KR20010097528A - Mechanical Seismic Load Transmitting Unit For Multi-Span Continuous Bridges - Google Patents
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- E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
- E01D19/04—Bearings; Hinges
Abstract
본 발명에서는, 지진에 의하여 교량 상판으로부터 전달되는 지진력을 압축력 또는 인장력 형태로 이동받침 교각에 전달하므로써 고정받침 교각뿐만 아니라 이동받침 교각에도 지진력을 분산시켜 교량의 내진 성능을 향상시킬 수 있는 양방향 충돌방식의 기계적 지진력 분산전달 장치가 제공된다.In the present invention, by transmitting the seismic force transmitted from the bridge deck by the earthquake in the form of compressive or tensile force to the movable bearing piers by the earthquake, bidirectional collision system that can improve the seismic performance of the bridge by distributing seismic forces not only in the fixed bearing piers but also in the bearing bearing piers. A mechanical seismic force distribution transmission device is provided.
본 발명에서는, 다경간 연속 교량의 이동받침 교각 양측에 설치되어 지진에 의하여 교량 상판에 발생하는 지진력을 이동받침 교각에도 분산시켜 전달하는 장치로서, 내부에 실린더 바닥부와 실린더 헤드부가 구비된 실린더와, 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤을 구비하고 있으며; 교량 상판의 교축방향 변위에 따라 상기 피스톤이 상기 실린더 바닥부 및/또는 헤드부와 충돌 접촉하여, 교량 상판으로부터 고정받침 교각으로 전달되는 지진력을 압축력 및/또는 인장력 형태로 이동받침 교각에 분산 전달하므로써, 교량의 내진 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 양방향 충돌방식의 다경간 연속교량의 기계적 지진력 분산전달 장치가 제공된다.In the present invention, the device is provided on both sides of the movable bridge piers of the multi-span continuous bridge to distribute and transmit the seismic force generated on the bridge plate due to the earthquake to the movable bridge piers, and includes a cylinder having a cylinder bottom portion and a cylinder head portion therein; A piston reciprocating in the cylinder; The piston is in contact with the cylinder bottom and / or the head in accordance with the axial displacement of the bridge deck, so that the seismic force transmitted from the bridge deck to the fixed bridge pier is distributed and transmitted to the bearing bridge in the form of compressive and / or tensile force. In addition, a multi-span continuous bridge mechanical seismic force dispersion transmission device is provided, which improves the seismic performance of a bridge.
Description
본 발명은 교량의 지진력 분산전달 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는, 지진 발생시에 교량의 고정받침 교각에 가해지는 지진력을 이동받침 교각에도 분산시켜 전달하므로써 교량의 내진 성능을 향상시킬 수 있는, 양방향 충돌방식의 다경간연속교량의 기계적 지진력 분산전달 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a seismic power distribution transmission device of a bridge, and specifically, a bidirectional collision that can improve the seismic performance of the bridge by distributing and transmitting the seismic force applied to the fixed support piers of the bridge at the time of the earthquake to the mobile support piers. The present invention relates to a mechanical seismic force dispersion transmission device for multi-span continuous bridges.
우리 나라는 중간 규모의 지진 또는 작은 규모의 지진이 발생하는 중약진(中弱震) 지역에 속한다. 일반적으로, 지진에 의하여 가해지는 지진하중은 교량의 단면을 결정하는데 지배적인 요소가 아니라고 생각하였기 때문에, 최근에 내진성능이 우수하지 않은 특성을 갖는 다경간 연속교 교량형식이 많이 채택되고 있다. 그러나, 중약진 지역에서 기대되는 지진이 발생하더라도 이러한 형식의 교량이 때로는 심각한 손상을 입을 수 있는 가능성이 확인되고 있다.Our country is in the middle of the heavy earthquake zone where medium or small earthquakes occur. In general, since the seismic load applied by the earthquake is not considered to be a dominant factor in determining the cross-section of the bridge, many multi-span continuous bridge bridges have been adopted in recent years. However, the possibility of this type of bridge can sometimes be seriously damaged even if an earthquake is expected in a weak area.
