KR101272472B1 - 탄성수지 고정방식의 저진동 철도교 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동저감 기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 진동의 발생이 적은 철도교의 구조에 관한 것이다.
본 발명의 철도교는 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 두 교각 사이에 설치되는 거더, 상기 거더의 상부에 거더와 수직으로 다수 개가 일정한 간격으로 연속적으로 올려지는 가로보, 그리고 상기 가로보의 상부에 거더와 같은 방향으로 2개가 일정한 간격으로 나란히 설치되는 레일로 구성되는 통상의 철도교 구조에서, 가로보의 하단을 탄성수지에 매설하여 거더에 결합함으로써 거더와 가로보가 탄성적으로 결합되도록 한다.
본 발명과 같이 가로보의 하단이 탄성체에 매설되어 거더에 고정되면, 열차가 레일을 주행할 때 발생하여 레일을 거처 가로보에 전달된 진동과 충격이 탄성체에 흡수되어 차단됨으로써, 진동과 충격이 철도교의 주구조물인 거더에 전달되지 않고, 따라서 본 발명의 철도교는 그 위로 열차가 주행하더라도 주구조체인 거더로 진동과 충격이 전달되지 않으므로, 진동과 충격에 의한 소음발생, 피로에 의한 구조물의 손상, 부재들을 서로 결합하는 체결구의 풀림 등의 진동으로 인한 문제점이 발생하지 않는다.

Description

탄성수지 고정방식의 저진동 철도교{Low-vibration Railroad Bridge of Elastic Resin Fixing Method}

본 발명은 진동저감 기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 진동의 발생이 적은 철도교의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 철도교는 슬래브교와 강교로 구분되는데, 슬래브교는 레일이 콘크리트 슬래브로 형성된 도상에 놓여 고정되고 도상에 자갈이 깔리는 유도상 교량이고, 강교는 도상이 없고 레일이 강철 구조물에 직접 고정되는 무도상 교량으로 시공된다.

강교는 슬래브교에 비하여 구조가 간단하고 시공이 용이하고 또한 공기가 단축되는 등 많은 점이 있어서, 과거 대부분의 철도교는 무도상 강교로 건설되었다. 그러나 강교는 침목의 하부에 진동과 충격을 흡수하는 기능을 하는 자갈층이 없어서, 열차가 교량 위를 주행할 때 열차 바퀴와 레일의 접촉에 의하여 발생하는 진동과 충격이 그대로 철도교의 구조체로 전달되어 소음을 유발하고, 피로에 의한 구조물의 손상을 가속화시키고, 구조물을 구성하는 부재들을 서로 결합하는 체결구가 풀리는 등 많은 문제점이 있다.

상기와 같은 강교의 진동문제를 극복하기 위하여 최근에 강교 철도교를 슬래브교 철도교로 개조하는 것이 시도되고 있다. 그러나 강교는 상기한 바와 같이 그 고유의 장점이 있으므로, 강교의 장점을 그대로 유지하면서 열차 주행시 발생하는 진동문제를 해결할 수 있는 철도교 구조가 강구되어야 한다.

통상의 강교 철도교는 도 1에 도시한 바와 같이, 교각 사이에 설치되는 2개의 거더(1), 상기 거더의 상부에 두 거더에 걸쳐지게 거더와 수직으로 다수 개가 일정한 간격으로 연속적으로 올려져서 거더에 고정되는 가로보(2), 그리고 상기 가로보의 상부에 거더(1)와 같은 방향으로 2개가 일정한 간격으로 나란히 설치되는 레일(3)로 구성된다.

상기 거더(1)는 교각의 상면에 교좌장치(미도시)를 이용하여 결합되고, 가로보(2)는 거더 상면에 볼트로 결합되고, 레일(3)은 가로보의 상면에 볼트로 결합된 레일고정구(4)에 스프링클립(5) 등으로 고정된다.

상기와 같은 통상의 강교 철도교에서, 거더(1)와 가로보(2), 그리고 가로보(2)와 레일(3)이 모두 강체 결합을 하고 있어서, 열차의 바퀴와 레일의 접촉에 의하여 발생한 진동이 그대로 주 구조물인 거더(1)로 전달되어, 구조체의 진동에 의한 소음을 유발하고, 피로에 의한 구조물의 손상을 야기하고, 구조물을 구성하는 부재들을 서로 결합하는 체결구가 풀리는 등의 문제점을 유발한다.

상기와 같이 강교 철도교는 철도교로서의 많은 장점이 있으나, 진동에 의한 여러가지 문제점이 있어서 최근에는 많이 사용되지 못하고, 건설비용이 많이 소요되고 공기가 오래 걸리는 슬래브교로 대치되는 경향이 있다.

