KR20050116212A

KR20050116212A - 철도교의 상부구조물 교체방법 및 거기에 이용되는철도교용 에프알피 상부구조물

Info

Publication number: KR20050116212A
Application number: KR1020040041275A
Authority: KR
Inventors: 조영철
Original assignee: 조영철; (주) 경화엔지니어링
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2005-12-12

Abstract

설치한지가 오래되거나 잘못 설치되어 교체의 필요성이 있는 철도교 상부구조물의 교체 시공방법 및 거기에 이용되는 철도교용 상부구조물이 개시된다. 상기 철도교 상부구조물 교체 시공방법은 제 2상부구조물을 준비하는 단계, 상기 제 2상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비하는 단계, 제 1상부구조물 인상단계, 열차의 통행을 허용하면서, 교좌장치를 교체하여 설치하는 단계, 제 1상부구조물 이탈단계, 제 2상부구조물 설치단계 및 레일을 이웃하는 레일과 연결하여 열차가 철도교를 통과할 수 있도록 하는 레일연결단계를 포함하는 구성을 가진다. 상기의 방법은 열차의 운행에 큰 지장을 초래하지 않고서도 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있고, 용량이 작은 일반 크레인으로도 철도교의 상부구조물 교체작업을 수행할 수 있고 소음이 줄어든다는 뛰어난 효과를 제공한다.

Description

철도교의 상부구조물 교체방법 및 거기에 이용되는 철도교용 에프알피 상부구조물{Method for carrying out an upper structure of a railway bridge replacement and FRP upper structure of a railway bridge for the method}

본 발명은 철도교의 상부구조물 교체 시공방법 및 거기에 이용되는 철도교용 상부구조물에 관한 것으로, 특히 설치한지가 오래되거나 잘못 설치되어 교체의 필요성이 있는 철도교 상부구조물의 교체 시공방법 및 거기에 이용되는 철도교용 상부구조물에 관련된 것이다.

도 1은 일반적인 철도교 상부구조물의 설치상태를 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 I-I에 따른 횡단면도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 교각(10) 상에 교좌장치(20)가 간격을 두고 설치되고, 교좌장치(20) 위에 사각 단면모양의 빔(30)이 설치되어 있다. 이 빔(30)은 통상 비유 빔(BU Beam)으로 칭해진다. 이 빔(30)은 좌우로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 수직부재(32)와 두 수직부재(32)의 상단부와 하단부를 각각 연결하는 수평부재(34)와 그 내부에 X자 형태로 배치되어 양측 수직부재(32)의 상단과 하단을 서로 연결하여 지지하여주는 보강재(36)들로 이루어져 있다. 이 빔(30) 위에 침목(40)이 놓이고, 그 위에 레일(50)이 깔려있다. 침목(40)은 목재 또는 시멘트로 만든 것이 주로 사용된다. 여기에서의 빔(30)과 침목(40) 및 레일(50)은 본 발명에 따른 철도교용 상부구조물과의 구분의 명확화를 위해 제 1상부구조물(60a)로 칭하기로 한다.

상기와 같은 구성으로 된 국내 철도교의 대부분은 설치한지가 오래되어 그 내구연한이 다되어 교체 또는 새로운 설치의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.

일반 교량에서는 교량 자체의 하중에 의한 사하중이 약 70%, 차량의 통행에 의한 활하중이 약 30%인 반면에 철도교에서는 철도교 자체의 하중에 의한 사하중이 약 40%, 열차의 통행에 의한 활하중이 약 60%이다. 즉, 철도교는 일반 교량에 비해 활하중의 비중이 상대적으로 크고 이에 따라 열차가 철도교를 통행하는 경우 진동과 소음이 많이 발생된다. 하지만 종래의 철도교에서는 상기와 같은 소음을 줄이기 위한 배려가 전혀 없었다.

일반 교량에서는 그 교량의 공사를 위해 차량의 통행을 통제하더라도 차량들이 다른 곳으로 우회할 수 있기 때문에 큰 문제가 되지 않으나, 철도교에 있어서는 어느 한 철도교에서 열차의 운행이 통제되면 열차의 우회 운행이 어렵기 때문에 그 노선 전체가 마비된다는 문제점이 있다. 이에 따라 철도교의 상부구조물 교체는 신속하게 이루어져야 한다. 국내 경부선의 경우 열차의 운행에 큰 지장을 주지 않으면서 상부구조물 교체에 활용할 수 있는 시간이 4∼5시간 정도로 보고 있다. 즉, 국내 경부선에 있는 철도교에서 상부구조물의 교체는 바람직하게는 4∼5시간 내에 신속하게 완료될 수 있어야 한다.

최근 들어서는 신속설치, 설치의 간편성, 소음방지, 내구성향상 등의 이유 때문에 일반 교량의 상부구조물에서와 같이 철도교의 상부구조물도 스틸(steel) 및/또는 콘크리트로 만들고 있다. 이 경우 철도교 상부구조물의 길이가 10m를 초과하는 경우 대용량의 특수 크레인을 사용해서 인양해야 하는데 그에 소요되는 비용이 너무 크고, 그러한 특수 크레인은 현재 국내에 2대 정도 밖에 없는 것으로 파악되고 있기 때문에 쉽게 이용하기 어렵다. 더군다나 국내의 영동선, 태백선 등에서와 같이 산악지역에 설치된 철도교의 상부구조물을 교체하고자 하는 경우에는 위에서 언급한 바와 같은 특수 크레인을 현장까지 이동시키기 위해 새로이 길을 닦는 등의 일이 추가되기 때문에 철도교의 상부구조물 교체에는 많은 시간과 노력과 비용이 필요하다.

