KR100964948B1 - Bridge structure with enhanced capacity by pre-lifting - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임시 가설 교량 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복공판의 시점부와 종점부를 통하여 텐던을 강형 사이의 가로보에 걸쳐 긴장하여 강형을 프리-리프팅하는 제작방법으로, 휨에 대한 강도 즉 내하력을 증강된 교량 구조물에 관한 것이다. The present invention relates to a temporary temporary bridge structure, and more particularly to a fabrication method of pre-lifting the steel by tensioning the tendon over the cross beam between the steel through the start and end of the perforated plate, the strength to the bending It relates to an enhanced bridge structure.

본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물은 강형; 상기 강형의 상부에 설치되는 복공판; 상기 복공판에 형성되며, 텐던이 경사지게 정착되도록 하는 텐던 정착부; 상기 강형과 인접한 강형을 연결하는 가로보; 및 상기 가로보의 하부에 형성되어, 상기 텐던에 일정한 각도로 꺽이게 하는 새들;을 포함할 수 있다. Bridge structure with increased load capacity by pre-lifting according to the present invention is rigid; A perforated plate installed at an upper portion of the steel die; A tendon fixing part which is formed in the perforated plate and allows tendon to be inclinedly fixed; A cross beam connecting the steel beam to the adjacent steel beam; And birds formed at a lower portion of the cross beam to bend the tendon at a predetermined angle.

상기와 같은 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물에 의하면, 강형에 축력을 가하지 않고, 순수한 모멘트만을 전달함으로써 특히 경간 중앙부에서 강형의 상부플랜지에는 인장 프리스트레스, 하부플랜지에는 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다. According to the bridge structure in which the load capacity is increased by the pre-lifting as described above, it is possible to introduce a tensile prestress to the upper flange of the steel and a compressive prestress to the lower flange, especially by transferring pure moment without applying axial force to the steel. have.

프리-리프팅, 복공판, 프리스트레스, 교량 Pre-lifting, perforated plate, prestress, bridge

Description

프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물{Bridge structure with enhanced capacity by pre-lifting}Bridge structure with enhanced capacity by pre-lifting

본 발명은 임시 가설 교량 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복공판의 시점부와 종점부를 통하여 텐던을 강형 사이의 가로보에 걸쳐 긴장하여 강형을 프리-리프팅하는 제작방법으로, 휨에 대한 강도 즉 내하력을 증강된 교량 구조물에 관한 것이다. The present invention relates to a temporary temporary bridge structure, and more particularly to a fabrication method of pre-lifting the steel by tensioning the tendon over the cross beam between the steel through the start and end of the perforated plate, the strength to the bending It relates to an enhanced bridge structure.

프리스트레스트 콘크리트(Prestressed concrete, PSC)는 외력에 의하여 일어나는 인장응력을 소정의 한도까지 상쇄하도록 미리 인공적으로 그 응력의 분포와 크기를 정하여 고강도 강재(통상 긴장재라 함)를 이용하여 내력을 준 콘크리트로 정의된다. 이와 같이 외력에 의해 발생하는 인장응력을 상쇄하기 위해 인위적으로 콘크리트에 준 응력을 프리스트레스(Prestress)라 하며, 콘크리트에 프리스트레스를 주는 것을 프리스트레싱(Prestressing)이라 한다. Prestressed concrete (PSC) is a concrete that uses a high strength steel (commonly called tension material) to artificially determine the distribution and magnitude of the stress in advance so as to offset the tensile stress caused by external force to a predetermined limit. Is defined. Thus, in order to offset the tensile stress caused by the external force, artificially stressed concrete is called prestress, and prestressing the concrete is called prestressing.

일반적으로, 교량, 보도육교 또는 건축물의 보나 지붕의 보 등에 활용되는 강 구조물의 내하력을 높이기 위해, 고강도 긴장재인 프리스트레싱용 텐던 또는 강봉을 강형 양단의 하부 또는 돌출된 정착부에 관통시키고 긴장재를 정착시켜 강형 의 하부 플랜지에 미리 압축응력을 가하는 방법이 사용되었다. In general, in order to increase the load capacity of steel structures used in bridges, sidewalks, or beams of buildings or roof beams, a high-strength prestressing tendon or steel rod is penetrated to the lower or protruding anchors of both ends of the steel and the tension member is settled. Compression stress was applied to the bottom flange of the steel in advance.

