KR100635098B1 - Girder bridge protection device using sacrifice means - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a는 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치를 이용한 I형 플레이트 거더를 채용한 교량의 정면도,1A is a front view of a bridge employing an I-type plate girder using the bridge seismic protection device according to the present invention,
도 1b는 I형 플레이트 거더를 채용한 교량의 부분 단면도,1B is a partial sectional view of a bridge employing an I-type plate girder,
도 1c는 박스형 거더를 채용한 교량의 부분 단면도,1C is a partial sectional view of a bridge employing a box girder;
도 2a 내지 도 2c는 도 1b에 도시된 희생수단의 보다 상세한 사시도 및 평면도,Figures 2a to 2c is a more detailed perspective view and plan view of the sacrificial means shown in Figure 1b,
도 2d는 판스프링을 채용한 도 2a의 변형예를 나타낸 단면도,FIG. 2D is a cross-sectional view showing a modification of FIG. 2A employing a leaf spring; FIG.
도 3a는 도 1c에 도시된 희생수단의 보다 상세한 사시도,Figure 3a is a more detailed perspective view of the sacrificial means shown in Figure 1c,
도 3b 내지 도 3e는 서로 다른 형태의 보호장치와 관련된 사시도들,3b to 3e are perspective views associated with different types of protection devices,
도 4a 내지 도 4c는 막대 형태의 보조지지부재를 갖는 희생수단의 사시도 및 평면도이다.4A to 4C are a perspective view and a plan view of the sacrificial means having an auxiliary support member in the form of a rod.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
D: 교량 내진 보호장치 D: bridge seismic protector
10,110,210,310,410: 희생수단10,110,210,310,410: sacrifice
11:주(主)지지부재 13: 보조지지부재11: Main support member 13: Auxiliary support member
13a: 피수용부 13b: 연결부13a: receiving
20: 구속수단 21: 수용부20: restraint means 21: receiving portion
23: 결합부 B: 교량23: coupling portion B: bridge
31,131: 거더 33: 교좌부31,131: Girder 33: Church
35: 교각 37: 바닥판35: pier 37: bottom plate
본 발명은 교량을 보호하기 위한 장치에 관한 것으로서, The present invention relates to an apparatus for protecting a bridge,
보다 상세하게는 교량에 대하여 일반적으로 작용하는 하중들에 대하여 지지수단의 역할을 할뿐 아니라, 지진하중이 작용하는 경우에 대칭형 주지지부재를 희생하는 소성거동에 의하여 에너지 소산 역할을 하여 교량의 나머지 주요 부분을 보다 안전하게 보호할 수 있도록 하는 희생수단을 이용한 교량 내진 보호장치에 관한 것이다.More specifically, it acts not only as a supporting means for the loads generally acting on the bridge, but also as energy dissipation by the plastic behavior of sacrificing the symmetric supporting members in the event of an earthquake load. The present invention relates to a seismic protection device for bridges using sacrificial means to protect the main part more safely.
본 명세서에서 희생수단이란 수동적 에너지 소산장치의 개념을 갖는 것으로서, 비지진시에는 2차 부재로서 소정의 구조적 역할을 담당하다가 지진하중 작용시 에는 구조물에 발생하는 에너지를 수동적으로 소산시켜 내진 성능을 향상시키는 역할을 하는 부재를 말한다.In the present specification, the sacrificial means has a concept of a passive energy dissipation device, and plays a predetermined structural role as a secondary member during non-earthquake, but passively dissipates energy generated in a structure during an earthquake load to improve seismic performance. A member that plays a role of making.
수동적 에너지 소산장치 또는 교량 내진 보호장치와 관련된 종래 기술로는 대한민국 실용신안등록 제0217048호(2001.01.05) 『연속교 강박스 교량에 있어서 상부구조의 이탈방지장치』 및 실용신안등록 제0335443호(2003.11.28) 『교량 지지장치』가 있다.Conventional technologies related to passive energy dissipation devices or seismic protection devices for bridges include Korean Utility Model Registration No. 0217048 (2001.01.05), `` Departure Prevention Device of Superstructures in Continuous Bridge Steel Box Bridges '' and Utility Model Registration No. 0335443 ( 2003.11.28) There is a bridge support device.
수동적 에너지 소산장치는 종래에도 여러 구조물들에 적용되어 왔으며, 현재까지 개발된 대표적인 장치로는, Metallic yield dampers, Friction dampers, Viscoelastic dampers, Viscous fluid dampers, Tuned mass dampers, Tuned liquid dampers 등을 들 수 있다.(soong et al., 2002)Passive energy dissipation devices have been applied to various structures in the past, and representative devices developed so far include metallic yield dampers, friction dampers, viscoelastic dampers, viscous fluid dampers, tuned mass dampers, and tuned liquid dampers. (soong et al., 2002)
상기 Metallic yield dampers는 금속의 비선형 거동 특성을 통하여 지진하중에 의해 구조물에 발생하는 에너지를 소산시키는 역할을 한다. 일반적으로 사용되는 장치는 소성변형을 부재 전체에 고르게 분포시키기 위하여 X형태 또는 삼각형 형태의 강판을 사용하는 ADAS(added damping and stiffness)를 들 수 있다. 다른 형태의 장치들은 주로 일본에서 사용되고 있는 벌집형태나 전단(剪斷) 판넬을 이용한 장치, 또는 강재 이외에 납이나 형상기억합금 등을 이용한 장치등을 들 수 있다.(Aiken et al., 1992)The metallic yield dampers dissipate energy generated in the structure by the earthquake load through the nonlinear behavior of the metal. Commonly used devices include added damping and stiffness (ADAS), which uses X- or triangular steel sheets to evenly distribute plastic deformation throughout the member. Other types of devices include honeycomb or shear panels, mainly used in Japan, or devices using lead or shape memory alloys in addition to steels (Aiken et al., 1992).
최근 Metallic yield dampers의 또 다른 형태로 미국, 일본 등에서 unbonded brace(tension/compression yielding brace)가 사용되고 있다. Unbonded brace는 축력에 의해 에너지를 소산시키는 강형부분과 압축력에 의한 좌굴에 대해 저항하는 콘크리트로 채워진 튜브로 구성되어 있다.(Wada, 1999; Clark, 1999; Kalyanaraman et al., 1998)Recently, unbonded braces (tension / compression yielding braces) have been used in the US and Japan as another type of metallic yield dampers. Unbonded braces consist of steel-filled sections that dissipate energy by axial forces and concrete-filled tubes that resist buckling by compressive forces (Wada, 1999; Clark, 1999; Kalyanaraman et al., 1998).
상기 Friction dampers는 두 물체 사이에 발생하는 마찰력을 이용하여 지진하중에 의해 구조물에 발생하는 에너지를 소산시키는 장치로서, 압축 및 인장력에 의해 장치에 발생하는 마찰력을 통해 에너지를 소산시킨다.Friction dampers are devices that dissipate energy generated in a structure by seismic load by using friction force generated between two objects, and dissipate energy through friction force generated in the device by compressive and tensile forces.