현재 시공되고 있는 다경간 연속교는 교축방향으로 단 하나의 교각에서 고정지점을 갖도록 설계되는 경우가 많다. 도 5a에는 종래의 다경간 연속교의 일 예가 도시되어 있는데, 종래의 일반적인 4경간 연속교에 있어서, 중간에 위치한 고정받침 교각(120)에는 고정받침(121)이 형성되어 있어 교량 상판(100)의 교축방향의 운동이 고정되어 있으나 이동받침 교각(110) 및 이동받침 교각(130)에는 이동받침(122)이 설치되어 있어, 교량 상판(100)의 교축방향 운동이 허용된다. 도 5b는, 도 5a에 도시된 4경간 연속교에 지진하중이 가해질 경우, 교량의 변형 형상을 개략적으로 도시한 것인데, 지진에 의하여 도 5b에서 화살표 a로 표시된 바와 같이 지진 지반운동이 발생하여 이러한 종래의 다경간 연속교에 지진하중이 가해지게 되면, 교량 상판(100)에 관성력이 가해지게 된다. 이러한 관성력은 도 5b에서 화살표 b로 표시된 바와 같이 교량 상판(100)을 교축방향으로 이동시킬 수 있는데,이동받침의 마찰력을 무시한다면, 상판(100)의 관성력은 고정받침(121)을 구비한 고정받침 교각(120)에 수평방향 지진력으로 작용하게 된다. 이동받침(122)은 교축방향으로 이동이 자유로우므로, 이동받침(122)을 통해서는 교량 상판(100)으로부터의 지진력이 이동받침 교각(110, 130)에는 전달되지 않고, 고정받침(121)을 구비한 고정받침 교각(120)이 교량 상판(100)으로부터의 지진력을 전부 부담하게 되고, 결국 고정받침 교각(120)은 도 5b에 도시된 바와 같이 변형된다. 만일 지진에 의하여 큰 관성력이 가해지게 되면 결국 고정받침 교각(120)의 고정받침(121)이나 교각 자체에 심각한 손상을 입히게 되고, 종국에는 교각의 파괴를 초래할 수 있다. 앞서 언급한 바와 이러한 형식의 교량에서는 지진력이 고정교각에 집중될 수 있기 때문에 비록 중약진 지역에서 기대되는 세기의 지진에 의해서도 받침과 교각에 심각한 손상이 초래될 수 있다.The multi-span continuous bridges currently being constructed are often designed to have a fixed point at only one bridge in the direction of the bridge. 5A illustrates an example of a conventional multi-span continuous bridge. In the conventional general 4-span continuous bridge, a fixed support 121 is formed in a fixed support bridge 120 positioned in the middle of the bridge top plate 100. Although the movement in the axial direction is fixed, the movable support pier 110 and the movable support pier 130 is provided with a movable support 122, the axial movement of the bridge top plate 100 is allowed. FIG. 5B schematically illustrates the deformation shape of the bridge when an earthquake load is applied to the four-span continuous bridge shown in FIG. 5A, and the earthquake ground motion is generated as indicated by arrow a in FIG. 5B due to an earthquake. When an earthquake load is applied to a conventional multi-span continuous bridge, an inertial force is applied to the bridge deck 100. This inertia force can move the bridge top plate 100 in the axial direction as indicated by the arrow b in Figure 5b, if the frictional force of the movable support is ignored, the inertial force of the top plate 100 is fixed with a fixed support 121 It acts as a horizontal seismic force on the supporting bridge 120. Since the movable support 122 is free to move in the axial direction, the seismic force from the bridge upper plate 100 is not transmitted to the movable support bridges 110 and 130 through the movable support 122, and the fixed support 121 is moved. The fixed pedestal pier 120 bears all the seismic force from the bridge deck 100, and eventually the fixed pedestal 120 is deformed as shown in FIG. 5B. If a large inertia force is applied by the earthquake, the fixed bearing 121 or the bridge itself of the fixed bearing pier 120 may be seriously damaged, and eventually, the pier may be destroyed. As mentioned earlier, in this type of bridges, seismic forces can be concentrated on fixed piers, even with earthquakes of the century expected in heavy-duty areas, which can cause severe damage to the support and piers.