상기와 같은 이유 때문에 철도교를 교체하여주거나 새로이 설치할 필요성이 있는데도 불구하고 철도교의 교체나 새로운 설치를 거의 하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 열차의 운행에 큰 지장을 초래하지 않으면서 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있도록 해주는 철도교 상부구조물 교체 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상대적으로 작은 용량의 크레인으로도 상부구조물을 교체할 수 있도록 해주는 철도교 상부구조물 교체 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 시공방법에 사용하기에 적합한 철도교용 상부구조물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 나머지 목적은 소음과 진동발생이 적은 철도교용 상부구조물을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체 시공방법은 열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제 1상부구조물을 제 2상부구조물로 교체하기 위한 철도교의 상부구조물 교체 시공방법에 있어서, 상기 철도교의 제원과 상기 제 2상부구조물에 요구되는 치수, 강도 등을 고려하여 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계, 상기 교각의 높이, 상기 제 2구조물의 높이와 무게 등을 고려하여 상기 교각 상에 설치되어 상기 제 2상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비하는 단계, 상기 제 1상부구조물을 상기 열차의 통행을 허용하는 범위 내에서 인상하는 제 1상부구조물 인상단계, 상기 제 1상부구조물 상으로 상기 열차의 통행을 허용하면서, 상기 교각 상에 구교좌장치가 있다면 이를 제거하고, 상기 준비한 교좌장치를 상기 교각 상에 설치하는 교좌장치 설치단계, 상기 열차가 상기 철도교를 통행하는 것을 금지시킨 후 상기 제 1상부구조물 상의 레일을 절단하고 상기 제 1상부구조물을 상기 교각에서 크레인으로 들어올려 이탈시키는 제 1상부구조물 이탈단계, 상기 제 2상부구조물을 크레인으로 들어올려 상기 교각상의 교좌장치에 탑재하는 제 2상부구조물 설치단계 및 상기 제 2상부구조물 상의 레일을 이웃하는 레일과 연결하여 상기 열차가 상기 철도교를 통과할 수 있도록 하는 레일연결단계를 포함하는 구성을 가진다.

경우에 따라 상기 제 1상부구조물 인상단계에는 상기 교각의 상면에 설치된 잭을 통해 수행될 수 있다.

바람직하기로는, 상기 제 1상부구조물 인상단계는 상기 교각의 측면에 부착된 잭받침대 상의 잭을 통해 수행되는 것이다.

상기 제 1상부구조물 인상단계는 상기 교각 내부의 철근 배치상태를 탐사하는 단계, 상기 교각의 측면에 탐사된 철근을 피해서 복수의 홈을 형성하는 단계, 상기 홈에 쐐기부를 갖는 볼트의 일단을 삽입하는 단계, 상기 볼트의 쐐기부에 쐐기부재를 결합하는 단계, 상기 볼트의 타단에 마찰판을 갖는 잭받침대를 결합하는 단계, 상기 볼트의 타단에 너트를 결합하여 상기 마찰판이 상기 교각의 측면에 가압되도록 하는 단계, 상기 잭받침대 상에 잭을 설치하는 단계 및 상기 잭으로 상기 제 1상부구조물을 들어올리는 단계를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.

상기 복수의 홈을 형성하는 단계에는 상기 교각의 높이와 상기 교각 상에 설치되는 상기 교좌장치의 높이와 상기 교좌장치의 상단에서 상기 제 2구조물 상에 설치되는 상기 레일의 상단까지의 높이를 고려하여 상기 교각의 상단에서 소정 높이만큼 아래쪽으로 상기 복수의 홈을 형성하고,

상기 교좌장치 설치단계에는 상기 교각의 높이와 상기 교각 상에 설치되는 상기 교좌장치의 높이와 상기 교좌장치의 상단에서 상기 제 2구조물 상에 설치되는 상기 레일의 상단까지의 높이를 고려하여 상기 교각의 상단을 필요한 높이까지 제거하고, 상기 필요한 높이까지 제거된 상기 교각 상에 레벨링 볼트를 설치하고, 그 위에 교좌장치를 탑재하여 상기 레벨링 볼트를 통해 높이를 조절하고, 콘크리트를 타설하고 양생하여 상기 교각의 높이를 낮추어 상기 교좌장치를 설치할 수 있다.

또, 경우에 따라서는, 상기 교좌장치 설치단계에는 상기 교각의 높이와 상기 교각 상에 설치되는 상기 교좌장치의 높이와 상기 교좌장치의 상단에서 상기 제 2구조물 상에 설치되는 상기 레일의 상단까지의 높이를 고려하여 상기 교각 상에 레벨링 볼트를 설치한 후 그 위에 교좌장치를 탑재하여 레벨링 볼트를 통해 높이를 조정하여 콘크리트를 타설하고 양생하여 상기 교각의 높이를 높여 상기 교좌장치를 설치할 수도 있다.