Friction damper의 히스테리시스(hysteresis)는 Coulomb 마찰의 특성에 따라 사각형에 가까운 형태로 나타나게 되며, 이러한 히스테리시스 모형을 통하여 지진하중에 의한 구조물의 거동 해석이 가능해진다.(Pall et al., 1982; Gringorian et al.,1993; Pall et al., 1993)Hysteresis of Friction damper appears to be a square shape according to the characteristics of Coulomb friction, and through this hysteresis model, it is possible to analyze the behavior of structures due to earthquake loads (Pall et al., 1982; Gringorian et al. , 1993; Pall et al., 1993)
상기 Viscoelastic damper는 주로 copolymer나 유리질 재료 등의 전단변형을 통해 구조물에 발생하는 에너지를 소산시키는 방안이다.(Chang et al., 1994; Shen et al., 1995; Lai et al., 1995)The Viscoelastic damper is a method of dissipating energy generated in a structure mainly through shear deformation of a copolymer or glass material (Chang et al., 1994; Shen et al., 1995; Lai et al., 1995).
상기 Viscous fluid device는 크게 viscous wall과 VF damper로 구별된다. Viscous wall은 점성 액체로 채워진 스틸 박판 사이에서 플레이트가 움직이면서 에 너지를 소산시키는 장치이며, 군사용, 항공용으로 사용되어 오다가 최근 토목 구조물에 적용되고 있다.The Viscous fluid device is largely divided into a viscous wall and a VF damper. Viscous wall is a device that dissipates energy as the plate moves between steel plates filled with viscous liquid. It has been used for military and aviation, and has been applied to civil engineering recently.
VF damper는 실리콘이나 오일 등의 고점성 물질로 채워진 실린더 안에서 움직이는 오리피스가 내장된 피스톤으로 구성되어 있으며(Constantinou et al., 1993), 오리피스의 작동원리에 근거한 피스톤의 움직임을 통해 지진하중에 의한 에너지를 소산시키는 역할을 한다. 이러한 VF damper는 내진분리받침(Base Isolation)과 함께 사용되는 경우가 많다.The VF damper consists of a piston with an orifice moving in a cylinder filled with a highly viscous material such as silicone or oil (Constantinou et al., 1993). It serves to dissipate. These VF dampers are often used with base isolation.
또 상기 Tuned mass damper 및 Tuned liquid damper는 특정 모드의 응답에 대해 그 응답의 크기를 줄이기 위해 특정 질량체 혹은 액체를 사용하는 방법으로 기타 다른 모드에서의 응답을 증가시킬 수 있으므로 수동적 제어 시스템보다는 능동 제어 시스템의 하나인 Active mass damper에 적용되고 있다.In addition, the tuned mass damper and the tuned liquid damper can increase the response in other modes by using a specific mass or liquid to reduce the magnitude of the response to the response of a specific mode, so that the active control system rather than the passive control system can be increased. It is applied to one of the active mass dampers.
상기에서 언급한 내진성능 향상장치들은 내진분리받침과 함께 사용되는 VF damper를 제외하고는 교량 구조물에서 제한적으로 사용되고 있으며, 주로 건축구조물을 대상으로 개발되고 사용되어 왔다.(Zahrai et al., 1999)The above-mentioned seismic performance enhancing devices are limited in bridge structures, except for VF dampers used with seismic separation bearings, and have been mainly developed and used for building structures (Zahrai et al., 1999).
한편 상술한 바와 같이, 비지진시에는 2차 부재로서 소정의 구조적 역할을 담당하다가, 지진하중 하에서는 구조물에 발생하는 에너지를 수동적으로 소산시켜 내진 성능을 향상시키는 역할을 하는 희생수단에 관한 연구가 최근 활발히 진행되 고 있다.On the other hand, as described above, the study on the sacrificial means that plays a predetermined structural role as a secondary member during the non-earthquake, and serves to improve the seismic performance by passive dissipation of energy generated in the structure under the earthquake load. It is actively underway.
예를 들어 전단키(Shear key) 및 교량의 단부에 설치된 연성 브레이싱 등이 지진하중에 대한 희생수단의 개념을 도입한 구조라 할 수 있다.For example, a shear key and a flexible bracing installed at the end of a bridge can be regarded as a structure in which the concept of a sacrifice means against earthquake load is introduced.
상기 전단키는 중소교량의 교대에서 교축(교량의 진행방향) 직각방향으로 발생하는 횡방향력을 지지 하는 역할을 하는 장치로서, 지진 발생시 지진하중이 교대에 설치된 전단키에 집중되게 함으로써 교대와 말뚝의 손상을 제어하는 역할을 하며 SSRP(Structural Systems Research Project)를 통해 전단키의 지진응답 및 해석과 설계에 관한 연구가 진행되었다.(Megally et al., 2001)The shear key is a device that serves to support the lateral force generated in the right angle direction of the bridge in the alternating of small and medium bridges, the damage of the shift and the pile by causing the earthquake load to concentrate on the shear key installed on the alternating earthquake A study on the seismic response, analysis and design of shear keys was conducted through the Structural Systems Research Project (SSRP) (Megally et al., 2001).
전단키는 형태에 따라 상부구조물 아래인 교대 내부에 설치되는 내부 전단키와 상부구조물의 측면에 설치되는 외부 전단키로 구분된다.The shear key is divided into an internal shear key installed inside the shift under the upper structure and an external shear key installed on the side of the upper structure, depending on the shape.
내부 전단키의 경우, 교축 및 교축 직각 방향의 지진거동에 대하여 모두 저항할 수 있다는 장점이 있으나 설치 후 접근이 용이하지 않다는 단점이 있다.The internal shear key has the advantage of being able to resist both seismic behavior in the axial direction and the axial direction of the axial axis, but has the disadvantage that it is not easy to access after installation.
외부 전단키의 경우에는 접근이 용이하나 교축방향의 지진거동에 저항하지 못한다는 문제점이 있다.In the case of an external shear key, there is a problem in that it is easy to access but cannot resist seismic behavior in the axial direction.
단부에서의 연성 브레이싱을 희생수단으로서 이용한 교량의 내진성능 향상장치는 강합성 판형교의 단부 수직 브레이싱에 EBF(eccentrically braced frames), SPS(shear panel systems) 또는 ADAS장치의 일종인 TADAS(triangularplate added damping and stiffness devices)의 방법을 적용한 것으로 교량 하부구조에서 교축직각방향의 지진하중으로 인해 발생하는 에너지를 소산시킨다.The seismic performance enhancing device for bridges using the flexible bracing at the end as a sacrifice means the triangular plate added damping and TADAS, which is a kind of eccentrically braced frames (ESBF), shear panel systems (SPS) or ADAS devices for the end vertical bracing of rigid composite bridges. stiffness devices), which dissipates the energy generated by seismic loads perpendicular to the bridge in the bridge substructure.
이와 같은 연성의 브레이싱은 교량의 하부구조가 항복점에 이르기 전에 먼저 소성변형을 일으키도록 설계되어 비연성 부재나, 기초 및 교좌부에서 발생할 수 있는 지진하중에 의한 손상을 방지하는 역할을 한다.Such flexible bracing is designed to cause plastic deformation before the bridge's substructure reaches yield point, thereby preventing damage due to seismic loads that may occur at non-combustible members or foundations and bridges.