이러한 지진에 대한 대책으로서, 종래에는 탄성고무를 적층한 적층고무받침, 마찰받침, 감쇄기 등으로 구성된 별도의 지진격리장치를 사용하여, 지진에 의하여 교량 상판으로부터 교각으로 전달되는 지진력을 감소시키는 방법이 개발되었다. 그러나, 이러한 적층고무받침 등의 종래의 지진격리장치는, 교량의 시공시에 처음부터 교각과 상판 사이에 설치하는 것이 좋으며, 기존의 비내진설계 교량의 내진성능을 향상하기 위하여 종래의 받침을 지진격리받침으로 교체하는 작업은 상당한 어려움을 수반하는 단점을 갖고 있다.As a countermeasure against such an earthquake, conventionally, a method of reducing seismic force transmitted from a bridge deck to a pier by an earthquake by using a seismic isolator composed of laminated rubber bearings, friction bearings, and attenuators stacked with elastic rubber is known. Developed. However, the conventional seismic isolator such as laminated rubber bearing is preferably installed between the pier and the top plate at the beginning of the construction of the bridge, and the conventional earthquake is used to improve the seismic performance of the existing non-seismic designed bridges. Replacing with a standoff has the disadvantages that entail considerable difficulty.
이와는 달리, 점성이 큰 유체를 이용한 충격전달장치를 사용하여 지진에 의한 지진력을 이동받침 교각에도 전달되도록 하여 지진력을 분산시키는 장치가 개발되었다. 즉, 실린더 내에 점성이 큰 유체를 담아두고, 실린더의 양단을 교량 상판과 교각에 각각 연결하여, 유체의 큰 점성을 이용하여 상판으로부터의 지진력을 교각에 전달하는 것이다. 그러나, 이러한 종래의 충격전달장치는 유체를 이용하므로, 유체 누출과 그에 따른 기능저하를 방지하기 위하여 이 장치는 항상 기밀상태를 유지하여야 하며, 이를 위해서는 지속적인 유지 보수가 필요하다.On the contrary, a device for distributing seismic forces by using a shock transmitting device using a highly viscous fluid to transmit seismic force due to an earthquake to a moving support piers has been developed. That is, a fluid having a high viscosity is contained in the cylinder, and both ends of the cylinder are connected to the bridge top plate and the pier, respectively, and the seismic force from the top plate is transmitted to the bridge using the large viscosity of the fluid. However, since such a conventional shock transmitting device uses a fluid, the device must be kept airtight at all times to prevent fluid leakage and consequent deterioration, which requires continuous maintenance.
또한, 시간 경과에 따라 유체가 변질되어 초기의 점성을 유지하지 못하는 경우가 발생하는데, 이것은 결국 충격전달장치의 전체적인 기능저하를 유발하여 교량의 내진 성능을 저하시키게 된다.In addition, there is a case in which the fluid is deteriorated over time and the initial viscosity cannot be maintained, which in turn causes the overall function of the shock transmitting device to deteriorate, thereby reducing the seismic performance of the bridge.