따라서 진동문제를 해결하여 강교의 장점을 충분히 살릴 수 있는 구조의 철도교가 필요하다. 강교 철도교에서 진동문제를 해결하기 위해서는, 열차가 레일을 주행할 때 발생하여 레일과 가로보를 거쳐 주 구조물인 레일로 전달되는 진동 전파 경로중 어느 부분을 차단하여, 진동이 철도교의 주 구조물인 거더에 전달되지 않도록 하여야 한다.

본 발명의 철도교는 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 두 교각 사이에 설치되는 거더, 상기 거더의 상부에 거더와 수직으로 다수 개가 일정한 간격으로 연속적으로 올려지는 가로보, 그리고 상기 가로보의 상부에 거더와 같은 방향으로 2개가 일정한 간격으로 나란히 설치되는 레일로 구성되는 통상의 철도교 구조에서, 가로보의 하단을 탄성수지에 매설하여 거더에 결합함으로써 거더와 가로보가 탄성적으로 결합되도록 한다.

탄성수지는 2개의 스토퍼브래킷(11) 사이에 형성된 가로보 자리에 가로보패드와 가로보를 장입한 후 액상의 수지를 충진하고 경화시켜 형성한다.

본 발명과 같이 가로보의 하단이 탄성체에 매설되어 거더에 고정되면, 열차가 레일을 주행할 때 발생하여 레일을 거쳐 가로보에 전달된 진동과 충격이 탄성체에 흡수되어 차단됨으로써, 진동과 충격이 철도교의 주구조물인 거더에 전달되지 않는다.

따라서 본 발명의 강교 철도교는 그 위로 열차가 주행하더라도 주 구조체인 거더로 진동과 충격이 전달되지 않으므로, 진동과 충격에 의한 소음발생, 피로에 의한 구조물의 손상, 부재들을 서로 결합하는 체결구의 풀림 등의 진동으로 인한 문제점이 발생하지 않는다.

도 1은 강교 철도교의 기본 구성도이다.
도 2는 본 발명의 철도교의 정면과 측면 투시도이다.
도 3은 본 발명의 철도교 시공에 사용되는 막음판의 구성도이다.

본 발명의 철도교는 도 1에 도시한 바와 같이, 두 교각 사이에 설치되는 거더(1), 상기 거더의 상부에 거더와 수직으로 다수 개가 일정한 간격으로 연속적으로 올려지는 가로보(2), 그리고 상기 가로보의 상부에 거더(1)와 같은 방향으로 2개가 일정한 간격으로 나란히 설치되는 레일(3)로 구성된다. 거더(1)와 가로보(2)로는 각각 굽힘강성이 큰 I-빔을 사용하는 것이 보통이다. 거더(1)는 통상 2개의 보로 구성되지만, 1개 또는 3개 이상 다수 개로 구성될 수도 있다.

그리고 상기 거더(1)는 교각의 상면에 교좌장치(미도시)를 이용하여 결합되고, 레일(3)은 상기 가로보(2)의 상면에 볼트 등으로 결합된 레일고정구(4)에 스프링클립(5)으로 고정된다. 이와 같은 점은 통상의 강교 철도교와 동일하다.

본 발명의 철도교는 거더(1)와 가로보(2)를 볼트 등의 체결구로 강체결합을 하는 대신, 도 2에 도시한 바와 같이, 탄성수지를 성형하여 결합함으로써 거더(1)와 가로보(2)가 탄성적으로 결합되도록 한다.

본 발명에서 거더(1)와 가로보(2)의 결합부위는 거더(1) 위에 각각의 가로보(2) 마다 가로보(2)가 놓일 자리를 형성하는 한 쌍의 스토퍼브래킷(11), 상기 스토퍼브래킷(11) 사이의 거더(1) 상면에 놓여지는 가로보패드(12), 그리고 스토퍼브래킷(11) 사이 가로보패드(12) 위에 올려진 레일(3)의 하부에 충진되어 경화되는 탄성수지(13)으로 구성된다.

스토퍼브래킷(11)은 레일의 길이방향으로 가로보(2)의 전후에 2개가 한 쌍을 이루어 거더(1)의 상면에 부착되는데, 2개의 스토퍼브래킷(11) 사이에 가로보(2)가 놓일 가로보자리(10)를 형성한다. 스토퍼브래킷(11)은 거더의 상면에 용접으로 부착될 수도 있지만, 볼트로 고정하면 교체 등의 보수작업이 용이하다.