그러나, 교축방향으로 발생하는 변형이나 하중은 특정한 방법으로 제한되고 있다는 가정하에 이러한 장치를 적용한 것으로서 지진하중에 의하여 교축방향으로 발생하는 에너지 및 변위에 대한 소산능력이 없다는 점에서 문제점으로 지적되어 왔다.(Zahrai et al., 1999; Bruneau et al., 2002)However, it has been pointed out as a problem in that such a device is applied under the assumption that deformation or load occurring in the axial direction is limited to a specific method, and there is no dissipation capacity for energy and displacement generated in the axial direction due to the earthquake load. (Zahrai et al., 1999; Bruneau et al., 2002)
상기와 같은 종래의 교량 내진 보호장치는 다음과 같은 문제점을 안고 있었다.Conventional bridge seismic protection device as described above had the following problems.
첫째 기존교량 및 신설교량에 대한 적용이 어렵고, 시공을 위해서는 교통통제 등의 부담이 있으며, 특수하게 제작된 고가의 장비의 사용이 필요하는 등 비용 부담이 크다.First, it is difficult to apply to existing bridges and new bridges, and there is a burden of traffic control for construction, and a high cost of using specially manufactured expensive equipment.
둘째 지진이 발생하지 않는 평상시에는 교량의 거동에 있어서 특정한 역할을 담당하지 못하므로, 교량의 수명기간 동안 지진이 발생하지 않는다면 아무런 역할을 수행하지 못하게 되어 상대적인 경제적 손실을 감수하여야 한다.Second, since the earthquake usually does not play a specific role in the behavior of the bridge, if the earthquake does not occur during the bridge's life, it does not play any role, so bear the relative economic losses.
셋째 교축방향 및 교축직각방향 등 모든 방향의 지진하중에 대하여 저항할 수 없다.Third, it cannot resist earthquake loads in all directions, such as axial direction and perpendicular to axial direction.
넷째 희생수단의 탄성 및 소성 거동을 정확히 예측할 수 없으므로, 구조적인 안전성을 확보하기가 곤란하다.Fourth, it is difficult to accurately predict the elasticity and plastic behavior of the sacrificial means, it is difficult to ensure structural safety.
다섯째 별도의 유지관리가 어렵고, 희생수단의 손상시 교체가 용이하지 않다.Fifth, separate maintenance is difficult, and replacement of the victim means is not easy.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 발명자인 김상효에 의하여 출원된 후 공개된 대한민국 특허공개 제2004-0097591호(2004.11.18) 『교량 내진 보호장치 및 이에 사용되는 희생부재, 희생부재 구속수단, 이를 이용한 교량보강공법』이 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0097591 (2004.11.18) filed by the inventor of the present invention to solve this problem, `` bridge seismic protection device and the sacrificial member, sacrificial member restraining means, and Bridge reinforcement method used.
상기 공개특허에 기재된 희생부재는 노치(notch)를 도입하여 단면적을 축소시킨 중앙 응력집중부를 통하여 지진시의 충격이 교량의 다른 주요부분에 미치지 않도록 하고 있다.The sacrificial member described in the published patent prevents the impact during an earthquake from reaching other main parts of the bridge through a central stress concentration section in which a notch is introduced to reduce the cross-sectional area.
그러나 상기 공개특허에서 제시된 희생부재는 비대칭 형태로 인하여 지진시 기본적으로 교축방향과 일치하는 방향으로 작용하는 항복점 이상의 진동에 대하여 효과적으로 대응할 수 있다. 그러나 상기 희생부재는 교축방향에 직각을 이루는 방향으로 작용하는 지진 충격에 대해서는 효과적이지 못하다. However, due to the asymmetrical shape, the sacrificial member proposed in the above-described patent can effectively cope with vibrations beyond the yield point acting in the direction basically coinciding with the throttling direction. However, the sacrificial member is not effective against the seismic impact acting in the direction perpendicular to the axial direction.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 교량을 지진 하중과 평상시의 각종 외력으로부터 안전하게 보호하기 위하여 제안된 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems to safely protect the bridge from the earthquake load and various external forces in ordinary times.
특히 본 발명은 특허공개 제2004-0097591호를 더욱 개량하여 비지진시에는 주부재의 구조적인 거동을 향상시킬 수 있는 역할하고 지진시에는 지진하중에 의한 에너지를 효과적으로 소산시키는 역할할 수 있는 대칭형 주(主)지지부재를 포함하는 희생부재를 갖는 교량 내진 보호장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, the present invention further improves the Patent Publication No. 2004-0097591 to serve to improve the structural behavior of the main member during the non-earthquake, and in the case of an earthquake, a symmetrical column that can effectively dissipate energy due to the earthquake load ( It is an object of the present invention to provide a bridge seismic protective device having a sacrificial member including a support member.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치는 교대 또는 교각의 교좌부의 상면에 설치되어 바닥판을 지지하는 거더와 거더 사이의 직선거리를 연결하고 파이프 형태를 갖는 대칭형 주(主)지지부재 및 상기 주지지부재의 중앙 부근에서 상기 주지지부재의 축방향에 대하여 직각을 이루는 형태로 어느 일방향으로 돌출되어 있는 보조지지부재를 포함하는 희생수단; 및 상기 희생수단의 보조지지부재를 전후 및 좌우 방향으로 이격되게 수용하여 거동을 제어하는 수용부를 포함하며, 상기 교대 또는 교각의 교좌부에 고정되는 구속수단을 포함하여 이루어진다.The present invention is a bridge seismic protection device according to the present invention in order to achieve the object as described above is installed on the upper surface of the bridge portion of the alternating or piers to connect the straight distance between the girder and the girder supporting the bottom plate and the pipe form Sacrificial means including a symmetrical main support member having a secondary support member protruding in a direction perpendicular to an axial direction of the support member near the center of the support member; And an accommodating part controlling the behavior by accommodating the auxiliary supporting member of the sacrificial means spaced apart in the front, rear, left and right directions, and including a restraining means fixed to the alternating portion or the pier.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.In each of the drawings, the same reference numerals, in particular, the tens and ones digits, or the tens, ones and digits, refer to the same functional members, and unless otherwise specified, refer to each reference. What is necessary is just to consider a member as a member based on these standards.