본 발명은, 이와 같은 종래의 지진격리장치와는 달리, 기계적인 방법을 이용하면서도, 종래의 충격전달장치가 가지는 단점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 지진력 분산전달 장치를 제공하는 것을 목적으로 하여 개발된 것이다.The present invention, unlike the conventional seismic isolator, is developed for the purpose of providing a new type of seismic force distribution device that can overcome the disadvantages of the conventional shock transmission device, while using a mechanical method. It is.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 지진에 의하여 교량 상판으로부터 고정받침 교각에 전달되는 지진력을 압축력 및/또는 인장력 형태로 이동받침 교각에 전달하므로써 고정받침 교각뿐만 아니라 이동받침 교각에도 지진력을 분산시켜 교량의 내진 성능을 향상시킬 수 있는 지진력 분산전달 장치가 제공된다.In order to achieve this object, in the present invention, by transmitting the seismic force transmitted from the bridge deck by the earthquake to the fixed bearing pier to the movable bearing pier in the form of compressive and / or tensile force, the seismic force is distributed not only to the fixed bearing pier but also to the movable bearing pier. Seismic force transmission device is provided to improve the seismic performance of the bridge.
본 발명에서는, 다경간 연속 교량의 이동받침 교각 양측에 설치되어 지진에 의하여 교량 상판에 발생하는 지진력을 이동받침 교각에도 분산시켜 전달하는 장치로서, 내부에 실린더 바닥부와 실린더 헤드부가 구비된 실린더와, 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤을 구비하고 있으며; 교량 상판의 교축방향 변위에 따라 상기 피스톤이 상기 실린더 바닥부 및/또는 헤드부와 충돌 접촉하여, 교량 상판으로부터 전달되는 지진력을 압축력 및/또는 인장력 형태로 이동받침 교각에 분산 전달하므로써, 교량의 내진 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 양방향 충돌방식의 다경간 연속교량의 기계적 지진력 분산전달 장치가 제공된다.In the present invention, the device is provided on both sides of the movable bridge piers of the multi-span continuous bridge to distribute and transmit the seismic force generated on the bridge plate due to the earthquake to the movable bridge piers, and includes a cylinder having a cylinder bottom portion and a cylinder head portion therein; A piston reciprocating in the cylinder; As the piston collides with the cylinder bottom and / or the head in accordance with the axial displacement of the bridge deck, the seismic force transmitted from the bridge deck is distributed to the moving piers in the form of compressive and / or tensile forces, thereby providing seismic resistance of the bridge. There is provided a mechanical seismic force dispersion transmission device of a multi-span continuous bridge of bi-directional collision method characterized by improving the performance.
구체적으로, 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 상기 실린더는 실린더 로드에 의하여 교량 상판에 회전이 가능하도록 장착되며, 상기 피스톤은 피스톤 로드에 의하여 이동받침 교각의 측면에 회전이 가능하도록 장착되는데, 상기 교량 상판의 교축방향 변위에 의하여 피스톤의 전면과 실린더의 바닥부가 충돌 접촉하여 교량 상판으로부터의 지진력을 압축력 형태로 이동받침 교각에 전달하게 된다.Specifically, in one embodiment of the device according to the invention, the cylinder is mounted to be rotatable on the bridge top plate by a cylinder rod, and the piston is mounted to be rotatable on the side of the moving support piers by the piston rod. In addition, the front of the piston and the bottom of the cylinder are in contact with each other by the axial displacement of the bridge top plate, thereby transmitting the seismic force from the bridge top plate to the moving support piers in the form of a compressive force.
한편, 상기 피스톤의 전면과 실린더 바닥부가 충돌 접촉하기 전에 피스톤의 후면과 실린더 헤드부가 충돌 접촉할 수도 있는데, 이 경우에는 피스톤의 후면과 실린더 헤드부의 충돌 접촉에 의하여 교량 상판으로부터의 지진력이 인장력 형태로 이동받침 교각에 전달된다.Meanwhile, the rear face of the piston and the cylinder head portion may be in contact with each other before the front surface of the piston and the cylinder bottom portion collide with each other. In this case, the seismic force from the bridge top plate is in the form of a tensile force by the collisional contact of the rear portion of the piston with the cylinder head portion. It is delivered to the movable support piers.