이러한 방법은 강형 하부플랜지에 압축응력을 도입하기에는 적절하지만 상부플랜지에는 휨모멘트에 의한 인장응력과 축하중에 의한 압축응력이 동시에 작용하게 되어 인장응력을 미리 도입할 수 없거나 아주 작은 인장응력만을 도입할 수 있다. 그러므로, 임시교량의 주형보로 사용되는 강형의 휨 파괴는 압축 프리스트레스가 충분히 도입된 하부플랜지의 인장항복에 의하여 발생하는 것이 아니라 상부플랜지의 압축항복에 의하여 발생하게 된다. This method is suitable for introducing compressive stress to the rigid lower flange, but the tensile stress due to the bending moment and the compressive stress due to the axial load act on the upper flange at the same time. have. Therefore, the flexural failure of the steel used as the template beam of the temporary bridge is not caused by the tensile yield of the lower flange into which the compression prestress is sufficiently introduced but by the compression yield of the upper flange.

상부플랜지의 압축항복에 의해 휨 파괴가 일어나면, 프리스트레싱의 효과를 충분히 발휘할 수 없고 상부플랜지가 파괴되는 순간에도 하부플랜지에 충분한 여유가 있게 되므로 구조적으로 효율적이지 않은 문제점이 있다. When bending failure occurs due to the compression yield of the upper flange, the effect of prestressing cannot be fully exhibited, and there is a problem that the lower flange has a sufficient margin even when the upper flange is broken.

따라서, 종래와 같은 강형 양단의 하부 또는 돌출된 정착부에 긴장재를 정착하여 사용하는 경우는 강도가 강한 고가의 텐던을 사용하였는데, 강도가 강한 텐던을 사용하여 프리스트레싱하는 경우는 하부플랜지의 인장에 대한 저항성은 향상시켰으나, 상부플랜지에 미리 인장응력을 도입하는데는 효율적이지 않아 결국 상부플랜지의 항복에 의해 임시 교량의 성능이 결정될 수밖에 없었다. Therefore, when the tension member is fixed to the lower or protruding fixing part of the conventional rigid ends, an expensive tendon of high strength is used, but when prestressing using a strong tendon, the tension of the lower flange is applied. Although the resistance was improved, it was not effective to introduce the tensile stress into the upper flange in advance, so that the performance of the temporary bridge was determined by the yield of the upper flange.

따라서, 상부플랜지의 압축응력에 대한 내하력을 증가시키기 위한 방안에 대한 연구가 지속적으로 요구되고 있었다. Therefore, there has been a continuous demand for a method for increasing the load capacity of the upper flange against the compressive stress.

본 발명의 목적은 복공판에 텐던을 정착시켜, 축방향 압축력은 복공판이 저항하도록 하고, 텐던이 가로보를 통해 강형을 강형을 들어올려 강형에는 휨모멘트만을 도입하게 함으로써 강형의 휨에 대한 강도, 즉 상부플랜지의 압축에 대한 내하력을 증가시킨 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to fix the tendon in the perforated plate, the axial compressive force is to resist the perforated plate, the tendon lifts the steel through the cross beam to introduce only the bending moment to the steel, that is, the strength against the bending of the steel It is to provide a bridge structure with increased load capacity by pre-lifting increased load capacity for compression of the flange.

본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물은 강형; 상기 강형의 상부에 설치되는 복공판; 상기 복공판에 형성되며, 텐던이 경사지게 정착되도록 하는 텐던 정착부; 상기 강형과 인접한 강형을 연결하는 가로보; 및 상기 가로보의 하부에 형성되어, 상기 텐던에 일정한 각도로 꺽이게 하는 새들;을 포함할 수 있다. Bridge structure with increased load capacity by pre-lifting according to the present invention is rigid; A perforated plate installed at an upper portion of the steel die; A tendon fixing part which is formed in the perforated plate and allows tendon to be inclinedly fixed; A cross beam connecting the steel beam to the adjacent steel beam; And birds formed at a lower portion of the cross beam to bend the tendon at a predetermined angle.

또한, 본 발명에 따른 교량 구조물은 상기 강형과 상기 복공판 사이에 삽입되어, 상기 텐던의 프리-리프팅 시 발생하는 마찰력을 감소시키는 미끄럼판을 더 포함할 수 있다. In addition, the bridge structure according to the present invention may further include a sliding plate inserted between the rigid and the perforated plate, to reduce the frictional force generated during the pre-lift of the tendon.

