처짐보정이 수월할 뿐만 아니라 콘크리트 강도의 제약이 적은 사장 외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예 측면도(단순교, 일부 단면)

도 2는 본 고안의 일실시예 평면도

도 3은 본 고안의 일실시예 요부 저면도

도 4는 새들편의 일실시예 사시도

도 5는 본 고안의 다른 실시예 측면도(연속교)

도 6은 타워나 중간정착단 설치를 위한 교각의 단면확대 모습을 보이는 단면도

도 7은 중간정착단의 일실시예 측면도(일부 단면)

도 8은 하부새들의 다른 실시예 측면도

도9 는 하부새들의 다른 실시예 저면도

도 10은 본 고안의 또 다른 실시예 요부 측면도

도 11은 본 고안의 또 다른 실시예 요부 단면도

도 12는 본 고안의 또 다른 실시예 요부 저면도

도 13은 본 고안의 또 다른 실시예 요부 측면도

도 14는 본 고안의 또 다른 실시예 요부 단면도

도 15는 본 고안의 또 다른 실시예 요부 저면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 정착단 11 : 정착구

20 : 하부새들 30 : 인장재

40 : 타워 41 : 상부새들

50 : 단면확대부 60 : 중간정착단

이하 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명으로 본 고안의 구체적인 특징 및 이점은 더욱 명확해 질 것이다.

본 고안에 의한 교량의 보수보강장치는 가장 기본적으로 도 1에서 도시하는 바와 같이 기설된 교량의 교대(1) 양측 상측에 한 쌍의 정착단(10)을 각각 세우고, 교량의 지간 중앙에 하부새들(20)을 설치한 후, 인장재(30)를 상기 하부새들(20) 하측을 경유하도록 배치하고 그 양단을 상기 정착단(10)에 정착시켜 긴장하는 방법으로 시공되는데, 그 자세한 내용은 다음과 같다.

먼저, 상기 정착단(10)은 도 1에서 도시하는 바와 같이 교대(1) 상측에 세워지는 구조물로써 앵커볼트(13)에 의해 고정되며, 상기 인장재(30)가 정착되는 정착구(11)가 설치된다. 여기서 상기 정착구(11)는 고정웨지(wedge) 등이 구비된 공지의 구조로 이루어지며, 정착단(10)의 설치를 위한 공간이 부족할 경우에는 도 1에서 도시하는 바와 같이 교대(1)의 측면으로 보강판(14)을 덧대어 앵커볼트(13)로 고정시키면 된다. 이와 같이 설치되는 정착단(10)은 그 일측면에 교명판(12) 등을 부착함으로써 교명주로 활용할 수도 있다.

그리고 상기 하부새들(20)은 도 1 내지 도 5, 도 8 내지 도 9, 도 10 내지 도 12에서 도시하는 바와 같이 여러가지 형태로 구성할 수 있는데, 각 실시예 별로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1 내지 도 5에서 도시한 실시예는 하부새들(20)이 보강판(21)과 새들편(22)과 보강재(23)로 이루어진다. 여기서 상기 보강판(21)은 도 1 내지 도 3에서 도시하는 바와 같이 앵커볼트(25)에 의해 교량의 주형 하측에 교량의 폭보다 넓게 보강된다. 그리고 상기 새들편(22)은 도 4에서 도시하는 바와 같이 일측이 볼록하게 형성된 판재로써, 양 단부 측에는 인장재(30)의 이탈을 방지하는 안내홈(24)이 오목하게 형성되고, 볼록하게 형성된 일면이 하측을 향하도록 상기 보강판(21)의 하측에 배치된다. 마지막으로 상기 보강재(23)는 도 1에서 도시하는 바와 같이 상기 보강판(21)과 새들편(22)의 사이에 삽입되어 보강됨으로써 새들편(22)을 보강·지지하도록 구성된다.

다음으로, 도 8 내지 도 9에서 도시하는 다른 실시예는 하부새들(20)이 보강판(21a)과 환봉(22a)과 완충재(24a)와 고정판(23a)으로 구성된다. 여기서 상기 보강판(21a)은 도 8에서 도시하는 바와 같이 교량의 주형 하측에 앵커볼트(25a)로 고정되어 보강되며, 상기 환봉(22a)은 상기 보강판(21a) 하측에서 교량의 폭방향으로길게 배치된다. 여기서 상기 환봉(22a)의 양 단부측에는 인장재(30)가 경유하기 위한 안내홈이 형성된다. 그리고 상기 환봉(22a)의 안내홈과 인장재(30)의 사이에는 고무 등과 같은 재질로 이루어진 완충재(24a)가 구비된다. 마지막으로 상기 고정판(23a)은 도 8 및 도 9에서 도시하는 바와 같이 앵커볼트에 의해 상기 보강판(21a)에 고정됨으로써 환봉(22a)을 튼튼하게 고정지지하도록 구성된다.