상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 에프알피(FRP) 복합재로 되고 내부에 제 1구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 1중공부들을 가지는 박스형 거더와 상기 박스형 거더 상에 탑재되어 수평으로 배치되고 내부에 복수의 제 2구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 2중공부들을 가지는 에프알피 복합재로 된 데크와 상기 데크 상에 횡방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 침목들을 구비하여 구성된 제 2상부구조물을 준비하여 상기 제 2상부구조물의 무게를 줄임으로써 상기 제 2상부구조물을 설치하는 단계에서 사용되는 크레인의 용량을 낮출 수 있도록 한 것이 더욱 바람직하다.

상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 간격을 두고 배치되고 내부가 복수의 제 1구획부들에 의해 복수 공간으로 구획된 제 1중공부들을 가지며 에프알피(FRP) 복합재로 된 적어도 한 쌍의 피씨빔형 거더와 상기 적어도 한 쌍의 피씨빔형 거더 상에 탑재되어 수평으로 배치되고 내부가 복수의 제 2구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 2중공부들을 가지며 에프알피 복합재로 된 데크와 상기 데크 상에 횡방향으로 간격을 두고 설치된 복수의 침목과 상기 피씨빔형 거더들 사이에 설치되고 상기 피씨빔형 거더들을 서로 연결하여 지지하여주는 지지부재를 포함하는 제 2상부구조물을 준비하여 상기 제 2상부구조물의 무게를 줄임으로써 상기 제 2상부구조물을 설치하는 단계에서 사용되는 크레인의 용량을 낮출 수 있도록 하여도 된다.

상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 상기 데크에 상기 제 2구획부들을 관통하여 상기 제 2중공부들을 통과하는 금속재 심재가 배치되고 상기 거더는 상기 데크의 하부에서 상기 제 2중공부로 삽입되어 상기 금속재 심재에 걸리는 고리부재와 상기 고리부재에 결합되어 상기 고리부재를 그 하부의 거더에 연결하여 아래쪽으로 당겨주는 체결부재를 통해 상기 데크에 연결된 것을 준비하는 것이 좋다.

상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 상기 데크의 가장자리를 따라 에프알피 복합재로 된 방호벽이 설치되고, 상기 침목 상에 간격을 두고 레일이 평행하게 배치되어 있는 제 2상부구조물을 준비하는 것이 더욱 좋다.

본 발명에 따른 철도교용 상부구조물은 평행하게 배치된 적어도 한 쌍의 레일을 가지는 철도교의 교각 상에 설치되는 철도교용 상부구조물에 있어서, 에프알피(FRP) 복합재로 되고 내부에 제 1구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 1중공부들을 가지는 거더, 상기 거더 상에 탑재되어 수평으로 배치되고 내부에 복수의 제 2구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 2중공부들을 가지는 에프알피 복합재로 된 데크 및 상기 데크 상에 횡방향으로 간격을 두고 배치되고 상기 레일을 지지하여주기 위한 복수의 침목들을 포함하는 구성을 가진다.

상기 데크에는 상기 제 2구획부들을 관통하여 상기 제 2중공부들을 통과하는 금속재가 설치되고, 상기 거더는 상기 데크의 하부에서 상기 제 2중공부로 삽입되어 상기 금속재 심재에 걸리는 고리부재와 상기 고리부재에 결합되어 상기 고리부재를 그 하부의 거더에 연결하여 아래쪽으로 당겨주는 체결부재를 통해 상기 데크에 연결된 것이 좋다.

상기 거더는 박스형 거더이고 사다리꼴 또는 역사다리꼴 모양의 단면을 하고 있는 것이 바람직하다.

상기 거더는 간격을 두고 배치된 적어도 한 쌍의 피씨빔형 거더이고, 상기 적어도 한 쌍의 피씨빔형 거더들 사이에는 상기 피씨빔형 거더들을 서로 연결하여 지지하여주는 지지부재들이 설치된 구성을 가질 수도 있다.

상기 데크의 가장자리를 따라 제 3구획부들에 의해 구획되는 제 3중공부들을 가지며, 상기 제 3중공부에 흡음재가 충전되어 있는 에프알피 복합재로 된 방호벽이 설치되고, 상기 침목 상에 간격을 두고 레일이 평행하게 배치되어 있는 것이 좋다.

상기 침목은 상기 데크를 상하로 관통하고 상기 침목을 감싸는 U볼트, 상기 데크 저면에 배치된 보강판 및 상기 보강판을 통과한 상기 U볼트의 끝단에 결합되어 상기 U볼트를 아래쪽으로 당겨주는 너트를 통해 상기 데크 상에 고정된 것이 더욱 바람직하다.

상기 제 1중공부, 제 2중공부 및 제 3중공부 중 적어도 하나에는 흡음재가 내장되어 있는 것이 좋다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 철도교용 상부구조물의 사시도이고, 도 4는 도 3 상부구조물이 교각 상에 설치된 상태를 나타낸 정면도이다.

본 발명에 따른 철도교용 상부구조물(100)은 에프알피(FRP) 복합재로 된 피씨빔형 거더(110)들과 이 피씨빔형 거더(110)들 상에 수평하게 설치되고 에프알피 복합재로 된 데크(130)를 구비한다. 데크(130)의 양단에는 방호벽(150)이 설치되어 있다. 이 방호벽(150) 역시 에프알피 복합재로 된 것이 바람직하다. 데크(130) 상에 침목(160)들이 놓여있으며, 이 침목(160) 상에 레일(170)이 깔린다. 레일(170)은 본 발명에 따른 철도교용 상부구조물(100)이 교각(10) 상의 교좌장치(180)에 정확하게 탑재된 후에 설치되는 것이 바람직하다. 물론, 상부구조물(100)이 교좌장치(180)에 탑재되기 전에 레일(170)이 침목(160)들 상에 미리 설치될 수도 있다.

