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KR-102960706-B1 - Stress-distributing bridge bearings

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Abstract

본 발명은 콘크리트로 형성되는 교량의 하부 구조물과 상부 구조물의 사이에 배치되는 교량 받침에 있어서, 하부는 상기 하부 구조물 상에 배치되고, 상부에 상기 상부 구조물이 안착되는 교량 받침 본체, 상기 교량 받침 본체를 상기 하부 구조물에 고정시키기 위하여, 상부는 상기 교량 받침 본체에 결합되고, 하부는 상기 하부 구조물에 결합되는 하부 앵커 및 상기 하부 구조물로 전달되는 충격 및 응력이 집중되는 것을 방지하기 위하여 상기 하부 앵커의 외주면을 감싸도록 배치되는 완충 부재를 포함하는 응력 분산형 교량 받침을 제공한다. 따라서 완충 부재가 하부 앵커 주위를 감싸도록 형성됨으로써 하부 구조물로 전달되는 충격 및 응력이 집중되는 것을 방지하고, 하부 구조물의 파괴각도를 넓혀 균열 및 파괴를 억제할 수 있는 장점이 있다.

Inventors

  • 이기홍
  • 박세영
  • 강태우

Assignees

  • 주식회사 큐빅스

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251113

Claims (12)

  1. 콘크리트로 형성되는 교량의 하부 구조물과 상부 구조물의 사이에 배치되는 교량 받침에 있어서, 하부는 상기 하부 구조물 상에 배치되고, 상부에 상기 상부 구조물이 안착되는 교량 받침 본체; 상기 교량 받침 본체를 상기 하부 구조물에 고정시키기 위하여, 상부는 상기 교량 받침 본체에 결합되고, 하부는 상기 하부 구조물에 결합되는 하부 앵커; 및 상기 하부 구조물로 전달되는 충격 및 응력이 집중되는 것을 방지하기 위하여 상기 하부 앵커의 외주면을 감싸도록 배치되는 완충 부재를 포함하고, 상기 완충 부재는, 인서트 성형 방식으로 상기 하부 앵커의 외주면을 감싸면서 일체화되고, 상기 완충 부재는, 상기 하부 앵커와의 결합 안정성 확보를 위하여, 상기 하부 앵커의 외주면에 밀착되도록 형성되는 제1완충 부재; 및 상기 하부 앵커로부터 전달 받는 충격을 흡수하고 응력을 분산하여 상기 하부 구조물을 보호하기 위해서, 상기 제1완충 부재의 외주면을 감싸면서 밀착되도록 형성되되, 상기 제1완충 부재보다 연질 소재로 형성되는 제2완충 부재를 포함하고, 상기 하부 앵커는, 외주면에서 내측 방향으로 함몰된 완충 부재 삽입 홈이 형성되어 있고, 상기 제1완충 부재는, 1차 인서트 성형에 의해서, 일부는 상기 완충 부재 삽입 홈 내부로 유입되어 경화됨으로써 상기 하부 앵커와 기계적으로 결합되고, 다른 일부는 상기 하부 앵커의 외주면을 감싸도록 형성되며, 상기 제2완충 부재는, 상기 하부 앵커의 외주면에 1차 인서트 성형에 의해서 형성되어 있는 제1완충 부재의 외주면에, 2차 인서트 성형에 의해서 형성되고, 상기 하부 앵커는, 상기 완충 부재 삽입 홈의 상하 방향의 중심부에 형성되되, 상기 완충 부재 삽입 홈의 내측 단부에서 상기 완충 부재 삽입 홈의 개구되어 있는 단부까지 평평하게 연장되어 있는 중심 플레이트부; 및 상기 제1완충 부재와의 결합력을 강화하고, 상기 제1완충 부재가 상기 완충 부재 삽입 홈 밖으로 분리되어 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 상기 완충 부재 삽입 홈의 내부에 형성되는 돌출 유닛을 더 포함하고, 상기 돌출 유닛은, 상기 완충 부재 삽입 홈의 내주면 중에서 하면에 형성되되, 상기 제2완충 부재로부터 멀어지고 상기 완충 부재 삽입 홈의 상면과 가까워지는 상방 내측으로 비스듬하게 돌출되어 있고, 상기 완충 부재 삽입 홈의 하면에 이격되도록 복수 개가 형성되어 있는 하면 돌출 유닛들; 상기 완충 부재 삽입 홈의 상면에 형성되되, 상기 제2완충 부재로부터 멀어지고 상기 완충 부재 삽입 홈의 하면과 가까워지는 하방 내측으로 비스듬하게 돌출되어 있고, 상기 완충 부재 삽입 홈의 상면에 이격되도록 복수 개가 형성되어 있는 상면 돌출 유닛들; 상기 중심 플레이트부의 하면에 형성되되, 상기 제2완충 부재로부터 멀어지고 상기 완충 부재 삽입 홈의 하면과 가까워지는 하방 내측으로 비스듬하게 돌출되어 있고, 상기 중심 플레이트부의 하면에 이격되도록 복수 개가 형성되어 있는 중심 플레이트부 하면 돌출 유닛들; 및 상기 중심 플레이트부의 상면에 형성되되, 상기 제2완충 부재로부터 멀어지고 상기 완충 부재 삽입 홈의 상면과 가까워지는 상방 내측으로 비스듬하게 돌출되어 있고, 상기 중심 플레이트부의 상면에 이격되도록 복수 개가 형성되어 있는 중심 플레이트부 상면 돌출 유닛들을 포함하고, 상기 하면 돌출 유닛들과 상기 중심 플레이트부 상면 돌출 유닛들은 평행하게 형성되고, 상기 상면 돌출 유닛들과 상기 중심 플레이트부 하면 돌출 유닛들은 평행하게 형성되며, 상기 하면 돌출 유닛들 및 상기 중심 플레이트부 하면 돌출 유닛들은 상기 상면 돌출 유닛들 및 상기 중심 플레이트부 상면 돌출 유닛들과 상기 중심 플레이트부를 기준으로 대칭 구조로 형성되는, 응력 분산형 교량 받침.