상기와 같은 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물에 의하면, 강형에 축력을 가하지 않고, 순수한 모멘트만을 전달함으로써 특히 경간 중앙부에서 강형의 상부플랜지에는 인장 프리스트레스를, 하부플랜지에는 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다. According to the bridge structure in which the load capacity is increased by the pre-lifting, it is possible to introduce a tensile prestress into the upper flange of the steel and a compressive prestress into the lower flange, especially by transferring pure moment without applying axial force to the steel. Can be.

상기와 같은 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물에 의하면, 경간 중앙부에서 휨 하중이 증가하여 상부플랜지에 압축응력, 하부플랜지에 인장응력이 발생하더라도 효율적으로 견딜 수 있다. According to the bridge structure in which the load capacity is increased by the pre-lifting as described above, even if the compressive stress in the upper flange, the tensile stress in the lower flange can be effectively endured by increasing the bending load in the center of the span.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a specific embodiment of the present invention. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may deteriorate other inventions or the present invention by adding, modifying, or deleting other elements within the scope of the same idea. Other embodiments that fall within the scope of the inventive concept may be readily proposed, but they will also be included within the scope of the inventive concept.

도 1은 본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물의 개략 사시도이며, 도 2는 프리-리프팅을 위한 덴던 정착 상태를 도시한 개략 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선의 단면도이다. 1 is a schematic perspective view of a bridge structure with increased load capacity by pre-lifting according to the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view showing a dendon anchoring state for pre-lifting, and FIG. 3 is A-A of FIG. 2. 'It is a cross section of the line.

발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 프리-리프팅(Pre-lifting)의 용어를 정의하면, 프리스트레싱과 유사하게 외력에 의하여 일어나는 휨 모멘트에 저항하기 위해 소정의 한도까지 미리 인공적으로 그 모멘트의 분포와 크기를 정하여 긴장재를 이용하여 내력을 주는 방법을 프리-리프팅(Prelifting)이라 한다. Prior to describing an embodiment of the invention, the term pre-lifting is defined, similar to prestressing, in advance to a predetermined limit in order to resist bending moments caused by external forces. Pre-lifting is a method of determining the size and giving a strength using a tension member.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물은 강형(20), 상기 강형(20)의 상부에 설치되는 복공판(40) 및 상기 복공판(40)에 형성되며, 텐던(30)이 경사지게 정착되도록 하는 텐던 정착부(50)를 포함할 수 있다. 1 to 3, the bridge structure with increased load capacity by the pre-lifting according to the present invention is a steel 20, a porous plate 40 installed on the upper portion of the steel 20 and the porous plate 40 Is formed in, may include a tendon fixing unit 50 to allow the tendon 30 is fixed to the inclined.

상기 강형(20)은 I-빔, 이를 변형한 빔 등을 의미하는 것으로, 본 실시에는 I-빔을 기준으로 설명하도록 한다. I-빔인 강형(20)은 상부플랜지(27), 하부 플랜지(23) 및 상기 상부플랜지(27)와 하부플랜지(23)를 연결하는 복부(25)로 이루어진다(도 4 참조). The rigid 20 refers to an I-beam, a modified beam thereof, and the like, and will be described based on the I-beam in this embodiment. The rigid 20, which is an I-beam, consists of an upper flange 27, a lower flange 23, and an abdomen 25 connecting the upper flange 27 and the lower flange 23 (see FIG. 4).

상기 강형(20)의 상부에는 복공판(40)이 설치되며, 상기 복공판(40)의 길이방향의 시점부 및 종점부에는 텐던 정착부(50)가 형성될 수 있다. 상기 강형(20)은 다수개가 평행하게 배치되며, 상기 강형(20)과 인접한 강형은 상호 연결부재인 가로보(22, 도 4 참조)에 의해 연결된다. 이때, 강형(20)의 간격은 복공판(40)의 폭 보다 같거나 약간 커서, 복공판(40)은 두 강형(20)에 의하여 지지된다. The upper portion of the steel 20 is provided with a perforated plate 40, the tendon fixing portion 50 may be formed in the starting point and the end portion in the longitudinal direction of the porous plate 40. The plurality of the steel 20 is arranged in parallel, the steel 20 and the adjacent steel is connected by a cross beam 22 (see Fig. 4) that is an interconnecting member. At this time, the spacing of the steel 20 is equal to or slightly larger than the width of the porous plate 40, the porous plate 40 is supported by the two steel 20.