도시된 바와 같이 피씨빔형 거더(110)의 내부에는 간격을 두고 제 1구획부(112)들이 배치되어 있고, 이 제 1구획부(112)들에 의해 내부가 복수의 공간으로 구획된 제 1중공부(114)들을 형성한다. 이 제 1중공부(114)들은 상부구조물(100)의 무게를 낮출 수 있도록 하고 또 열차 통과 시의 소음과 진동을 줄여주는 역할을 한다. 이러한 피씨빔형 거더(110)는 레일(170)의 하부 쪽에 배치되어 상부구조물(100)의 하중과 통과하는 열차의 하중을 받아주는 역할을 한다.

피씨빔형 거더(110) 상에 탑재되는 데크(130)는 침목(160)들을 깔 수 있는 평면을 제공하는 역할을 하는 것으로, 내부에는 복수의 제 2구획부(132)들이 설치되고, 이 제 2구획부(132)들에 의해 내부 공간이 제 2중공부(134)들로 구획되어 있다. 이러한 데크(130)에는 제 2구획부(132)들을 관통하여 제 2중공부(134)들을 통과하는 금속재로 된 심재(136)가 설치되어 있고, 이 심재(136)와 너트(138)를 통해 데크(130)의 양단 가장자리를 따라 방호벽(150)이 움직이지 않도록 고정되어 있다. 방호벽(150) 역시 피씨빔형 거더(110)와 데크(130)처럼 에프알피 복합재로 된 것이 적합하며, 내부에 제 3구획부(152)들이 설치되어, 내부 공간을 제 3중공부(154)들로 구획되어 있는 것이 바람직하다. 물론, 경우에 따라 방호벽(150)은 데크(130)에 일체로 성형될 수 있고, 피씨빔형 거더(110) 또한 데크(130)에 일체로 성형될 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 데크(130)와 피씨빔형 거더(110)는 데크(130)의 하부에서 제 2중공부(134)로 삽입되어 금속재 심재(136)에 걸리는 고리부재(192)와 데크(130)의 하판(138)과 피씨빔형 거더(110)의 플랜지(116)를 관통하여 아래로 돌출되는 고리부재(192)의 하단부에 결합되는 너트 등의 체결부재(194)를 통해 일체로 결합되어 있다. 체결부재(194)는 심재(136)에 걸린 고리부재(192)를 하부로 당겨주어 데크(130)와 피씨빔형 거더(110)가 견고하게 서로 결합될 수 있도록 한다.

그리고, 각 피씨빔형 거더(110)들 사이에는 보강재(118)들이 설치되어 있다. 이 보강재(118)들은 피씨빔형 거더(110)들을 서로 연결하여 지탱함으로써 거더(110)의 좌굴이나 기울어짐을 방지하는 역할을 한다.

도 5는 침목의 고정 예를 정면에서 보아 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5의 J-J에 따른 단면도이다.

도시된 바와 같이 침목(116)은 데크(130) 상에 탑재되어 있으며, 데크(130)를 관통하는 U볼트(142)와 이 U볼트(142)의 하단에 결합되는 너트(144)를 통해 결합되어 있다. 이 때 데크(130)의 저면에는 보강판(146)을 덧댄 후에 너트(144)를 결합하는 것이 좋으며, 너트(144)는 풀림방지를 위해 이중너트를 이용하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체 시공방법의 공정을 설명하기 위한 작업공정도이다.

도 7과 이전의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체 시공방법의 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 교체할 필요가 있는 철도교의 교각 높이, 기 설치되어 있는 교좌장치의 높이, 제 1상부구조물의 길이, 폭, 무게, 제 2상부구조물에 요구되는 길이, 폭, 강도 등을 고려하여 제 2상부구조물(100)을 준비한다(단계 1100).

교각(10)의 높이, 제 2상부구조물(100)의 높이와 무게 등을 고려하여 새로 교체할 교좌장치(180)를 준비한다(단계 1200).

상황에 따라 교각(10)의 상면 또는 교각의 측면에 잭업장치를 설치하여 열차의 통행을 방해하지 않는 범위 내에서, 예를 들면 바람직하게 1∼3㎜ 범위 내에서 제 1상부구조물(60a)을 인상한다(단계 1300).

그런 다음 열차의 통행을 허용하면서 기존에 설치되어 있던 교좌장치(20)를 제거하고, 그 위치에 그대로 또는 교각의 상단 부근 일부를 절단하고 제거하여 높이를 낮추거나 철근과 콘크리트 등으로 교각의 높이를 높인 후 새로운 교좌장치(180)를 설치한다(단계 1400). 새로 설치한 교좌장치(180)를 고정하는 부분의 큰크리트가 충분히 양생된 후에 열차의 통행이 거의 없는 시간대에 예를 들면 자정에서 새벽 6시정도 사이에 제 1상부구조물(60a)의 교체작업을 실시한다.

즉, 열차의 통행을 금지시키고, 레일(50)을 절단 후 제 1상부구조물(60a)을 크레인으로 들어올려 이탈시킨(단계 1500) 다음, 제 2상부구조물(100)을 크레인으로 들어올려 교각상의 새로 설치한 교좌장치 상에 제 2상부구조물(100)을 탑재한다(단계 1600). 그런 다음 레일(170)을 침목(160) 상에 설치하고 그 레일(170)을 이웃하는 레일과 연결하고 열차의 통행을 허용한다(단계 1700). 레일(170)은 제 2상부구조물(100) 상에 미리 설치되어 있을 수도 있음은 물론이다.