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 앵커는 상기 하부 구조물의 상부에 삽입되어 매립되며, 상기 완충 부재는, 상기 하부 구조물의 상부에 삽입되어 매립되고, 상기 하부 앵커의 외주면과 상기 하부 앵커가 매립된 하부 구조물 사이에 배치됨으로써, 상기 하부 앵커로부터 상기 하부 구조물로 전달되는 충격 및 응력이 집중되는 것을 방지하는, 응력 분산형 교량 받침.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1완충 부재는 경질 고무로 형성되고, 상기 제2완충 부재는 연질 우레탄으로 형성되며, 상기 하부 앵커와 상기 경질 고무 사이의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 하부 앵커의 외주면과 상기 제1완충 부재의 내주면 사이에 형성되는 제1접착 프라이머; 및 상기 경질 고무와 상기 연질 우레탄 사이의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 제1완충 부재의 외주면과 상기 제2완충 부재의 내주면 사이에 형성되는 제2접착 프라이머를 더 포함하는, 응력 분산형 교량 받침.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 완충 부재 삽입 홈은, 상기 완충 부재 삽입 홈의 내부에 채워지는 제1완충 부재가 상기 완충 부재 삽입 홈 밖으로 분리되지 않도록 상기 완충 부재 삽입 홈 중에서 상기 제2완충 부재로부터 먼 쪽 단부로부터 가까운쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 사다리꼴 구조로 형성되는, 응력 분산형 교량 받침.
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 하부 구조물은, 상면에 상기 하부 앵커가 삽입되어 매립되도록 하부 앵커 삽입 홈이 형성되고, 상기 하부 앵커 삽입 홈의 내주면에는, 상기 콘크리트의 미세 균열이나 상기 콘크리트로부터의 수분 이동에 의해 상기 완충 부재가 열화되는 것을 방지하기 위하여 상기 하부 앵커 삽입 홈의 내주면에 도포되는 계면 보호층이 더 형성되어 있으며, 콘크리트로 형성되는 상기 하부 구조물의 알칼리성 수분에 의하여 상기 제2완충 부재가 열화되는 것을 방지하기 위하여, 상기 제2완충 부재의 외주면에 방수 코팅층이 더 형성되는, 응력 분산형 교량 받침.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 제2완충 부재는, 내주면은 상기 제1완충 부재의 외주면 전체를 감싸도록 상기 제1완충 부재의 외주면과 부합하는 형상을 갖고, 외주면은 돌기형이나 나선형이나 쐐기형으로 형성되는, 응력 분산형 교량 받침.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 앵커는, 상부는 상기 교량 받침 본체에 결합되고, 하부는 상기 하부 구조물에 배치되는 하부 앵커 본체; 및 상기 하부 앵커 본체의 외주면에서 상기 하부 앵커 본체로부터 멀어지는 방향으로 평평하게 연장되어 있되, 상하 방향을 따라서 이격되도록 복수 개가 형성되는 하부 앵커 돌출부를 포함하고, 상기 완충 부재는, 인서트 성형 방식으로 상기 하부 앵커와 결합되어서, 상기 하부 앵커 돌출부는 내부에 삽입되어 고정되고, 하부 앵커 중에서 상기 하부 앵커 돌출부가 형성되어 있는 부분 이외의 외주면에 밀착되어 상기 하부 앵커를 감싸면서 일체화되는, 응력 분산형 교량 받침.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 교량 받침 본체는, 상기 교량의 상부 구조물의 하면에 결합되는 상부판; 지진에너지 소산 및 변위 수용을 위하여, 상기 상부판의 하면에 밀착되도록 형성되는 구면 미끄럼판; 지진 에너지 소산 및 변위 수용을 위하여, 상기 구면 미끄럼판의 하면에 밀착되도록 형성되는 구면 마찰판; 자중 복원력 변환 및 회전 수용을 위하여, 상기 구면 마찰판의 하면에 밀착되도록 형성되는 2중 구면 중판; 및 하면은 상기 교량의 하부 구조물의 상면 상에 배치되고, 상면은 상기 2중 구면 중판의 하면에 밀착되는 하부판을 포함하는, 응력 분산형 교량 받침.