또 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치를 설명함에 있어 방향 기준을 도 1a 및 도 1b를 참고하여 특정하면, 교량(B)의 양단 교각을 잇는 상부구조물의 길이방향, 즉 교축방향과 일치하는 방향에 대하여 전후를 나누고, 바닥판(37)을 지지하는 I형 플레이트 거더(31) 또는 박스형 거더(131)(도 1c 참조)를 연결하는 본 발명의 교량 내진 보호장치(D) 희생수단(10)의 주(主)지지부재(11)의 길이방향에 대하여 좌우를 나누며, 중력방향을 기준으로 상하를 나눈다. In addition, in the description of the seismic protection device for a bridge according to the present invention, if the direction reference is specified with reference to FIGS. 1A and 1B, the direction of the upper structure connecting the bridge piers at both ends of the bridge B, that is, the direction corresponding to the bridge axis direction Of the bridge seismic protection device (D) sacrificial means (10) of the present invention for connecting the I-shaped plate girders (31) or the box-shaped girders (131) (see FIG. 1C) to support the
도 1a 및 도 1b에서 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치(D)의 상기 희생수단(10)은 교대(미도시 됨) 또는 교각(35)의 교좌부(33)의 상면에 설치되어 바닥판(37)을 지지하는 거더(31)와 거더 사이의 직선거리를 연결하고 파이프 형태를 갖는 대칭형 주(主)지지부재(11) 및 상기 주지지부재(11)의 중앙 부근에서 상기 주지지부재의 축방향에 대하여 직각을 이루는 형태로 어느 일방향으로 돌출되어 있는 보조지지부재(13)를 포함한다.1A and 1B, the sacrificial means 10 of the bridge seismic protection device D according to the present invention is installed on an upper surface of an alternating portion (not shown) or a
상기 보조지지부재의 단면적은 상기 주지지부재 단면적에 30 내지 95%일 수 있는데, 에너지 소산 정도와 희생수단으로서의 기능 예측 용이성을 위하여 가능한 상기 주지지부재의 단면적과 동일한 것이 바람직하다.The cross-sectional area of the auxiliary supporting member may be 30 to 95% of the cross-sectional area of the supporting member, preferably the same as the cross-sectional area of the supporting member possible for the degree of energy dissipation and ease of function prediction as a sacrifice means.
본 발명에 따른 희생수단은 단면이 ‘┗’형인 두 형강으로 이루어진 희생수단과 관련된 특허공개 제2004-0097591호에 비하여 제작이 편리하고 거더의 정위치에 희생수단을 결합하는 것이 보다 쉬워 설치작업이 간편하다.The sacrificial means according to the present invention is more convenient to manufacture than the Patent Publication No. 2004-0097591 related to the sacrificial means consisting of two section steel having a '┗' type, and it is easier to install the sacrificial means in the right position of the girder. easy.
또 본 발명은 특허공개 제2004-0097591호의 희생수단의 두 형강이 서로 독립 적으로 거동하므로 구조 해석이 복잡한 것에 비하여 하나의 주지지부재에 대한 구조해석에 중점을 두면 되므로 보다 편리하다.In addition, the present invention is more convenient because the two beams of the sacrificial means of Patent Publication No. 2004-0097591 behave independently of each other because the structural analysis is more complicated than the complicated structural analysis.
본 발명은 그러면서도 특허공개 제2004-0097591호의 희생수단이 갖는 노치(notch) 형태의 응력집중부가 없어도 충분히 비지진시 및 지진시의 필요 역할을 수행할 수 있다. The present invention can still play a necessary role in the case of non-earthquake and earthquake sufficiently without the notch-shaped stress concentration part of the sacrificial means of Patent Publication No. 2004-0097591.
본 발명에서 상기 희생수단의 주지지부재(11)는 구조물의 횡방향 지지조건을 만족하도록 거더와 인접 거더의 하단부를 연결하는 구조로 설치되어 평상시에는 2차부재로서 작용하여 교량단면 형상의 유지, 강성의 확보, 그리고 횡하중의 교좌부로의 원활한 전달 등의 역할을 하게 된다.In the present invention, the supporting
본 발명에 따른 교량 내진 보호장치(D)가 적용될 수 있는 교량의 거더는 도 1a 및 도 1b에서와 같은 I형 플레이트 거더(31) 또는 도 1c에서와 같은 박스형 거더(131), 또는 다른 각종 거더일 수 있다. The girder of the bridge to which the bridge seismic protection device D according to the present invention can be applied is an
상기 희생수단(10)은 주거더(31) 또는 다른 보강용 브레이스(brace)(39A) 또는 단부 가로보(39B)(도 1a 참조) 보다 강성이 약하게 제조되는 것이 바람직하다.The sacrificial means 10 is preferably made of a weaker rigidity than the housing (31) or other reinforcing brace (39A) or end crossbeam (39B) (see Figure 1a).
또 상기 희생수단의 주지지부재는 도 1b와 도 2a 또는 도 1c와 도 3a에서와 같이 단면이 사각형, 특히 사각형(10)이거나 원형(110)인 대칭형 파이프로 이루어질 수 있다.In addition, the supporting member of the sacrificial means may be made of a symmetrical pipe whose cross section is rectangular, in particular quadrangular 10 or circular 110, as in FIGS. 1b and 2a or 1c and 3a.
상기 주지지부재의 단면 형상은 다양한 형태로 변형될 수 있으나 생산성과 설치 편리성, 그리고 보조지지부재의 결합용이성을 고려할 때 사각형 단면을 갖는 것이 바람직하다. The cross-sectional shape of the supporting member may be modified in various forms, but it is preferable to have a rectangular cross section in consideration of productivity, installation convenience, and ease of joining of the auxiliary supporting member.
도 1b에서, I형 플레이트 거더(31)에 설치되는 교량 내진 보호장치(D)의 희생수단(10)은 그 주지지부재(11)를 거더(31)에 연결함에 있어, 주지지부재 양단부(11a)의 단면적을 다른 부분에 비하여 확대한 형태가 되도록 하고 거더(31)와의 연결에 있어 측면 및 하부에 별도의 플레이트(11b)(11c)를 도입하여 용접방식으로 고정 결합하는 방식을 취할 수 있다.In FIG. 1B, the sacrificial means 10 of the bridge seismic protection device D installed in the I-
도 2a 이하의 도면에 도시된 교량 내진 보호장치(D)는 주로 도 1c와 같은 박스형 거더(131)를 채용한 교량(B)에 사용되는 것이다. 박스형 거더 교량에서도 단부 가로보(39B)의 크기가 본 발명에 따른 보호장치로 인하여 종래 교량의 가로보에 비하여 작아지므로 교량 건설비용 감소와 건설작업의 편리성 증가에 일조할 수 있다는 장점을 갖는다.The bridge seismic protection device D shown in the drawings below in FIG. 2A is mainly used for the bridge B employing the box-
도 2a에서 상기 주지지부재(111)의 양단에는 플랜지(111a)가 형성되어 있어 박스형 거더와의 용접, 리벳, 볼트 등의 연결방식이 쉽게 이루어지도록 되어 있다. 거더와의 결합을 위한 플랜지의 도입은 이는 다른 도 2b 이하의 도면에 도시된 희생수단의 주지지부재에서도 마찬가지이다. 도면에서 플랜지는 볼트 결합을 위한 형태로 도시되어 있다.In FIG. 2A, flanges 111a are formed at both ends of the supporting member 111 so that welding with a box-type girder, a rivet, a bolt, or the like can be easily performed. The introduction of the flange for engagement with the girder is the same for the supporting member of the sacrificial means shown in the figure below in FIG. 2B. In the figure the flange is shown in the form for bolting.