여기에서, 제 2상부구조물과 크레인은 열차에 탑재하여 제 1상부구조물의 교체가 필요한 철도교까지 이송하고 열차 상의 상기 크레인으로 제 1구조물을 이탈시키고, 제 2구조물을 새로이 설치한 교좌장치 상에 탑재하는 방식을 취할 수도 있다.

도 8은 잭업장치를 설치하여 기존의 교좌장치(20)를 제거하고 새로운 교좌장치를 설치하는 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 9a∼도 9h는 잭업장치를 교각의 측면에 설치하여 교좌장치를 교체하는 과정을 각각 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 먼저 교각 상면에 잭업장치를 설치할만한 공간이 있는지, 그리고 교각(10)의 높이를 변경할 필요가 없는지를 판단한다(단계 1310). 이를 만족하는 경우 교각(10) 상면에 잭업장치를 설치한다(단계 1311). 경우에 따라서는 교각(10)의 측면에 잭업장치를 설치할 수 있음은 물론이다. 그런 다음 설치한 잭업장치를 이용해 제 1상부구조물을 열차의 통행에 지장이 없는 범위 내에서, 예를 들면 약 1 ∼3㎜의 범위 내에서 인상한 후(단계 1312) 기존에 설치되어 있던 교좌장치를 제거한다(단계 1313).

한편, 단계 1310에서 그 조건을 만족하지 않는 경우 교각(10) 높이를 변경할 필요가 없는지를 판단하여(단계 1320), 이를 만족하는 경우 교각(10)의 상단 부근 측면에 잭받침대(200)를 설치하고 그 위에 잭업장치(210)를 설치하고(단계 1321), 단계 1312로 간다.

또 한편, 단계 1320에서 그 조건을 만족하지 않는 경우 교각(10) 높이를 높여야 하는지를 판단한다(단계 1330). 이를 만족하는 경우 교각(10)의 상단 부근 측면에 잭받침대(200)를 설치하고 그 위에 잭업장치(210)를 설치한다(단계 1331).

잭받침대(200)의 설치과정은 도 9a에 나타낸 바와 같이 교각(10)의 측면에 구멍(12)을 뚫고, 교각(10)의 측면을 깨끗이 정리하고, 도 9b에 나타낸 바와 같이 쐐기부를 갖는 볼트(204)와 쐐기(206) 및 너트(208) 등을 이용하여 잭받침대(200)의 마찰판(202)을 교각(10)의 측면에 부착하여 고정하면 잭받침대(200)의 설치가 이루어진다.

그런 다음 잭업장치(210)를 잭받침대(200) 위에 탑재하고, 이를 이용해 열차의 통행에 지장이 없는 범위 내에서 도 9c에 나타낸 바와 같이 제 1상부구조물(60a)을 인상한 후(단계 1332), 도 9d에 나타낸 바와 같이 기존에 설치되어 있던 교좌장치(20)를 제거하고(단계 1333), 교각(10) 상면을 치핑 후, 도 9e와 도 9f에 나타낸 바와 같이 거푸집(220)을 설치하고, 철근, 앵커볼트 또는 앵커너트, 교좌장치(180)의 높이를 맞추기 위한 레벨링 볼트(222) 등을 설치 후에 레벨링 볼트(222) 위에 교좌장치(180)를 탑재한 상태에서 도 9g에서 알 수 있는 바와 같이 거푸집(220)에 무수축 콘크리트(224)를 타설하여 교각(10)의 높이를 높인다(단계 1334). 물론, 콘크리트로 교각(10)의 높이를 높게 설치하여 새로 설치된 콘크리트의 완전한 양생 후에 교좌장치(180)가 교각 상에 설치될 수도 있다.

단계 1330에서 그 조건을 만족하지 않는 경우, 낮추어야할 교각(10)의 높이를 고려하여 충분히 낮은 위치의 교각(10) 측면에 잭받침대(200)를 설치하고 그 위에 잭업장치(210)를 설치한다(단계 1335). 그 다음에 단계 1332에서와 마찬가지로 제 1상부구조물(60a)을 인상한 후(단계 1336), 기존의 교좌장치(20)를 제거하고(단계 1337), 교각(10) 상단을 절단하여 제거하여 교각(10)의 높이를 낮춘다(단계 1338).

상기와 같은 과정을 거친 후에 교각(10) 상에 새로운 교좌장치(180)를 설치하고(단계 1340), 설치부위의 콘크리트를 양생한다(단계 1350).

교좌장치(180)를 완전히 교체한 상태는 도 9h를 참고하면 알 수 있다.

도 10은 도 4에 나타낸 상부구조물의 변형 예를 나타낸 도면이다.

도 10에서는 데크(130) 상에 바람직하게는 에프알피로 된 보강판(140)이 설치되고 그 위에 자갈(142)이 깔리고, 자갈(142) 위에 침목(160)이 설치되어 있다. 그리고, 각 피씨빔형 거더(110)들 사이에는 각 거더(110)들을 연결하여 서로 지지하여주기 위한 지지부재(118a)들이 평행하게, 그리고 X자 형태로 각각 설치되어 있다. 나머지 사항은 도 3과 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다.