덧붙여, 도 2와 같이 상기 강형(20)과 상기 복공판(40) 사이에는 텐던(30)의 프리-리프팅 시 발생하는 상기 강형(20)과 상기 복공판(40) 사이의 마찰력을 감소하도록 미끄럼판(35)이 형성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 2, the sliding plate 20 may reduce the frictional force between the rigid 20 and the porous plate 40 generated during pre-lifting of the tendon 30 between the rigid 20 and the porous plate 40. 35) can be formed.

상기 텐던 정착부(50)는 텐던(30)을 정착할 수 있도록 복공판(40)에 텐던 정착구(52)가 형성되며 강형(20)에 모멘트를 제공하도록 경사부(54)로 이루어질 수 있다. The tendon fixing unit 50 may have a tendon fixing unit 52 formed in the perforated plate 40 to fix the tendon 30, and may be formed of an inclined unit 54 to provide a moment to the steel 20.

상기 경사부(54)의 경사 형태는 어느 방향에서도 이루어질 수 있으며, 상기 텐던(30)이 상기 복공판(40)의 시점부와 종점부에서 좌상향 및 우상향으로 이루어지는 것이 바람직하다. The inclined shape of the inclined portion 54 may be formed in any direction, and it is preferable that the tendon 30 is formed in a left upward and a right upward direction at the starting point and the end point of the perforated plate 40.

상기 텐던 정착부(50)의 텐던 정착구(52) 내에 텐던(30)의 연결은 상기 텐던(30)이 상기 텐던 정착구(52)를 통과하도록 하며, 텐던 정착구(52)를 통과한 텐던(30)을 조을 수 있는 텐던 체결부재(56)로 체결한다. Connection of the tendon 30 in the tendon anchorage 52 of the tendon anchorage 50 allows the tendon 30 to pass through the tendon anchorage 52 and the tendon 30 that passes through the tendon anchorage 52. Fasten with a tendon fastening member 56 that can be tightened.

여기서, 상기 텐던(30)은 상기 강형(20)과 인접한 강형을 상호 연결하는 가로보(22, 도 4 참조)에 걸쳐질 수 있도록 연결된다. 더욱이 상기 가로보(22)의 하부에 형성된 새들(24)에 의해 상기 텐던(30)은 일정한 각도로 꺽이게 된다. Here, the tendon 30 is connected to span the crossbeam 22 (see FIG. 4) that interconnects the rigid 20 and the adjacent rigid. Furthermore, the tendons 30 are bent at an angle by the saddles 24 formed under the cross beams 22.

상기 가로보(22)와 새들(24)은 복공판(40)의 하부에 다수개 형성될 수 있고 새들(24)과 새들(24) 사이에는 평형이 유지되도록 한다. The cross beam 22 and the saddle 24 may be formed in plural in the lower portion of the perforated plate 40 so that the balance between the saddle 24 and the saddle 24 is maintained.

이하에서는 상기에서 설명한 텐던(30)의 연결 모습에 따른 힘의 작용 모습을 도 4 및 도 5에서 설명하도록 한다. Hereinafter, the operation of the force according to the connection state of the tendon 30 described above will be described in FIGS. 4 and 5.

도 4는 프리-리프팅에 의해 강형에 도입되는 프리스트레스를 도시한 힘의 작용도이며, 도 5는 경간 중앙부에 휨 하중이 작용될 때 나타나는 힘의 작용도이다. 4 is a diagram showing the action of the force showing the prestress introduced into the steel by pre-lifting, and FIG.

도 4를 참조하면, 상기 텐던(30)이 복공판(40) 상에 형성된 경사진 텐던 정착부(50)를 통해 프리-리프팅되면, 강형(20)의 응력분포는 경간 중심부를 기준으로, 상부플랜지(27)에는 인장 프리스트레스, 하부플랜지(23)에는 압축 프리스트레스가 도입된다.Referring to FIG. 4, when the tendon 30 is pre-lifted through the inclined tendon fixing unit 50 formed on the perforated plate 40, the stress distribution of the steel 20 is based on the center of the span, and the upper flange A tensile prestress is introduced at 27 and a compression prestress is introduced at the lower flange 23.