마지막으로 도 10 내지 도 12에서 도시하는 또 다른 실시예는 하부새들(20)이 보강판(21b)과 보강부재(22b)와 안내관(23b)으로 구성된다. 여기서 상기 보강판(21b)은 다른 실시예와는 달리 교량의 주형 측면 하측에 앵커볼트 등에 의해 보강되며, 상기 보강부재(22b)는 상기 보강판(21b)의 상측에 수직으로 돌출형성된다. 이러한 보강부재(22b)의 하측에는 도 11에서 도시하는 바와 같이 안내관(23b)을 안내·지지하기 위한 안내홈(24b)을 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 안내관(23b)은 보강부재(22b)의 하측에 형성되는데, 상기 인장재(30)가 그 내부를 관통하여 경유하도록 구성된다.

상기와 같이 다양하게 형성된 하부새들(20)은 지간의 중앙에 형성되며, 인장재(30)가 경유함으로써 지간중앙부에 상향력을 도입하게 된다. 이러한 인장재(30)는 일반적인 프리스트레스 공법에서 사용되는 공지의 인장재와 같은 형태로 구성되어지며, 도 1에서 도시하는 바와 같이 그 양단이 상기 정착단(10)의 정착구(11)에 정착된 후 긴장된다.

한편, 본 고안은 상기한 구성을 기본으로 하고 있지만, 교량이 단순교가 아닌 연속교일 경우에도 적용할 수 있다. 이 때에는 몇 가지 구성요소가 더 부가되며, 그 자세한 내용은 다음과 같다.

먼저 교량이 연속교일 경우, 본 고안은 도 5에서 도시하는 바와 같이 교량의 교각(2) 양측 상측에 타워(40)를 세우고, 상기 타워(40) 상측에 상부새들(41)을 설치하며, 상기 인장재(30)가 상기 하부새들(20) 하측과 상부새들(41) 상측을 교대로 경유하도록 배치하여 긴장시키는 방법을 사용하여 시공된다.

여기서 상기 타워(40)는 교각(2)의 양측 상측에 세워지는 구조물로써, 앵커볼트(44)에 의해 고정되고, 그 상측에는 상부새들(41)이 형성된다. 여기서 상기 상부새들(41)은 도 5에서 도시하는 바와 같이 안내홈이 형성된 새들편(42)과 상기 새들편(42)의 상측에 구비되는 완충재(43)로 이루어지며, 상기 하부새들(20)을 경유한 인장재(30)가 그 상측을 경유하게 된다.

기설된 교량이 연속교일 경우 상기와 같이 교각(2)의 상측에 타워(40)를 세우고 인장재(30)를 도 5에서 도시하는 바와 같이 배치한 후 인장하면 되지만, 도 7에서 도시하는 바와 같이 교량에 신축이음부(3)가 존재할 경우에는 신축이음부(3)가 압축력이나 상향력을 받지 않도록 해야하는데, 본 고안은 이러한 문제를 중간정착단(60)을 구비함으로써 해결하였다.

즉, 신축이음부(3)가 지지되는 교각(2)의 상측에 중간정착단(60)을 세우고, 인장재(30)의 양 단부를 상기 정착단(10)과 중간정착단(60) 중 어느 한 곳에 각각 정착시켜 긴장함으로써 상기 중간정착단(60)이 일종의 정착단 역할을 하게 되어 신축이음부(3)가 큰 힘을 받지 않도록 한 것이다. 다시 말해 신축이음부(3)가 하나일 경우에는 두 개의 인장재가 구비되며, 이 때에는 각 인장재의 양 단이 정착단(10)과 중간정착단(60)에 각각 정착되게 된다. 그리고 신축이음부(3)가 복수개 이상일 경우에는 신축이음부(3)의 수 보다 하나 더 많은 수의 인장재가 구비되며, 이 때, 교량의 양 단부분에 배치되는 인장재는 양 단부가 정착단(10)과 중간정착단(60)에 각각 정착되고, 교량의 중간 부분에 배치되는 인장재는 양 단부가 서로 다른 중간정착단에 각각 정착되게 된다. 그러므로 교량에 신축이음부(3)가 존재할 경우에는 신축이음부(3)가 지지되는 교각(2)에 설치된 중간정착단(60)에 인장재(30)의 단부가 정착되므로 신축이음부(3)가 과도한 힘을 받지 않게 된다.