도 11은 본 발명에 따른 철도교용 상부구조물의 다른 예를 나타낸 정면도이고, 도 12는 도 11의 변형 예를 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 교각(10) 상에 교좌장치(180)들이 간격을 두고 설치되어 있고, 이 교좌장치(180) 들 상에 본 발명에 따른 철도교용 상부구조물(100a)이 탑재되어 있다.

도 11에 나타낸 철도교용 상부구조물(100a)은 박스형 거더(110a)를 가지는 것을 나타낸 것으로, 나머지 사항은 도 3과 도 4를 통해 설명한 피씨빔형 거더(110)를 갖는 상부구조물(100)에서와 같다.

도시된 바와 같이 박스형 거더(110a)는 전체적으로 역사다리꼴 단면모양을 하고 있다. 이러한 박스형 거더(110a)의 내부는 비어 있으며, 내부 공간은 제 1구획부재(112a)들에 의해 복수의 제 1중공부(114a)들로 구획되어 있다. 이 박스형 거더(110a) 역시 에프알피 복합재로 된 것이 적당하다.

레일(170)이 복선으로 깔려있는 경우에는 데크(130)의 폭을 증가시키고, 박스형 거더(110a)를 2개 설치하여 사용할 수도 있고, 박스형 거더(110a)는 사다리꼴 단면모양으로 이용될 수도 있다.

박스형 거더(110a) 상에 심재(136)가 설치되어 있는 에프알피 복합재로 되고, 내부가 제 2구획부(132)들에 의해 복수의 제 2중공부(134)들로 구획 된 데크(130)가 설치되고, 그 위에 침목(160)이, 침목(160) 위에 레일(170)이 깔려있다. 이 데크(130)는 도 3과 도 4를 통해서 설명한 것과 같다.

데크(130)는 고리부재(192)와 체결구(194)를 통해 앞에서 설명한 바와 같은 방식으로 박스형 거더(110a)에 일체로 결합되어 있다. 데크(130) 양측 가장자리를 따라 방호벽(150)이 설치되어 있다. 이 방호벽(150) 역시 에프알피로 만든 것이 적당하다. 나머지 사항은 도 3과 도 4에서 설명한 바와 같다.

경우에 따라서는 도 12에 나타낸 바와 같이 데크(130) 상에 자갈(142)을 깔 수 있고, 제 2중공부(134) 등에 흡음재(148)를 충전하여 사용하여도 된다.

흡음재(148)로는 석면이나 스티로폼 기타 기존에 알려져 있는 것을 사용하면 된다.

흡음재는 데크뿐만 아니라 거더나 방호벽의 내부에도 설치될 수 있음은 물론이다.

에프알피 복합재는 섬유보강플라스틱(Fiber Reinforced Polymer)으로 만들어지는 재료의 총칭으로서, 에폭시, 폴리에스테르, 비닐에스테르, 페놀 등의 수지(resin)에 부가적인 강도나 특정 성능을 내기 위해 섬유(fiber) 시트 또는 섬유조직과 적층방식으로 하여 제조된다. 여기에 사용되는 섬유로는 유리섬유(E-Glass), 탄소섬유(Carbon fiber), 아라미드섬유(Aramid fiber) 등이고, 이들 섬유를 매트릭스(matrix)로 하여, 혼화제를 첨가하여 보강하여 만든다.

에프알피 복합재는 인장강도가 2000-4500 kg·f/㎠ 정도로 강재(steel)에 버금가는 강도를 가진다. 반면에 에프알피 복합재의 무게는 강재의 23% 정도 밖에 되지 않기 때문에 본 발명의 시공방법을 수행하는데 에프알피 복합재로 된 상부구조물이 가장 적합하다. 이 경우 콘크리트 또는 콘크리트와 강재의 혼합구성으로 된 구조물을 이용하는 경우에 비해 약 1/4 ∼ 1/5정도의 용량을 갖는 크레인으로도 철도교 상부구조물의 교체작업을 수행할 수 있고, 또한 가볍기 때문에 신속한 작업이 가능하다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체 시공방법 및 철도교용 상부구조물은 열차의 운행에 큰 지장을 초래하지 않으면서 철도교의 상부구조물을 신속하게 교체할 수 있고, 용량이 작은 일반 크레인으로도 철도교의 상부구조물 교체작업을 수행할 수 있다는 뛰어난 효과를 제공한다.

상부구조물 자체의 하중이 작으므로 교좌장치의 용량을 대폭 줄일 수 있고, 부식이 발생되지 않고, 내부의 중공부들로 인해 소음과 진동발생이 줄어든다는 효과도 제공한다.