피스톤의 전면과 실린더 바닥부 사이의 간격과, 피스톤 하부면과 실린더 헤드부 사이의 간격을 조절하여, 이동받침 교각의 일측에 설치된 장치에서는 압축력 형태로 지진력을 전달함과 동시에 타측에 설치된 장치에서는 인장력 형태로 지진력을 전달하게 되면 지진력이 훨씬 부드럽게 전달될 수 있다.By adjusting the distance between the front of the piston and the bottom of the cylinder, and the distance between the lower surface of the piston and the cylinder head, the seismic force is transmitted in the form of compressive force in the device installed on one side of the pier, and the tension force in the device installed on the other side. When the seismic force is transmitted in the form, the seismic force can be transmitted much smoother.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 실린더를 이동받침 교각에 장착하고 상기 피스톤을 교량 상판에 장착하는 것도 가능하다.As another embodiment of the present invention, it is also possible to mount the cylinder to the movable support piers and to mount the piston to the bridge deck.
아울러, 본 발명의 구체적인 실시예로서, 상기 실린더 바닥부와 충돌하여 접촉하는 피스톤 헤드의 전면에는 충돌시의 충격력을 흡수하고 충격에 의한 손상을방지하기 위한 피스톤 전면 완충판을 구비하고 완충판과 피스톤 헤드 사이에는 금속재질의 충격흡수층을 두어 충격효과를 완화시킨다. 상기 실린더 헤드부와 충돌하여 접촉하는 피스톤 헤드의 후면에도 충돌시의 충격력을 흡수하고 충격에 의한 손상을 방지하기 위한 피스톤 후면 완충판을 구비하고 완충판과 피스톤 헤드 사이에는 금속재질의 충격흡수층을 구비하여 충격효과를 완화시킨다.In addition, as a specific embodiment of the present invention, the front of the piston head that collides with the bottom of the cylinder is provided with a piston front buffer plate for absorbing the impact force during the collision and to prevent damage by impact and between the buffer plate and the piston head There is a metal shock absorbing layer to mitigate the impact effect. The rear face of the piston head which collides with the cylinder head part is provided with a piston back buffer plate for absorbing the impact force at the time of collision and preventing damage due to the impact, and a metal shock absorbing layer is provided between the buffer plate and the piston head for impact. To mitigate the effect.
실린더 헤드부 및 실린더 바닥부에는 표면이 곡면으로 이루어져 있으며 피스톤 헤드와 충돌 접촉하는 충격수용체와, 상기 충격수용체와 실린더 바닥부 및 실린더 헤드부 사이에는 충돌시의 충격을 흡수하기 위한 금속재질의 실린더 충격흡수층을 각각 구비하는 것도 바람직하다.The cylinder head portion and the cylinder bottom portion have a curved surface and have an impact receptor in impact contact with the piston head, and a metal cylinder shock absorbing the impact during collision between the impact receptor and the cylinder bottom portion and the cylinder head portion. It is also preferable to provide an absorption layer, respectively.
도 1a는 본 발명에 따른 지진력 분산전달 장치가 설치된 4경간 연속교의 개략도이다.Figure 1a is a schematic diagram of a four-span continuous bridge is installed seismic force dispersion transmission apparatus according to the present invention.
도 1b는 도 1a에서 A로 표시된 부분의 확대도이다.FIG. 1B is an enlarged view of the portion marked A in FIG. 1A.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 지진력 분산전달 장치의 개략적인 단면도이다.Figure 2a is a schematic cross-sectional view of the seismic force dispersion transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명의 지진력 분산전달 장치에 구비된 피스톤의 개략적인 사시도이다.Figure 2b is a schematic perspective view of a piston provided in the seismic force distribution device of the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 지진력이 가해질 경우, 본 발명의 지진력 분산전달 장치의 작동과정을 설명하기 위한 개략도이다.3a to 3c is a schematic diagram for explaining the operation of the seismic force dispersion transmission apparatus of the present invention, when the seismic force is applied.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 지진력 분산전달 장치를 구비한 연속교에 지진력이 가해질 경우의 변형 형상을 도시한 개략도이다.Figures 4a and 4b is a schematic diagram showing the deformation shape when the seismic force is applied to the continuous bridge provided with the seismic force distribution device of the present invention.