여기서, 상기 중간정착단(60)은 도 7에서 도시하는 바와 같이 신축이음부(3)가 지지되는 교각(2)의 양측 상측에 세워지고, 그 상부 양측에는 상기 하부새들(20)을 경유한 인장재(30)의 일단부가 정착되는 정착구(61)가 각각 고정 설치되도록 구성된다.

본 고안은 또한 교량의 교각(2) 양측 상측에 타워(40)나 중간정착단(60)을 세울 공간이 충분하지 않을 경우, 본 고안은 도 6에서 도시하는 바와 같이 교각(2)의 상부 양측면에 다수의 앵커볼트(51)와 철근을 배근하고 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하여 단면확대부(50)를 형성함으로써 단면을 확대한 후 그 상측에 타워(40)나 중간정착단(60)을 세워 시공하기도 한다.

한편, 본 고안은 상기와 같이 교대(1) 및 교각(2)에 정착단(10) 및 타워(40) 또는 중간정착단(60)을 세우고, 지간 중앙에 하부새들(20)을 설치한 후 인장재(30)를 이용하여 긴장함으로써 압축력이 컸던 종래의 프리스트레드 도입 공법에 비해 상향력을 크게 설계한 것이 특징인데, 더불어 교량의 폭방향에 압축에 의한 상향력을 도입할 수 있도록 설계되기도 한다.

즉, 도 10 내지 도 12에서 도시하는 바와 같이 하부새들(20)이 교량의 지간 중앙 양측에 각각 설치될 때, 교량의 주형 하측에 가로보(71)를 보강하고, 교량의 폭방향을 따라 상기 가로보(71)의 하측에 보강판(72)을 보강하며, 상기 보강판(72)의 하측면에 교량의 폭방향을 따라 상호 마주보도록 다수의 정착구(73)를 설치한 후, 별도로 구비된 인장재(74)의 양 단을 상기 정착구(73)에 각각 정착시키고 이들을 긴장시키게 되면, 교량의 폭방향으로 상향압축력이 도입되게 되는 것이다.

본 고안은 또한 도 13 내지 도 14에서 도시하는 바와 같이 상기 하부새들(20)이 교량의 지간 중앙 양측에 각각 설치될 경우, 상기 한 쌍의 하부새들(20)을 별도로 구비된 인장재(74a)를 이용하여 교량의 주형 하측에서 폭방향으로 긴장하여 시공할 수도 있다.

이를 위해 상기 교량의 주형 하측에는 가로보(71a)가 보강된다. 그리고 교량의 폭방향을 따라 상기 가로보(71a)의 하측에는 보강판(72a)이 보강되며, 상기 상기 하부새들(20)의 안내관(23b) 하측에는 내부에 고정웨지가 구비된 고정구(25b)가 형성된다. 그리고 상기 보강판(72a)의 하측에는 도 15에서 도시하는 바와 같이 다수의 정착구(73a)가 설치되고, 별도로 구비된 다수의 인장재(74a)가 양 단이 상기 고정구(25b)와 정착구(73a)에 각각 정착되도록 배치된다. 이와 같이 배치된 인장재(74a)가 긴장되면, 교량의 폭방향에서 압축상향력을 도입함과 동시에 상기 하부새들(20)을 하측으로 당기는 힘이 발생되므로 결국 교량의 측면에 배치된 인장재(30)의 긴장력을 더욱 높이는 효과를 발생시키게 되어 보강효과를 높이게 된다.

한편, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안에 의해 보수보강된 교량은 외형상 신설교량에서의 사장교형식과 비슷하다. 그러나 신설교량에서 사장교는 거더에 작용하는 하중(고정하중+활하중+기타하중)을 케이블이 대부분 부담하지만 본 고안에서는 활하중에 대한 보강으로 주형 또는 슬래브에 필요한 만큼의 상향력만을 도입하여 단면의 하부에 과도한 인장응력이 발생하지 않도록 보강하는 공법이며, 이와 같은 이유 때문에 활하중 작용하에서 케이블의 응력변동이 적다. 케이블의 응력변동은 주형의 강성, 지점조건 및 주탑의 높이의 영향을 받는데 본 고안은 탑고가 낮아 케이블의 연직 신장량이 적으며, 주형의 강성이 커서 케이블의 하중 분담율이 적기 때문에 케이블의 응력변동이 적다.

이상의 명백한 설명과 같이 본 고안에 의해 보수보강된 교량은 외관이 수려하고, 보강후 공용상태에서 유지관리가 쉬우며, 손상된 부위에 대한 보강효과 또는 손상정도의 진행여부를 점검할 수 있는 장점이 있는 효과가 있다.