상기 거더와 상기 희생수단(10), 특히 주지지부재를 위한 연결수단으로서 상 기 플랜지(11a)와 관련하여, 교량이 설치되는 지역의 설계지진력을 고려하여 거더가 부담하는 하중의 양을 최소화하여 손상을 방지하는 구조를 갖는 연결형태인 것이 바람직하다.In connection with the
즉 중약진 지역의 경우는 희생수단의 주지지부재의 변형량이 크지 않을 것인 바, 일반적으로 교량 거더의 측면에 별도의 각종 보강부재를 더 도입할 수 있다.That is, in the case of the weakly weakened area, the deformation amount of the supporting member of the sacrificial means will not be large, and in general, various additional reinforcing members may be further introduced to the side of the bridge girder.
그러나 강진 지역의 경우에는 희생수단의 변형량이 클 것이므로 거더의 측면에 결합된 수직 보강재를 설치하고, 주지지부재의 단부가 상기 수직 보강재와 거더 자체의 하부 플랜지에 함께 결합되는 구조를 취할 수 있다. However, in the case of the strong earth area, since the deformation amount of the sacrificial means will be large, the vertical reinforcement coupled to the side of the girder may be installed, and the end of the supporting member may be coupled to the vertical reinforcement and the lower flange of the girder itself.
이를 통하여 지진하중시 거더에 비해 상대적으로 강성이 약한 재질로 제조된 희생수단만이 소성변형을 일으키도록 하고 거더에는 탄성영역 내의 변형만 발생하도록 하는 것이 바람직하다.As a result, it is preferable that only sacrificial means made of a material having a weaker rigidity than the girder during the earthquake load cause plastic deformation and only the deformation in the elastic region occurs in the girder.
또 도 1a, 도 1b, 그리고 도 2a에서 본 발명의 교량 내진 보호장치(D)를 이루는 상기 구속수단(20)은 상기 희생수단(10)(110)의 보조지지부재(13)를 일정간격 이격되게 수용하여 거동을 제어하는 수용부(21)를 포함하며, 상기 교대 또는 교각의 교좌부(33)에 고정되어 있다.In addition, the restraining means 20 constituting the bridge seismic protection device (D) of the present invention in Figures 1a, 1b, and 2a is spaced apart from the
상기 보조지지부재(13)는 상기 주지지부재(11)(111)의 축방향에 대하여 직각을 이루는 형태로 어느 일방향, 특히 전방으로 돌출되어 있다. 그리고 상기 보조지지부재(13)는 상기 주지지부재(11)(111)에 결합된 상태가 폐(閉)루프 형태를 갖는다.The auxiliary supporting
아울러 상기 보조지지부재(13)는 횡방향 단면이 “┗┛”형상을 갖고, 상기 주지지부재(11)(111)와 이어진 두 연결부(13b)와 상기 두 연결부를 잇고 상기 구속수단(20)의 수용부(21)에 위치하는 피수용부(13a)로 이루어져 있다.In addition, the
상기 구속수단(20)의 수용부(21)는 상기 희생수단(10)(110)의 보조지지부재(13)의 형상에 상응하는 단면형상을 갖거나 서로 다른 형상을 가질 수 있다. The receiving
그러나 바람직하기로는 지진하중시 구속수단(20)에 의해 희생수단(10)(110)의 거동을 보다 확실하게 구속하기 위해서는 구속수단(20)의 수용부(21)는 보조지지부재의 단면에 대응하는 단면을 갖도록 형성된 구조를 취하는 것이 좋다. 도면에서 상기 보조지지부재(13)와 상기 구속수단(20)의 수용부(21) 단면 형상은 사각형으로 되어 있다.However, in order to more reliably restrain the behavior of the
여기서 상기 수용부(21)와 상기 희생수단(10)(110)의 보조지지부재(13) 사이의 간격은 교량 상부구조물의 온도변화, 처짐, 콘크리트의 크리이프, 건조수축, 프리스트레스에 따른 부재의 탄성변형 등으로 인한 희생수단(10)(110)의 예상변위를 고려하여 결정된다.Here, the interval between the receiving
즉 지진하중이 발생하지 않은 상황 하에서 희생수단(10)(110)은 2차 보강부재의 역할을 수행해야 하는 것이므로 일반적 하중이 작용할 경우 희생수단(10)(110)의 보조지지부재 또는 주지지부재가 구속수단(20)에 의해 구속되어 소성변형을 일으키는 것은 오히려 교량의 보호를 위해 바람직하지 않다. 그러므로 구속수단의 수용부와 희생수단 보조지지부재 사이의 간격이 소정 이격되어 있는 것이 효과적인 것이다.That is, the sacrificial means (10) (110) under the situation that the earthquake load does not occur because the secondary reinforcing member is to act as a secondary support member or a known member of the sacrificial means (10) 110 when a general load is applied. It is rather undesirable for the protection of the bridge to be constrained by the restraining means 20 to cause plastic deformation. Therefore, it is effective that the interval between the receiving portion of the restraining means and the sacrificial means auxiliary supporting member is spaced a predetermined distance.
다만 그 이격 거리가 지나칠 경우, 지진하중이 발생한 상황에서도 구속수단(20)에 의해 희생수단(10)(110)이 소성변형을 일으키지 못할 우려가 있으므로, 상기 이격 거리는 지진하중 이하의 일반적 하중에 의해 발생할 수 있는 희생수단(10)의 예상변위에 해당하는 양을 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.However, if the separation distance is excessive, since the
도 2b에서 상기 구속수단(20)의 수용부(21)에 의하여 구속된 상기 희생수단(110)의 보조지지부재(13)와 상기 구속수단(20)의 상대적 변위는 상기 수용부(21)의 내벽과 상기 피수용부(13a) 외벽 거리(d1) 만큼 전후 방향으로 움직일 수 있다. In FIG. 2B, the relative displacement of the auxiliary supporting
상기 거리 d1은 상기 수용부와 피수용부의 형상과 단면적에 따라 수용부와 피수용부의 위치마다 다른 값을 가질 수 있으나 예측 가능성을 위하여 어느 위치에서나 동일한 거리를 갖는 것이 바람직할 것이다.The distance d1 may have a different value for each position of the accommodating part and the accommodating part depending on the shape and the cross-sectional area of the accommodating part and the accommodating part, but it may be preferable to have the same distance at any position for predictability.
또 2c에서 상기 구속수단(20)의 수용부(21) 좌우측 단부와 상기 보조지지수부재(13)의 연결부(13b)의 간격(d2) 만큼의 좌우측 변위를 갖는다.In addition, at 2c, the left and right end portions of the receiving
상기 간격 d1 및 d2는 구조해석에 의하여 결정되며 다양한 값을 가질 수 있다.The intervals d1 and d2 are determined by structural analysis and may have various values.