또, 용량이 작은 크레인으로도 철도교 상부구조물의 교체시공이 가능하고, 현장에서 상부구조물을 직접 만들 수 있기 때문에 특히, 산악지역 철도교 상부구조물의 교체 시공에 매우 유리하다는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 철도교 상부구조물의 설치상태를 나타낸 측면도이고,

도 2는 도 1의 I-I에 따른 횡단면도,

도 3은 본 발명에 따른 철도교용 상부구조물의 사시도이고,

도 4는 도 3 상부구조물이 교각 상에 설치된 상태를 나타낸 정면도,

도 5는 침목의 고정 예를 정면에서 보아 나타낸 단면도이고,

도 6은 도 5의 J-J에 따른 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 철도교 상부구조물 교체 시공방법의 공정을 설명하기 위한 작업공정도,

도 8은 잭업장치를 설치하여 기존의 교좌장치를 제거하고 새로운 교좌장치를 설치하는 과정을 나타낸 흐름도이고,

도 9a∼도 9h는 잭업장치를 교각의 측면에 설치하여 교좌장치를 교체하는 과정을 각각 나타낸 도면,

도 10은 도 4에 나타낸 상부구조물의 변형 예를 나타낸 도면,

도 11은 본 발명에 따른 철도교용 상부구조물의 다른 예를 나타낸 정면도이고,

도 12는 도 11의 변형 예를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 교각 60a : 제 1상부구조물

100, 100a : 제 2상부구조물 110 : 피씨빔형 거더

110a : 박스형 거더 112, 112a : 제 1구획부

114, 114a : 제 1중공부 130 : 데크

132 : 제 2구획부 134 : 제 2중공부

150 : 방호벽 160 : 침목

170 : 레일 180 : 교좌장치

Claims

열차가 통행하는 철도교의 교각 상에 설치된 제 1상부구조물을 제 2상부구조물로 교체하기 위한 철도교의 상부구조물 교체 시공방법에 있어서,

상기 철도교의 제원과 상기 제 2상부구조물에 요구되는 치수, 강도 등을 고려하여 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계;

상기 교각의 높이, 상기 제 2구조물의 높이와 무게 등을 고려하여 상기 교각 상에 설치되어 상기 제 2상부구조물을 받쳐줄 교좌장치를 준비하는 단계;

상기 제 1상부구조물을 상기 열차의 통행을 허용하는 범위 내에서 인상하는 제 1상부구조물 인상단계;

상기 제 1상부구조물 상으로 상기 열차의 통행을 허용하면서, 상기 교각 상에 구교좌장치가 있다면 이를 제거하고, 상기 준비한 교좌장치를 상기 교각 상에 설치하는 교좌장치 설치단계;

상기 열차가 상기 철도교를 통행하는 것을 금지시킨 후 상기 제 1상부구조물 상의 레일을 절단하고 상기 제 1상부구조물을 상기 교각에서 크레인으로 들어올려 이탈시키는 제 1상부구조물 이탈단계;

상기 제 2상부구조물을 크레인으로 들어올려 상기 교각상의 교좌장치에 탑재하는 제 2상부구조물 설치단계; 및

상기 제 2상부구조물 상의 레일을 이웃하는 레일과 연결하여 상기 열차가 상기 철도교를 통과할 수 있도록 하는 레일연결단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도교의 상부구조물 교체 시공방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 1상부구조물 인상단계에는 상기 교각의 상면에 설치된 잭을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 1상부구조물 인상단계는 상기 교각의 측면에 부착된 잭받침대 상의 잭을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
제 3항에 있어서,

상기 제 1상부구조물 인상단계는 상기 교각 내부의 철근 배치상태를 탐사하는 단계, 상기 교각의 측면에 탐사된 철근을 피해서 복수의 홈을 형성하는 단계, 상기 홈에 쐐기부를 갖는 볼트의 일단을 삽입하는 단계, 상기 볼트의 쐐기부에 쐐기부재를 결합하는 단계, 상기 볼트의 타단에 마찰판을 갖는 잭받침대를 결합하는 단계, 상기 볼트의 타단에 너트를 결합하여 상기 마찰판이 상기 교각의 측면에 가압되도록 하는 단계, 상기 잭받침대 상에 잭을 설치하는 단계 및 상기 잭으로 상기 제 1상부구조물을 들어올리는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
제 4항에 있어서, 상기 복수의 홈을 형성하는 단계에는 상기 교각의 높이와 상기 교각 상에 설치되는 상기 교좌장치의 높이와 상기 교좌장치의 상단에서 상기 제 2구조물 상에 설치되는 상기 레일의 상단까지의 높이를 고려하여 상기 교각의 상단에서 소정 높이만큼 아래쪽으로 상기 복수의 홈을 형성하고,

상기 교좌장치 설치단계에는 상기 교각의 높이와 상기 교각 상에 설치되는 상기 교좌장치의 높이와 상기 교좌장치의 상단에서 상기 제 2구조물 상에 설치되는 상기 레일의 상단까지의 높이를 고려하여 상기 교각의 상단을 필요한 높이까지 제거하고, 상기 필요한 높이까지 제거된 상기 교각 상에 레벨링 볼트를 설치하고, 그 위에 교좌장치를 탑재하여 상기 레벨링 볼트를 통해 높이를 조절하고, 콘크리트를 타설하고 양생하여 상기 교각의 높이를 낮추어 상기 교좌장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 철도교의 상부구조물 교체 시공방법.
제 4항에 있어서,