Description

응력 분산형 교량 받침{Stress-distributing bridge bearings} 본 발명은 응력 분산형 교량 받침에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하부 앵커 주위를 감싸는 완충 부재를 구비하여, 교량의 하부 구조물로 전달되는 충격 및 응력을 효과적으로 분산시키고, 콘크리트의 파괴각도를 증가시킴으로써 구조적 안정성과 내구성이 향상된 응력 분산형 교량 받침에 관한 것이다. 일반적으로 교량 받침은 교량의 상부 구조물(거더 등)과 하부 구조물(교대 또는 교각) 사이에 설치되어, 상부 구조물의 하중을 하부 구조물로 전달하는 동시에, 온도 변화, 수축·크리프, 지진 등에 따른 변형을 흡수하도록 구성된다. 이때 교량 받침은 하부 구조물에 매립되거나 고정되는 하부 앵커(anchor)를 포함하며, 이 하부 앵커는 교량 받침의 안정성을 확보하는 핵심 구성요소이다. 그러나 종래 기술에 따른 하부 앵커는, 콘크리트 하부 구조물과 직접 접촉되면서 교량 상부 구조물로부터 전달되는 하중과 충격이 그대로 하부 구조물로 전달되어, 콘크리트 균열이나 국부 응력 집중 등의 문제가 발생할 수 있는 문제가 있다. 이에 따라, 하부 앵커를 통해 전달되는 충격 및 응력을 효과적으로 완화하고 분산시킬 수 있는 구조의 개발이 필요하다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 응력 분산형 교량 받침이 하부 구조물(교량 또는 교대)과 상부 구조물(거더) 사이에 배치되어 있는 모습을 나타내는 모식도이다. 도 2는 도 1에 따른 응력 분산형 교량 받침을 분리하여 나타낸 모식도이다. 도 3은 도 1에 따른 응력 분산형 교량 받침의 분해 사시도이다. 도 4는 도 1에 따른 응력 분산형 교량 받침 중에서 2중 구면 중판을 확대하여 나타낸 모식도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 응력 분산형 교량 받침이고, 하부 앵커에 형성되어 있는 홈 구조에 완충 부재가 삽입되어 결합된 모습을 나타내는 모식도이다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응력 분산형 교량 받침이고, 하부 앵커에 형성되어 있는 홈 구조에 완충 부재와의 결합력 강화를 위한 돌출부들이 형성되어 있는 모습을 나타내는 모식도이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응력 분산형 교량 받침이고, 하부 앵커와 하부 구조물 사이에 계면 보호층과 방수 코팅층이 형성되어 있는 모습을 나타내는 모식도이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응력 분산형 교량 받침이고, 하부 앵커에 형성되어 있는 돌출부에 완충 부재가 삽입되어 결합된 모습을 나타내는 모식도이다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응력 분산형 교량 받침이고, 완충 부재 중에서 하부 구조물과 대향하는 외주면에 돌기형, 나선형 및 쐐기형의 형상이 형성되어 있는 모습을 나타내는 모식도이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 응력 분산형 교량 받침(1000)은 교량의 상부 구조물(US)(거더)의 하면과 하부 구조물(DS)(교각 또는 교대)의 상면 사이에 설치된다. 