상기에서 희생수단의 보조지지부재와 구속수단 사이의 상하 이격은 고려하고 있지 않은데, 이는 교량의 내진 설계 특성상 상하 진동에 대처할 필요성이 전후 및 좌우 진동에 대처할 필요성에 비하여 미미하기 때문이나, 경우에 따라서는 상호 진동에 대처하기 위한 조치를 취할 수 있다.In the above, the vertical separation between the auxiliary supporting member of the sacrificial means and the restraining means is not taken into consideration, because in the seismic design characteristics of the bridge, the necessity to cope with the up and down oscillation is insignificant compared to the necessity to cope with the front, rear, left and right oscillation. Can take measures to cope with mutual vibrations.
한편 도 2d에는 구속수단(20A)의 수용부(21A)와 보조지지부재(13)의 피수용부(13a) 사이에는 탄성수단, 특히 판스프링(S)이 개재되어 있어, 전후방향으로 작용하는 갑작스러운 진동으로 인한 충격에 의해 보조지지부재(13) 또는 구속수단(20A)이 파손되어 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치의 기능이 파괴되는 불측의 사고를 예방할 수 있도록 되어 있다. 이러한 판스프링(S)은 다른 형태의 희생수단에도 적용될 수 있다.Meanwhile, in FIG. 2D, an elastic means, in particular a leaf spring S, is interposed between the receiving portion 21A of the restraining means 20A and the to-
상기 탄성수단의 형태는 다양하게 변형될 수 있다.The shape of the elastic means can be variously modified.
도 2a에서, 상기 구속수단(20)은 설치 용이성을 위하여 상기 보조지지부재(13)를 수용하는 수용부(21)가 형성된 상부체(20A)와 교좌부(33)에 설치되는 하부체(20B)의 조립에 의하여 이루어지는 것이 바람직하며, 이는 다른 도면에 도시된 구속수단의 경우에도 마찬가지이다.In FIG. 2A, the restraining means 20 is provided with an
또한 희생수단(110)의 보조지지부재(113)는 구속수단(20)의 수용부(21)에 위치하므로 희생수단의 좌우 및 전후 방향 거동이 구속된다. In addition, since the auxiliary supporting
그러므로 지진 하중에 이르는 큰 외력이 작용하여 교량 상부구조물과 하부구조물의 상대적 거동이 증가하는 경우 상기 희생수단(110)은 구속수단(20)의 구속에 의해 휨거동을 일으키게 되는데, 이는 희생수단(110)이 탄성영역을 벗어나 소성거동을 일으킴을 의미하며, 이와 같은 반복적인 히스테리시스 거동에 따라 지진하중에 의해 교량에 유입된 에너지가 소산되는 것이다.Therefore, when a large external force to the seismic load is applied to increase the relative behavior of the bridge upper structure and the lower structure, the
본 발명에 의한 교량 내진 보호장치는 브레이스의 일종인 희생수단(110)이 거더와 인접 거더의 하단부를 연결하는 구조를 취하므로 거더에 의해 상부구조물과 하부구조를 연결하는 구조의 교량이면 어떠한 종류의 교량에도 적용이 가능하다. 그러므로 I형 플레이트 거더교 또는 박스형 거더교에 적용이 가능하며, 이와 같이 형교(girder bridge)의 구조를 취하는 한 단순교, 연속교, 강교, 콘크리트교에 모두 적용이 가능하다.Bridge seismic protection device according to the present invention has a structure that connects the lower end of the girder and the adjacent girder, the
본 발명에 있어서 희생수단은 지진하중 하에서 히스테리시스 거동에 의해 그 하중을 소산시키는 희생수단의 역할을 수행할 뿐만 아니라 평상시 사용하중 하에서는 2차 보강부재의 역할을 동시에 수행한다. 그러므로 어느 정도 이상의 강도를 갖출 것이 요구되지만 지나친 강성을 가질 경우 그 희생수단의 양측에 연결된 거더에 손상을 입힐 우려가 있는 바, 상기 거더 및/또는 다른 보강용 브레이스 보다 강성이 약한 재질에 의해 제조된 것이 바람직하다.In the present invention, the sacrificial means not only serves as a sacrificial means for dissipating the load by hysteresis behavior under an earthquake load, but also simultaneously serves as a secondary reinforcing member under normal working load. Therefore, it is required to have a certain degree of strength, but if excessive stiffness may damage the girder connected to both sides of the sacrificial means, it is made of a material that is weaker than the girder and / or other reinforcing braces. It is preferable.
본 발명에 따른 교량 내진 보호장치의 희생수단의 재질이나 단면 형상 등은 실제 교량이 설치되는 지역의 지질학적 특성에 따라 설계되어야 한다.The material or the cross-sectional shape of the sacrificial means of the seismic protection device for the bridge according to the present invention should be designed according to the geological characteristics of the area where the actual bridge is installed.
예컨대 대한민국과 같은 중약진 지역의 경우는 2차 보강부재의 역할이 강조되도록 설치하는 것이 바람직하며, 일본과 같은 강진 지역의 경우는 희생수단 본래의 역할이 강조되도록 설치하는 것이 바람직한 것이다.For example, it is preferable to install the reinforcing member to emphasize the role of the secondary reinforcing member, such as the Republic of Korea, and in the case of a strong earthquake region such as Japan, it is preferable to install the original role of the means of sacrifice.
본 발명에 따른 희생수단, 보다 상세하게는 상기 주지지부재의 축방향에 대 하여 직각을 이루는 형태로 어느 일방향으로 돌출되어 있는 보조지지부재는 다양한 형태로 변형될 수 있다. The sacrificial means according to the present invention, more specifically, the auxiliary support member protruding in any one direction to form a right angle with respect to the axial direction of the supporting member can be modified in various forms.
예를 들어 도 2a, 그리고 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 주지지부재와 상기 보조지지부재가 결합된 상태가 폐(閉)루프 형태를 이루는 것과, 도 4a에 도시된 것과 같이 막대형태를 이루는 것으로 대별될 수 있다.For example, as shown in FIGS. 2A and 3A to 3E, the state in which the supporting member and the auxiliary supporting member are coupled forms a closed loop shape, and a rod shape as illustrated in FIG. 4A. Can be roughly divided into
각 도면에서 보조지지부재의 횡단면 형상이 사각형인 파이프로 이루어진 것으로 모두 도시하였으나 다양한 단면을 갖는 것으로 변형될 수 있다. 또한 상기 보조지지부재의 단면적 또한 다양하게, 경우에 따라서는 주지지부재의 단면적과 같거나 초과하는 형태로 설계될 수 있다.Although the cross-sectional shape of the auxiliary support member is made of a pipe having a rectangular shape in each drawing, it may be modified to have various cross sections. In addition, the cross-sectional area of the auxiliary support member may also be variously designed, in some cases the same as or exceeds the cross-sectional area of the supporting member.
또 상기 구속수단의 수용부는 보조지지부재의 단면에 대응하는 단면을 가짐으로써 구속수단에 의해 희생수단의 거동을 보다 확실하게 구속할 수 있다.In addition, the receiving portion of the restraining means has a cross section corresponding to the end face of the auxiliary supporting member, whereby the restraining means can restrain the behavior of the sacrificial means more reliably.