각각의 스토퍼브래킷(11)은 열차가 주행할 때 열차의 바퀴가 레일의 길이방향으로 가하는 힘을 지지하기 위하여 일정한 강도를 가지는 ㄱ-형강 또는 ㄷ-형강 ㅁ-형강 등의 형강을 절단하여 제작하는 것이 좋고, 스토퍼브래킷(11)의 길이는 가로보(2)의 폭과 같이 하는 것이 좋다.

가로보패드(12)는 상기 2개의 스토퍼브래킷(11) 사이에 사각으로 형성된 가로보자리(10)에 올려지는데, 네오프렌고무 등 내구성이 좋고 탄성이 있는 패드를 사용한다.

탄성수지(13)는 상기 2개의 스토퍼브래킷(11) 사이에 형성된 가로보자리(10)에 가로보패드(12)와 가로보(2)를 장입한 후 가로보자리(10)에 충진하고 경화시켜 형성한다. 액상의 탄성수지를 가로보가 장입된 가로보자리(10)에 충진하기 위해서는 가로보자리(10)의 양단 개구부를 임시로 막아야 하는데, 도 3에 도시한 바와 같이 가로보(2)의 하단에 끼워질 수 있는 막음판(14)을 사용하는 것이 편리하다.(도시된 막음판(14)은 가로보(2)가 I-빔일 경우의 것인데, 가로보(2)의 하단이 삽입되는 가로보홈(141)이 형성되어 있는 것을 도시한 것이다. 가로보홈(141)은 가로보(2)의 단면 형상에 따라 그에 부합하는 형상으로 형성된다.) 막음판(14)은 탄성수지(13)가 경화된 후 제거한다.

탄성수지(13)는 시공시에는 액체상태를 유지하다가 시공 후에는 굳어서 탄성체가 되는 재료를 사용하는데, 열차가 주행할 때 가로보(2)를 거더(1)에 안전하게 고정할 수 있을 정도의 하중 지지력을 가진 탄성수지를 사용한다. 사용가능한 탄성수지로는 실리콘고무, 발포폴리우레탄 등이 있다.

상기와 같이 거더(1)의 상면에 형성된 가로보자리(10)에 가로보패드(12)와 가로보(2)가 장입된 상태에서 액상의 탄성수지(13)가 충진되어 경화되면, 가로보(2)의 하단이 가로보패드(12)와 탄성수지(13)로 이루어지는 탄성체에 매설되어 거더(1)에 고정되는 구조가 된다. 이와 같이 가로보(2)의 하단이 탄성체에 매설되어 거더(1)에 고정되면, 열차가 레일(3)을 주행할 때 발생하여 레일(3)을 거처 가로보(2)로 전달된 진동과 충격이 탄성체에 흡수되어 철도교의 주구조물인 거더(1)로 전달되지 않는다.

1 : 거더, 2 : 가로보, 3 : 레일, 4 : 레일고정구, 5 : 스프링클립,
10 : 가로보자리, 11 : 스토퍼브래킷, 12 : 가로보패드, 13 : 탄성수지,
14 : 막음판, 141 : 가로보홈.

Claims (1)

1. 교각 사이에 설치되는 거더(1), 상기 거더(1)의 상부에 상기 거더(1)와 수직으로 다수 개가 일정한 간격으로 연속적으로 올려져서 결합되는 가로보(2), 그리고 상기 가로보의 상부에 거더(1)와 같은 방향으로 2개가 일정한 간격으로 나란히 설치되어 고정되는 레일(3)을 포함하여 구성되는 철도교에 있어서;
   상기 거더(1)와 상기 가로보(2)의 결합부위는,
   상기 거더(1)의 상면에 상기 레일(3)의 길이방향으로 상기 가로보(2) 전후에 2개가 한 쌍을 이루어 부착되어 상기 가로보(2)가 놓일 자리인 가로보자리(10)를 형성하는 스토퍼브래킷(11);
   상기 가로보자리(10)에서 상기 거더(1) 상면에 놓여지는 가로보패드(12);
   그리고 상기 가로보패드(12) 위에 상기 가로보(2)를 올려둔 상태에서, 상기 가로보(2)의 하단이 삽입되는 가로보홈(141)이 형성되어 있는 막음판(14)에 의해 상기 가로보자리(10)의 양단 개구부를 막은 다음, 상기 가로보(2)의 하단이 잠기도록 액상의 수지를 충진하고 경화시켜 형성한 탄성수지(13);
   로 구성됨으로써 상기 가로보(2)는 상기 가로보(2)의 하단이 상기 탄성수지(13)에 매설됨으로써 상기 거더(1) 위에서 고정되는 것을 특징으로 하는 탄성수지 고정방식의 저진동 철도교.

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