응력 분산형 교량 받침(1000)은 상부 구조물(US)의 하중과 상부 구조물(US)에서 전해지는 충격을 흡수하고 상부 구조물(US)의 연신 및 수축 변형시 상부 구조물(US)의 슬라이드 이동을 가능하게 하여 상부 구조물의 변형 및 파손을 방지하기 위하여 설치된다. 하부 구조물(DS)은 상면에 아래에서 설명할 하부 앵커(1200)가 삽입되어 매립되도록 하부 앵커 삽입 홈이 형성되어 있다. 응력 분산형 교량 받침(1000)은 교량 받침 본체(1100), 하부 앵커(1200) 및 완충 부재(1300)를 포함한다. 교량 받침 본체(1100)의 하부는 하부 구조물(DS) 상에 배치된다. 그리고 교량 받침 본체(1100)의 상부에는 상부 구조물(US)이 안착된다. 교량 받침 본체(1100)는 하부판(1110), 2중 구면 중판(1120), 구면 마찰판(1130), 구면 미끄럼판(1140) 및 상부판(1150)을 포함한다. 하부판(1110)의 하면은 하부 구조물(DS)의 상면 상에 배치된다. 하부판(1110)은 하부 구조물(DS)의 상면 상에 안착되어 밀착된다. 하부판(1110)은 연직 하중 전달 및 회전 수용을 위하여 설치된다. 하부판(1110)의 하면 중심부에는 하부 앵커(1200)가 삽입될 수 있는 하부 앵커 삽입 홈(미도시)이 형성되어 있다. 하부판(1110)은 2중 구면 중판(1120)이 안정적으로 안착될 수 있도록 상면 중심부에 2중 구면 중판 삽입 홈(1110a)이 형성된다. 2중 구면 중판(1120)은 하부판(1110)의 상면 상에 밀착된다. 즉, 하부판(1110)의 상면이 2중 구면 중판(1120)의 하면에 밀착된다. 2중 구면 중판(1120)은 자중 복원력 변환 및 회전 수용을 위하여 설치된다. 2중 구면 중판(1120)은 2중 구면 중판 레그부(1121), 2중 구면 중판 보디부(1122) 및 2중 구면 중판 헤드부(1123)를 포함한다. 2중 구면 중판 레그부(1121)는 하부판(1110)의 상면에 형성되어 있는 2중 구면 중판 삽입 홈(1110a)에 상보적으로 결합될 수 있도록 하면이 아래쪽으로 볼록한 형상을 갖는다. 그리고 2중 구면 중판 레그부(1121)의 상면은 오목한 형상을 갖는다. 2중 구면 중판 보디부(1122)는 2중 구면 중판 레그부(1121) 상에 안착되도록 배치된다. 2중 구면 중판 보디부(1122)는 하면이 2중 구면 중판 레그부(1121)의 상면과 상보적으로 결합 가능하도록 아래쪽으로 볼록하게 형성되어서 2중 구면 중판 레그부(1121)의 상면에 밀착된다. 2중 구면 중판 헤드부(1123)는 2중 구면 중판 보디부(1122) 상에 안착되도록 배치된다. 2중 구면 중판 헤드부(1123)는 하면이 2중 구면 중판 보디부(1122)의 상면과 상보적으로 결합 가능하도록 아래쪽으로 볼록하게 형성되어서 2중 구면 중판 보디부(1122)의 상면에 밀착된다. 그리고 2중 구면 중판 헤드부(1123)의 상면에는 구면 마찰판(1130)이 삽입될 수 있도록 구면 마찰판 삽입 홈(1123a)이 형성되어 있다. 본 실시예에서 2중 구면 중판 레그부(1121)와 2중 구면 중판 보디부(1122)와 2중 구면 중판 헤드부(1123)는 일체로 형성되는 것을 예로 든다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 2중 구면 중판 레그부(1121)와 2중 구면 중판 보디부(1122)와 2중 구면 중판 헤드부(1123)는 탈착 가능한 구조로 형성될 수도 있다. 구면 마찰판(1130)은 2중 구면 중판(1120) 상에 안착되도록 배치된다. 구체적으로 구면 마찰판(1130)은 2중 구면 중판 헤드부(1123)의 상면에 형성되어 있는 구면 마찰판 삽입 홈(1123a)에 삽입되어 결합된다. 