상기 교좌장치 설치단계에는 상기 교각의 높이와 상기 교각 상에 설치되는 상기 교좌장치의 높이와 상기 교좌장치의 상단에서 상기 제 2구조물 상에 설치되는 상기 레일의 상단까지의 높이를 고려하여 상기 교각 상에 레벨링 볼트를 설치한 후 그 위에 교좌장치를 탑재하여 레벨링 볼트를 통해 높이를 조정하여 콘크리트를 타설하고 양생하여 상기 교각의 높이를 높여 상기 교좌장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 철도교의 상부구조물 교체 시공방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 에프알피(FRP) 복합재로 되고 내부에 제 1구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 1중공부들을 가지는 박스형 거더와 상기 박스형 거더 상에 탑재되어 수평으로 배치되고 내부에 복수의 제 2구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 2중공부들을 가지는 에프알피 복합재로 된 데크와 상기 데크 상에 횡방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 침목들을 구비하여 구성된 제 2상부구조물을 준비하여 상기 제 2상부구조물의 무게를 줄임으로써 상기 제 2상부구조물을 설치하는 단계에서 사용되는 크레인의 용량을 낮출 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 철도교의 상부구조물 교체 시공방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 간격을 두고 배치되고 내부가 복수의 제 1구획부들에 의해 복수 공간으로 구획된 제 1중공부들을 가지며 에프알피(FRP) 복합재로 된 적어도 한 쌍의 피씨빔형 거더와 상기 적어도 한 쌍의 피씨빔형 거더 상에 탑재되어 수평으로 배치되고 내부가 복수의 제 2구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 2중공부들을 가지며 에프알피 복합재로 된 데크와 상기 데크 상에 횡방향으로 간격을 두고 설치된 복수의 침목과 상기 피씨빔형 거더들 사이에 설치되고 상기 피씨빔형 거더들을 서로 연결하여 지지하여주는 지지부재를 포함하는 제 2상부구조물을 준비하여 상기 제 2상부구조물의 무게를 줄임으로써 상기 제 2상부구조물을 설치하는 단계에서 사용되는 크레인의 용량을 낮출 수 있도록 한 것을 특징으로 것을 특징으로 하는 철도교의 상부구조물 교체 시공방법.
제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 상기 데크에 상기 제 2구획부들을 관통하여 상기 제 2중공부들을 통과하는 금속재 심재가 배치되고 상기 거더는 상기 데크의 하부에서 상기 제 2중공부로 삽입되어 상기 금속재 심재에 걸리는 고리부재와 상기 고리부재에 결합되어 상기 고리부재를 그 하부의 거더에 연결하여 아래쪽으로 당겨주는 체결부재를 통해 상기 데크에 연결된 것을 특징으로 하는 철도교의 상부구조물 교체 시공방법.
제 9항에 있어서, 상기 제 2상부구조물을 준비하는 단계에는 상기 데크의 가장자리를 따라 에프알피 복합재로 된 방호벽이 설치되고, 상기 침목 상에 간격을 두고 레일이 평행하게 배치되어 있는 제 2상부구조물을 준비하는 것을 특징으로 하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 2상부구조물과 상기 크레인을 열차에 탑재하여 상기 제 1상부구조물의 교체가 필요한 철도교까지 이송하고 상기 열차 상의 상기 크레인으로 상기 제 1구조물을 이탈시키고, 상기 제 2구조물을 상기 새로이 설치한 교좌장치 상에 탑재하는 철도교 상부구조물 교체 시공방법.
평행하게 배치된 적어도 한 쌍의 레일을 가지는 철도교의 교각 상에 설치되는 철도교용 상부구조물에 있어서,

에프알피(FRP) 복합재로 되고 내부에 제 1구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 1중공부들을 가지는 거더;

상기 거더 상에 탑재되어 수평으로 배치되고 내부에 복수의 제 2구획부들에 의해 복수의 공간으로 구획된 제 2중공부들을 가지는 에프알피 복합재로 된 데크; 및

상기 데크 상에 횡방향으로 간격을 두고 배치되고 상기 레일을 지지하여주기 위한 복수의 침목들을 포함하는 철도교용 상부구조물.
제 12항에 있어서, 상기 데크에는 상기 제 2구획부들을 관통하여 상기 제 2중공부들을 통과하는 금속재가 설치되고, 상기 거더는 상기 데크의 하부에서 상기 제 2중공부로 삽입되어 상기 금속재 심재에 걸리는 고리부재와 상기 고리부재에 결합되어 상기 고리부재를 그 하부의 거더에 연결하여 아래쪽으로 당겨주는 체결부재를 통해 상기 데크에 연결된 것을 특징으로 하는 철도교용 상부구조물.
제 12항에 있어서, 상기 거더는 박스형 거더이고 사다리꼴 또는 역사다리꼴 모양의 단면을 하고 있는 것을 특징으로 하는 철도교용 상부구조물.
제 12항에 있어서, 상기 거더는 간격을 두고 배치된 적어도 한 쌍의 피씨빔형 거더이고, 상기 적어도 한 쌍의 피씨빔형 거더들 사이에는 상기 피씨빔형 거더들을 서로 연결하여 지지하여주는 지지부재들이 설치된 것을 특징으로 하는 철도교용 상부구조물.
제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데크의 가장자리를 따라 제 3구획부들에 의해 구획되는 제 3중공부들을 가지며, 상기 제 3중공부에 흡음재가 충전되어 있는 에프알피 복합재로 된 방호벽이 설치되고, 상기 침목 상에 간격을 두고 레일이 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 철도교용 상부구조물.
제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침목은 상기 데크를 상하로 관통하고 상기 침목을 감싸는 U볼트, 상기 데크 저면에 배치된 보강판 및 상기 보강판을 통과한 상기 U볼트의 끝단에 결합되어 상기 U볼트를 아래쪽으로 당겨주는 너트를 통해 상기 데크 상에 고정된 것을 특징으로 하는 철도교용 상부구조물.
제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1중공부, 제 2중공부 및 제 3중공부 중 적어도 하나에는 흡음재가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 철도교용 상부구조물.