도 5a는 종래의 4경간 연속교의 개략도이다.5A is a schematic diagram of a conventional four-span continuous bridge.
도 5b는 도 5a에 도시된 종래의 연속교에 지진력이 가해질 경우의 변형 형상을 도시한 개략도이다.FIG. 5B is a schematic diagram showing a deformed shape when a seismic force is applied to the conventional continuous bridge shown in FIG. 5A.
* 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*Brief description of the main parts of the drawing
1 교량 상판 10 고정받침 교각1 Bridge deck 10 Fixed bearing pier
11, 12 이동받침 교각 13 고정받침11, 12 movable feet pier 13 fixed feet
14 이동받침 20 교각 우측 지진력 분산전달 장치14 Travel Support 20 Pier Right Seismic Dispersion Transmission System
21 실린더 22 피스톤21 cylinder 22 piston
23 실린더 하우징 24 피스톤 헤드23 cylinder housing 24 piston head
25 피스톤 로드 26, 29 회전조인트25 Piston Rod 26, 29 Swivel Joint
27, 28 고정부 30 실린더 로드27, 28 Fixture 30 Cylinder Rod
32 실린더 바닥부 33 실린더 바닥부 충격수용체32 Cylinder Bottom 33 Cylinder Bottom Impact Receptor
34 실린더 헤드부 35 실린더 바닥부 충격흡수층34 Cylinder head 35 Cylinder bottom Shock absorbing layer
36 실린더 헤드부 충격수용체 37 실린더 헤드부 충격흡수층36 Cylinder Head Impact Receptor 37 Cylinder Head Impact Absorption Layer
41 피스톤 전면 완충판 42 피스톤 전면 충격흡수층41 Piston front shock absorber 42 Piston front shock absorber
43 피스톤 후면 완충판 44 피스톤 후면 충격흡수층43 Piston rear shock absorber 44 Piston rear shock absorber
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 상세한 구성 및 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and embodiment of the present invention.
도 1a에는 본 발명에 따른 지진력 분산전달 장치의 일 실시예가 설치된 4경간 연속교가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 1b에는 도 1a의 A 부분의 확대도가 도시되어 있는데, 도면에서 지진력 분산전달 장치는 설명을 위하여 단면도로 도시하였다.Figure 1a schematically shows a four-span continuous bridge in which an embodiment of the seismic force distribution device according to the present invention is installed, Figure 1b is an enlarged view of part A of Figure 1a, the seismic force distribution device in the drawings will be described It is shown in cross section for
교량의 중앙에 위치한 고정받침 교각(10)에는 고정받침(13)이 설치되어 있어, 교량 상판(1)의 교축방향 이동이 제한된다. 제1 이동받침 교각(11) 및 제2 이동받침 교각(12)에는, 각각 이동받침(14)이 설치되어 있어, 교량 상판(1)의 교축방향 이동이 자유롭게 이루어질 수 있다. 도면에서 이동받침 교각(11, 12)의 양측에는 우측 지진력 분산전달 장치(20)와 좌측 지진력 분산전달 장치(40)가 각각 설치되어 있다. 도 1a에서 부재번호 2는 교대(2)를 나타내며, 부재번호 3은 지반(3)을 나타낸다.The fixed base 13 is installed in the fixed base pier 10 located in the center of the bridge, and the movement of the bridge top plate 1 in the axial direction is restricted. Each of the first and second moving support piers 11 and 12 is provided with a moving support 14, so that the bridge top plate 1 can be freely moved in the axial direction. In the figure, the right seismic force distribution device 20 and the left seismic force distribution device 40 are respectively provided on both sides of the movable support piers 11 and 12. In FIG. 1A, reference numeral 2 denotes an alternation 2, and reference numeral 3 denotes the ground 3.