구면 마찰판(1130)은 지진 에너지 소산 및 변위 수용을 위하여 설치된다. 구면 마찰판(1130)은 원형의 플레이트 구조를 갖는다. 구면 마찰판(1130)은 구면 마찰판 삽입 홈(1123a)에 삽입된 상태에서 상부가 구면 마찰판 삽입 홈(1123a)의 위쪽으로 돌출된 구조를 갖는다. 본 실시예에서 2중 구면 중판(1120)과 구면 마찰판(1130)은 일체로 형성되는 것을 예로 든다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 2중 구면 중판(1120)과 구면 마찰판(1130)은 탈착 가능한 구조로 형성될 수도 있다. 구면 미끄럼판(1140)은 구면 마찰판(1130) 상에 밀착되도록 배치된다. 그리고 구면 미끄럼판(1140)은 상부판(1150)의 하면에 밀착되도록 배치된다. 구면 미끄럼판(1140)은 하면이 오목한 구조로 형성되고 상면이 볼록한 구조로 형성된다. 구면 미끄럼판(1140)은 구면 마찰판(1130) 보다 큰 크기로 형성된다. 상부판(1150)은 구면 미끄럼판(1140) 상에 안착되어 밀착된다. 본 실시예에서 상부판(1150)은 구면 미끄럼판(1140)과 일체로 형성되는 것을 예로 들지만, 상부판(1150)은 구면 미끄럼판(1140)과 탈착 가능한 구조로 형성될 수도 있다. 상부판(1150)은 상부 구조물(US)의 하면에 결합된다. 상부판(1150)은 구면 미끄럼판(1140)의 상면이 상보적으로 밀착될 수 있도록 하면이 오목한 구조로 형성된다. 하부 앵커(1200)는 교량 받침 본체(1100)를 하부 구조물(DS)에 고정시키기 위하여, 상부는 교량 받침 본체(1100)에 결합되고, 하부는 하부 구조물(DS)에 결합된다. 하부 앵커(1200)는 하부 구조물(DS)의 상부에 삽입되어 매립된다. 본 실시예에서 하부 앵커(1200)는 원통형 강봉으로 형성된다. 이때 하부 앵커(1200)의 상부는 하부보다 반경이 작게 형성된다. 이는 하부 앵커(1200)의 상부가 하부판(1110)의 하부에 형성되어 있는 하부 앵커 삽입 홈에 삽입된 상태에서 하부 앵커(1200)의 하부의 상면이 하부판(1110)의 하면에 밀착되도록 하기 위함이다. 완충 부재(1300)는 하부 앵커(1200)의 외주면을 감싸도록 배치된다. 완충 부재(1300)는 하부 구조물(DS)로 전달되는 충격 및 응력이 집중되는 것을 방지하기 위하여 하부 앵커(DS)의 외주면을 감싸도록 배치된다. 완충 부재(1300)는 하부 구조물(DS)의 상부에 삽입되어 매립된다. 완충 부재(1300)는 하부 앵커(1200)의 외주면과 하부 앵커(1200)가 매립된 하부 구조물(DS) 사이에 배치됨으로써, 하부 앵커(1200)로부터 하부 구조물(DS)로 전달되는 충격 및 응력이 집중되는 것을 방지한다. 즉, 완충 부재(1300)의 내주면은 하부 앵커(1200)의 외주면과 결합되고, 완충 부재(1300)의 외주면은 하부 앵커(1200)가 삽입되는 하부 구조물(DS)의 홈 구조 부분의 내주면에 결합된다. 완충 부재(1300)는 인서트 성형 방식으로 형성된다. 완충 부재(1300)는 하부 앵커(1200)의 외주면을 감싸면서 일체화된다. 완충 부재(1300)는 중심부에 상하 방향으로 관통공이 형성되어 있는 원기둥 형상을 갖는다. 본 실시예에서 완충 부재(1300)는 하우 앵커(1200)는 동심원 구조를 갖는다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 응력 분산형 교량 받침(2000)은 교량