이를 통하여 구속수단은 희생수단의 교축방향(전후방향) 거동을 구속하여 응력집중부인 주지지부재의 중앙부분의 소성파괴를 유도할 뿐만 아니라, 희생수단의 교축직각방향(좌우방향) 거동도 함께 구속하므로 리스트레이너(restrainer)의 역할도 함께 수행하게 되는 것이다.Through this, the restraining means restrains the axial direction of the sacrificial means (back and forth) to induce plastic fracture of the central part of the supporting member, which is the stress concentration part, and also restrains the axial orthogonal (left and right) behavior of the sacrificial means. Therefore, the role of the listtrainer will also be performed.
상기 보조지지부재와 주지지부재의 연결은 용접, 리벳, 볼트 등의 연결방식일 수 있으며, 도면에서는 보조지지부재의 플랜지(13c, 도 2a 참조)를 통한 볼트 결합 방식으로 도시되어 있고, 상기 플랜지(13c)와 상기 연결부(13b)의 접면에는 다수의 보강살(13d)이 구비되어 있다.The auxiliary supporting member and the supporting member may be connected by welding, rivets, bolts, and the like. In the drawing, the auxiliary supporting member is illustrated by a bolt coupling method through a
먼저 폐루프 형태의 보조지지부재로서, 도 1a, 도 1b 및 도 2a에 도시된 보조지지부재(13)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 주지지부재의 축방향에 대하여 직각을 이루는 형태로 어느 일방향, 특히 전방으로 돌출되어 있고 “┗┛”형상의 단면을 갖는다.First, as an auxiliary support member in the form of a closed loop, the
폐루프 형태의 보조지지부재에서 상기 피수용부(13a)는 연결된 것이 아니라 중간 부분이 끊긴 형태로도 변형될 수 있는데, 물론 이때는 폐루프 형태가 아니다.In the auxiliary supporting member having a closed loop shape, the
다음으로 도 1c 및 도 3a에 도시된 희생수단(110A)은 앞서 설명한 바와 같이 주지지부재(111A)의 단면 및 양단 플랜지(111b)가 원형이고, 보조지지부재(113)는 역시 상기 주지지부재 (111)의 직각방향, 특히 전방으로 돌설된 것으로 연결부(113b)와 피수용부(113a)를 갖는다. Next, as described above, the
다음으로 도 3b에 도시된 희생수단(210)은 하나의 교좌부에 설치되고 단부가 상호 이격되어 있는 두 쌍의 거더를 각각 연결하는 두 주지지부재(211A)(211B)를 갖는다.Next, the
특히 상기 두 주지지부재의 대향면에는 두 주지지부재를 상호 연결하는 두 연결부(213b)와 두 연결부의 중간 부분을 연결하는 피수용부(213a)로 이루어진 보조지지부재(213)를 구비하고 있다. 이는 두 주지지부재는 하나의 보조지지부재를 공유하는 형태이다.In particular, the opposing surface of the two supporting members is provided with an auxiliary supporting
상기 보조지지부재(213)의 피수용부(213a)는 도 2a의 피수용부(13a)와 같은 형태이므로 이를 위한 구속수단(20) 또한 동일한 것을 사용할 수 있다.Since the receiving
다음으로 도 3c는 도 3b와 관련된 변형예로서 하나의 구속수단에 의하여 두 희생수단을 위한 보조지지부재가 수용되도록 되어 있다.Next, FIG. 3C is a modification related to FIG. 3B, in which auxiliary supporting members for two sacrificial means are accommodated by one restraining means.
도시된 희생수단(110)은 하나의 교좌부에 설치되고 단부가 상호 이격되어 있는 두 쌍의 거더를 각각 연결하는 두 주지지부재(111A)(111B)의 대향면에 보조지지부재(13A)(13B)가 형성되어 있다. 상기 두 보조지지부재(13A)(13B) 각각을 위하여 상기 구속수단(120)에는 두 수용부(121A)(121B)가 형성되어 있다.The sacrificial means 110 shown is provided on one opposing side and the auxiliary supporting
또 도 3d에 도시된 교량 내진 보호장치(D)에서 희생수단(10)은 교대 또는 교각의 교좌부(33) 상부 측면에 설치된 구속수단(220)을 갖는다. 이러한 구속수단(220)은 이미 건설된 교량의 개보수를 위하여 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치를 설치할 경우 교좌부의 면적이 부족할 경우 사용할 수 있는 방법이다.In addition, in the bridge seismic protection device (D) shown in FIG. 3D, the
도 3e에 도시된 희생수단(310)에서 보조지지부재(313)는 주지지부재(311)의 하부로 돌설된 연결부와 피수용부로 이루어져 있다.In the
다음으로 막대 형태의 보조지지부재와 관련된 것으로 도 4a에 도시된 희생수단(410)의 보조지지부재(413)는 상기 주지지부재(411)의 축방향에 대하여 직각을 이루는 형태로 어느 일방향, 특히 전방으로 돌출형성된 봉형태의 피수용부(413a)와 상기 피수용부(413a)의 단부, 보다 구체적으로는 피수용부의 축방향과 직각을 이루는 방향으로 결합된 이탈방지부(413b)로 이루어져 있다.Next, the auxiliary supporting member 413 of the
상기 보조지지부재(413)의 피수용부(413a)를 위하여 구속수단(320)의 수용부(321)는 전후방향으로 형성되어 있다.The receiving
도 4a에 도시된 상기 희생부재(410)의 거동제한은 상기 보조지지부재의 이탈방지부(413b)와 상기 구속수단(320)에 의하여 이루어진다.The restriction of the behavior of the
앞서 도 2a 내지 도 2c와 관련하여 설명한 바와 같이, 도 4a에 도시된 교량의 소성변형에 대처하기 위하여 상기 보조지지부재(413)와 상기 구속수단(320)의 수용부(321)는 일정 간격 이격되어 있는 것이 바람직하다.As described above with reference to FIGS. 2A to 2C, in order to cope with plastic deformation of the bridge illustrated in FIG. 4A, the auxiliary supporting member 413 and the receiving
그러므로 도 4b에서와 같이, 상기 구속수단(320)의 수용부(321)에 의하여 구속된 상기 희생수단(410)의 보조지지부재(413)와 상기 구속수단(320)의 상대적 변위는 상기 수용부(321)의 내벽과 상기 피수용부(413a) 외벽 거리(d3) 만큼 좌우 방향으로 움직일 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 4B, the relative displacement of the auxiliary support member 413 of the
상기 거리 d3 역시 상기 수용부와 피수용부의 형상과 단면적에 따라 수용부와 피수용부의 위치마다 다른 값을 가질 수 있으나 예측 가능성을 위하여 어느 위치에서나 동일한 거리를 갖는 것이 바람직할 것이다.The distance d3 may also have different values depending on the shape and the cross-sectional area of the accommodating part and the receiving part, depending on the positions of the accommodating part and the accommodating part.