그리고 본 고안은 교량의 중앙부에 상향솟음을 발생시키면서 보강하기 때문에 기존 구조물과의 응력분담의 효과가 타공법과 비교하여 매우 탁월하여 콘크리트의 압축강도 제약을 덜 받게되는 효과가 있다.

또한 본 고안은 기존의 외부프리스트레스 공법으로는 연속슬래브교에서 부모멘트구간의 보강이 어려웠는데 본 공법을 적용시 정·부모멘트부를 동시에 보강할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 고안은, 정착단을 교대 상측에 설치함으로써 주부재에 손상을 주지 않고, 보강해야 될 모든 빔(Beam)에 설치해야 할 필요가 없어 시공이 쉽고 공기가 단축되어 경제적인 효과가 있다.

Claims (8)

1. 기설된 교량의 양측 교대(1) 상측에 세워지고, 공지 구조의 정착구(11)가 형성되는 정착단(10)과;

   지간의 중앙 지점에 설치되는 하부새들(20)과;

   상기 하부새들(20)을 경유하고, 그 양단이 상기 정착단(10)의 정착구(11)에 정착된 후 긴장되는 인장재(30)로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 사장 외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하부새들(20)이,

   교량의 주형 하측에 교량의 폭보다 길게 보강되는 보강판(21)과;

   양 단부 측에 인장재(30)의 이탈을 방지하는 안내홈(24)이 오목하게 형성되고, 볼록하게 형성된 일면이 하측을 향하도록 상기 보강판(21)의 하측에 배치되는 새들편(22)과;

   상기 보강판(21)과 새들편(22)의 사이에서 상기 새들편(22)을 보강·지지하는 다수의 보강재(23)로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 사장외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 하부새들(20)이,

   교량의 주형 하측에 보강되는 보강판(21a)과;

   상기 보강판(21a) 하측에서 교량의 폭방향으로 길게 배치되고, 양 단부측에는 인장재(30)가 경유하기 위한 안내홈이 형성된 환봉(22a)과;

   상기 안내홈과 인장재(30) 사이에 구비되는 완충재(24a)와;

   앵커볼트에 의해 상기 환봉(22a)을 상기 보강판(21a)에 고정하는 고정판(23a)으로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 사장외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 하부새들(20)이,

   교량의 주형 측면 하측에 보강되는 보강판(21b)과;

   상기 보강판(21b)에 수직으로 돌출형성되는 보강부재(22b)와;

   상기 보강부재(22b)의 하측에 형성되고, 상기 인장재(30)가 내부를 관통하여 경유하는 안내관(23b)으로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 사장외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치.
5. 제1항에 있어서, 교량이 연속교일 경우,

   교량의 교각(2) 양측 상측에 세워지는 타워(40)와;

   안내홈이 형성된 새들편(42)과 상기 새들편(42)의 상측에 구비되는 완충재(43)로 이루어지고, 상기 하부새들(20)의 하측을 경유한 인장재(30)가 그 상측을 경유할 수 있도록 상기 타워(40) 상측에 설치되는 상부새들(41)이 더 부가된 것을 특징으로 하는 사장외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 교량에 신축이음부(3)가 있을 경우,

   상기 신축이음부(3)가 지지되는 교각(2)의 양측 상측에 세워지고, 그 상부 양측에는 상기 하부새들(20)을 경유한 인장재(30)의 일단부가 정착되는 정착구(61)가 각각 고정되는 중간정착단(60)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 사장외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치.
7. 제4항에 있어서,

   교량의 주형에 보강되는 가로보(71)와;

   교량의 폭방향을 따라 상기 가로보(71)의 하측에 보강되는 보강판(72)과;

   상기 보강판(72)의 하측면에 교량의 폭방향을 따라 상호 마주보도록 형성되는 다수의 정착구(73)와;

   양 단이 상기 정착구(73)에 정착된 후 긴장되어 교량의 폭방향에서 압축상향력을 도입하는 다수의 인장재(74)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 사장외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치.
8. 제4항에 있어서,

   교량의 주형 하측에 보강되는 가로보(71a)와;

   교량의 폭방향을 따라 상기 가로보(71a)의 하측에 보강되는 보강판(72a)과;

   상기 하부새들(20)의 안내관(23b) 하측에 형성되고, 내부에 고정웨지가 구비된 고정구(25b)와;

   상기 보강판(72a)의 하측에 형성된 다수의 정착구(73a)와;

   양 단이 상기 고정구(25b)와 정착구(73a)에 각각 정착된 후 긴장되어 교량의 폭방향에서 압축상향력을 도입하는 다수의 인장재(74a)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 사장외부케이블을 이용한 손상된 교량에서의 보수보강장치.