도 2a에는 우측 지진력 분산전달 장치(20)의 단면도가 제시되어 있다. 본 발명에 따른 지진력 분산전달 장치(20)에는 실린더(21)와, 상기 실린더(21)의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤(22)이 구비된다. 구체적으로, 실린더(21)의 하우징(23) 내부에는 피스톤 헤드(24)가 왕복운동이 가능하도록 장착된다. 피스톤 로드(25)는 피스톤 헤드(24)에 연결되어 실린더 하우징(23)의 외부로 연장되어 있다. 피스톤 로드(25)의 단부에는, 유니버셜 조인트와 같이, 이동은 구속되어 있으나 회전은 자유롭게 이루어질 수 있는 회전조인트(26)가 구비되어 있어서, 이동받침 교각(11, 12)에 고정되는 교각고정부(27) 또는 교량 상판(1)에 고정되는 상판고정부(28)와 연결된다. 실린더(21)의 일단에는 실린더 로드(30)가 구비되어 있으며, 실린더 로드(30)의 단부에도, 유니버셜 조인트와 같이, 이동은 구속되어 있으나 회전은 자유롭게 이루어질 수 있는 회전조인트(29)가 구비되어 있어, 교량 상판(1)에 고정되는 상판고정부(28) 또는 이동받침 교각(11, 12)에 고정되는 교각고정부(27)와 연결된다. 상기 상판고정부(28) 및 교각고정부(27)는 앵커볼트 등과 같은 고정수단(31)에 의하여 각각 교량 상판(1) 및 이동받침 교각(11, 12)의 측면에 고정된다.2A is a cross-sectional view of the right seismic force distribution device 20. The seismic force dispersion transmitting apparatus 20 according to the present invention includes a cylinder 21 and a piston 22 reciprocating inside the cylinder 21. Specifically, the piston head 24 is mounted inside the housing 23 of the cylinder 21 to enable reciprocating motion. The piston rod 25 is connected to the piston head 24 and extends out of the cylinder housing 23. At the end of the piston rod 25, as with the universal joint, the rotary joint 26, which can be constrained but freely rotated, is provided, so that the pier fixing part fixed to the movable support piers 11 and 12 ( 27) or is connected to the top plate fixing part 28 fixed to the bridge top plate (1). One end of the cylinder 21 is provided with a cylinder rod 30, and the end of the cylinder rod 30, like the universal joint, is provided with a rotary joint 29, which is constrained in movement but can be freely rotated. Therefore, it is connected to the top plate fixing portion 28 fixed to the bridge top plate (1) or the bridge fixing portion 27 fixed to the movable bearing bridge (11, 12). The upper plate fixing portion 28 and the pier fixing portion 27 is fixed to the side of the bridge top plate 1 and the movable support piers (11, 12) by fixing means 31, such as anchor bolts, respectively.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(25)가 회전조인트(26)를 통하여 교각고정부(27)에 연결되어 이동받침 교각(11, 12)에 장착되는 경우, 실린더 로드(30)는 회전조인트(29)를 통하여 상판고정부(28)에 연결되어 교량 상판(1)에 장착되며, 그 반대로 피스톤 로드(25)가 회전조인트(26)를 통하여 상판고정부(28)에 연결되어 교량 상판(1)에 장착되는 경우, 실린더 로드(30)는 회전조인트(29)를 통하여 교각고정부(27)에 연결되어 이동받침 교각(11, 12)에 장착된다.As shown in FIGS. 1A and 1B, when the piston rod 25 is connected to the piercing fixing part 27 through the rotary joint 26 and mounted to the movable support piers 11 and 12, the cylinder rod 30 ) Is connected to the top plate fixing part 28 through the rotary joint 29 is mounted to the bridge top plate (1), on the contrary, the piston rod 25 is connected to the top plate fixing part 28 through the rotary joint 26 In the case of being mounted on the bridge top plate (1), the cylinder rod 30 is connected to the bridge fixing portion 27 through the rotary joint 29 is mounted to the movable support bridge (11, 12).