도 4의 검정색 화살표는 텐던(30)을 프리-리프팅했을 때, 강형(20)의 상부플랜지(27) 및 하부플랜지(23)에 나타나는 힘의 작용을 의미한다. The black arrows in FIG. 4 indicate the action of the forces appearing on the upper flange 27 and the lower flange 23 of the rigid 20 when the tendon 30 is pre-lifted.

도 5는 프리-리프팅 된 교량 구조물의 경간 중간부에서 휨 하중이 작용할 때, 프리-리프팅된 강형(20)의 상부플랜지(27) 및 하부플랜지(23)의 힘의 분포를 설명한다. FIG. 5 illustrates the distribution of forces in the upper flange 27 and the lower flange 23 of the pre-lifted steel 20 when the bending load is applied at the mid span of the pre-lifted bridge structure.

흰색 화살표와 같이, 경간 중간부에 하중이 증가하면 강형(20)의 상부플랜지(27)에는 압축응력, 하부플랜지(23)에는 인장응력이 발생한다. As shown by the white arrow, when the load increases in the middle of the span, the compressive stress occurs in the upper flange 27 of the steel 20, and the tensile stress occurs in the lower flange 23.

이와 같은 휨 하중은 상기 상부플랜지(27) 및 하부플랜지(23)에 프리스트레싱된 힘과 반대방향의 힘이 작용하여 상쇄되며, 상하부플랜지가 동시에 항복할 수 있어, 더욱 큰 휨 하중에도 견딜 수 있다. This bending load is canceled by the force acting in the opposite direction to the prestressed force on the upper flange 27 and the lower flange 23, the upper and lower flanges can yield at the same time, it can withstand even greater bending load.

상기와 같은 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물에 의하면, 강형에 축력을 가하지 않고, 순수한 모멘트만을 전달함으로써 특히 경간 중앙부에서 강형의 상부플랜지에는 인장 프리스트레스를, 하부플랜지에는 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다.According to the bridge structure in which the load capacity is increased by the pre-lifting, it is possible to introduce a tensile prestress into the upper flange of the steel and a compressive prestress into the lower flange, especially by transferring pure moment without applying axial force to the steel. Can be.

도 1은 본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물의 개략 사시도. 1 is a schematic perspective view of a bridge structure with increased load capacity by pre-lifting according to the present invention;

도 2는 프리-리프팅을 위한 덴던 정착 상태를 도시한 개략 사시도. 2 is a schematic perspective view showing a dendon anchoring state for pre-lifting.

도 3은 도 2의 A-A'선의 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2.

도 4는 프리-리프팅에 의해 강형에 도입되는 프리스트레스를 도시한 힘의 작용도.4 is a diagram of the action of the force showing the prestress introduced into the steel by pre-lifting.

도 5는 경간 중앙부에 휨 하중이 작용될 때 나타나는 힘의 작용도.5 is an action diagram of a force that appears when a bending load is applied to the center portion of the span.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

20: 강형 30: 텐던20: rigid 30: tendon

35: 미끄럼판 40: 복공판35: sliding plate 40: perforated plate

50: 텐던 정착부 52: 텐던 정착구50: tendon fixing unit 52: tendon fixing unit

Claims (2)

강형;Rigid; 상기 강형의 상부에 설치되는 복공판;A perforated plate installed at an upper portion of the steel die; 상기 복공판에 형성되며, 텐던이 경사지게 정착되도록 하는 텐던 정착부;A tendon fixing part which is formed in the perforated plate and allows tendon to be inclinedly fixed; 상기 강형과 인접한 강형을 연결하는 가로보; 및A cross beam connecting the steel beam to the adjacent steel beam; And 상기 가로보의 하부에 형성되어, 상기 텐던이 일정한 각도로 꺽이게 하는 새들;을 포함하여,Including the bottom of the cross beam, the saddle to bend the tendon at a certain angle; including, 텐던의 긴장시 축력은 상기 복공판에 도입되고 휨모멘트는 상기 강형에 도입되는 것을 특징으로 하는 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물.A bridge structure with increased load capacity by pre-lifting, wherein an axial force at tension of a tendon is introduced into the perforated plate and a bending moment is introduced into the steel. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 강형과 상기 복공판 사이에 삽입되어, 상기 텐던의 프리-리프팅 시 발생하는 마찰력을 감소시키는 미끄럼판을 더 포함하는 교량 구조물.And a sliding plate inserted between the rigid and the perforated plate to reduce frictional force generated during pre-lifting of the tendon.
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