또 4c에서 상기 구속수단(320)의 수용부(231) 전후방 단부와 상기 보조지지수부재(413)의 이탈방지부(413b) 및 주지지부재(411) 전방벽(또는 보조지지부재(413)의 플랜지) 사이의 간격(d4) 만큼의 전후방 변위를 갖는다.In addition, the front and rear ends of the receiving portion 231 of the restraining means 320 and the
상기 간격 d3 및 d4는 구조해석에 의하여 결정되며 다양한 값을 가질 수 있 다.The intervals d3 and d4 are determined by structural analysis and may have various values.
본 발명에 따른 교량 내진 보호장치는 설치시 교량이 설치된 지역의 특성을 고려한 구조해석에 의해 상기 희생수단의 강도와 형태, 치수 등을 결정하고, 또 교량 상부구조물의 온도변화, 처짐, 콘크리트의 크리이프, 건조수축, 프리스트레스에 따른 부재의 탄성변형 및 지진하중으로 인한 상기 희생수단의 변위를 예측하여야 한다.Bridge seismic protection device according to the present invention determines the strength, form, dimensions, etc. of the sacrificial means by the structural analysis in consideration of the characteristics of the area in which the bridge is installed at the time of installation, temperature change, deflection, creep of concrete The displacement of the sacrificial means due to the elastic deformation and the seismic load of the member due to dry shrinkage, prestress, and the like should be estimated.
또 상기 희생수단의 변위에 해당하는 양만큼 상기 희생수단을 위한 구속수단의 수용부와 상기 희생수단의 보조지지부재 사이의 이격 거리를 결정하고, 상기 거더가 설치된 교좌부의 적절한 위치에 구속수단(특히 하부체)을 고정하며, 상기 구속수단과 상기 희생부재의 보조지지부재를 상호 결합한다.In addition, the separation distance between the receiving portion of the restraining means for the sacrificial means and the auxiliary supporting member of the sacrificial means is determined by an amount corresponding to the displacement of the sacrificial means, and the restraining means ( In particular, the lower body) is fixed, and the restraining means and the auxiliary supporting member of the sacrificial member are mutually coupled.
본 발명에 따른 교량 내진 보호장치(D)는 상기 교좌부 중 가동단에 해당하는 교좌부에만 설치될 수도 있고, 상기 교좌부 중 가동단에 해당하는 교좌부 및 고정단에 해당하는 교좌부)에 모두 설치될 수도 있으며, 상기 교좌부를 모두 가동단에 해당하는 교좌부로서 형성하고 그 교좌부에 모두 설치된 구조를 취할 수도 있다.Bridge seismic protection device (D) according to the present invention may be installed only in the bridge portion corresponding to the movable end of the bridge portion, the bridge portion corresponding to the movable portion and the fixed end of the bridge portion) All of them may be installed, and all of the above-described seats may be formed as seats corresponding to movable ends, and all of the seats may be provided.
이를 보다 상세하게 설명하면 교량 내진 보호장치는 교좌부 중 가동단에 해당하는 교좌부에만 설치될 수 있는데, 이는 기존교량에 교량 내진 보호장치를 적용하는 경우 가장 적합한 방식이라 할 수 있다.More specifically, the bridge seismic protection device may be installed only in the bridge corresponding to the movable end of the bridge, which is the most suitable method when the bridge seismic protection device is applied to the existing bridge.
또 교량 내진 보호장치가 가동단의 교좌부와 고정단의 교좌부에 모두 설치되 는 경우는 교량 상부구조물의 관성력이 과도하게 발생함에 따라 고정단의 교좌부의 전단파괴 우려가 있는 경우 적합한 방식이라 할 수 있다.In addition, if the bridge seismic protection device is installed on both the moving part bridge and the fixed end bridge, it is suitable when there is a risk of shear failure due to the excessive inertia of the bridge superstructure. can do.
지진이 발생하면 먼저 가동단의 교좌부의 교량 내진 보호장치가 교량 상부구조물과 하부구조의 상대 거리 차이에 의해 항복하게 되고, 이후 하중의 증가에 따라 고정단의 교좌부도 항복에 이르게 되는데, 본 발명에 의한 교량 내진 보호장치는 희생수단의 소성변형에 의해 교량의 취성 파괴를 방지하도록 하는 바, 결과적으로 고정단의 교좌부의 급격한 파괴에 의한 교량의 낙교 등을 방지할 수 있게 된다.In the event of an earthquake, the bridge seismic protection device of the bridge of the moving end surrenders due to the difference in the relative distance between the bridge superstructure and the undercarriage, and then the bridge of the fixed end also yields as the load increases. The bridge seismic protection device according to the invention prevents brittle fracture of the bridge by plastic deformation of the sacrificial means, and as a result, it is possible to prevent falling of the bridge due to sudden destruction of the bridge portion of the fixed end.
마지막으로 교량의 양 교좌부를 모두 가동단의 교좌부로서 설치하고, 교량 내진 보호장치를 그 가동단의 교좌부에 모두 설치할 수도 있다.Finally, both bridge portions of the bridge may be provided as bridge portions of the movable end, and the bridge seismic protection device may be installed on both bridges of the movable edge.
이상에서 설명한 본 발명의 교량 내진 보호장치는 교량의 상부구조물의 내진분리효과와 교량 내진 보호장치에 의한 에너지 소산효과를 모두 기대할 수 있다는 장점을 갖는다.Bridge seismic protection device of the present invention described above has the advantage that both the seismic separation effect of the upper structure of the bridge and the energy dissipation effect by the bridge seismic protection device can be expected.
또 가동단 구조의 교량에 있어서는 상부구조물의 교축방향 변위가 문제될 수 있는데, 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치를 통하여 희생수단이 상부구조물의 교축방향 변위를 일정량 구속하게 되므로 인접한 진동계 간의 상부구조물의 충돌을 방지하는 역할도 함께 수행하게 된다.In addition, in the bridge of the movable end structure, the axial displacement of the upper structure may be a problem. The bridge earthquake protection device according to the present invention may allow the sacrificial means to restrain the axial displacement of the upper structure by a certain amount. It also plays a role in preventing collisions.
아울러 종래의 일반 교량에서는 지진하중으로 인하여 교축 직각방향으로 발생하는 관성력이 교축직각방향으로 구속되어 있는 특정 받침에 집중되어 그 특정 받침의 손상 및 파손이 문제될 수 있음에 비하여, 본 발명에 따른 교량 내진 보호장치를 통하여 교축직각방향(좌우방향)에 대한 특정 받침의 구속 없이 교량 내진 보호장치에 의해서만 교축직각방향에 대한 거동을 제어하게 되므로 종래와 같은 교량의 손상을 방지할 수 있다.In addition, in the conventional general bridges, the inertia force generated in the perpendicular direction of the bridge due to the earthquake load is concentrated on a specific bearing which is constrained in the perpendicular direction of the bridge, so that damage and breakage of the specific bearing may be a problem. The seismic protection device controls the behavior of the bridge axial direction only by the bridge seismic protection device without restraining a specific support in the direction perpendicular to the bridge axial direction (left and right directions), thereby preventing damage to the bridge.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 희생수단를 이용한 교량 내진 보호장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the bridge earthquake protection device using a sacrificial means having a specific shape and structure, but the present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, such variations and modifications It should be interpreted as falling within the protection scope of the present invention.
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