도 2b에는 피스톤(22)의 사시도가 개략적으로 도시되어 있는데, 피스톤 헤드(24)의 전면에는 실린더(21)의 바닥부(32)와 충돌하여 접촉하는 피스톤 전면 완충판(41)이 구비되어 있으며, 상기 전면완충판(41)의 뒤쪽으로는 실린더(21)의 바닥부(32)와의 충돌시에 발생하는 충격력을 흡수하기 위한 피스톤 전면 충격흡수층(42)이 형성되어 있다. 상기 완충판(41)은, 충격력을 충분히 흡수할 수 있도록 소정 탄성을 가진 적층고무층으로 이루어진 탄성체로 구성되는 것이 바람직하고 충격흡수층(42)은 충격흡수성능이 우수한 금속재질의 탄성체로 구성하는 것이 바람직하다. 실린더 헤드부(34)와 충돌하여 접촉하는 상기 피스톤 헤드(24)의 후면에도, 후술하는 바와 같이, 피스톤 후면 완충판(43)이 구비되어 있으며, 상기 완충판(43)과 피스톤 헤드(24) 사이에는 실린더 헤드부(34)와의 충돌시 발생하는 충격력을 흡수하기 위한 피스톤 후면 충격흡수층(44)이 구비된다. 상기 피스톤 후면 완충판(43) 역시, 충격력을 충분히 흡수할 수 있도록 소정 탄성을 가진 적층고무층의 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하고 피스톤 후면 충격흡수층(44)은 충격흡수성능이 우수한 금속재질의 탄성체로 구성하는 것이 바람직하다.2b schematically shows a perspective view of the piston 22, the front of the piston head 24 is provided with a piston front buffer plate 41 which collides with and contacts the bottom 32 of the cylinder 21, At the rear of the front buffer plate 41, a piston front shock absorbing layer 42 is formed to absorb the impact force generated when a collision with the bottom 32 of the cylinder 21 occurs. The buffer plate 41 is preferably composed of an elastic body made of a laminated rubber layer having a predetermined elasticity to sufficiently absorb the impact force, the shock absorbing layer 42 is preferably composed of an elastic material made of a metal material excellent in shock absorption performance. . A piston rear buffer plate 43 is also provided on the rear surface of the piston head 24 that collides with the cylinder head portion 34 so as to be described later, and between the buffer plate 43 and the piston head 24. The piston back shock absorbing layer 44 is provided to absorb the impact force generated when the collision with the cylinder head 34. The piston rear buffer plate 43 is also preferably made of an elastic body of a laminated rubber layer having a predetermined elasticity to sufficiently absorb impact force, and the piston rear shock absorbing layer 44 is composed of an elastic material made of metal having excellent shock absorption performance. desirable.
피스톤 헤드는 충돌시 충격력을 충분히 수용할 수 있는 구조로 제작되며 중실 원형실린더형태 또는 중공 원형실린더형태를 취할 수 있다. 피스톤 헤드와 피스톤 로드는 시공오차나 제작오차 및 정렬오차 등에서 비롯될 수 있는 우발적인 응력의 발생을 최소화할 수 있도록 소정의 상대운동을 허용할 수 있는 방법으로 연결된다. 이 연결부에서도 충격을 흡수할 수 있는 구조로 제작하는 것이 더욱 바람직하다.The piston head is made of a structure that can sufficiently accommodate the impact force during the collision and may take the form of a solid circular cylinder or a hollow circular cylinder. The piston head and the piston rod are connected in such a way as to allow a predetermined relative movement to minimize the occurrence of accidental stress that may occur due to construction errors, manufacturing errors, and alignment errors. It is more preferable to manufacture this connection part in the structure which can absorb a shock.
실린더(21)의 바닥부(32)에는, 피스톤 헤드(24)와의 충돌시, 피스톤 헤드(24)의 전면완충판(41)과 직접 충돌하게 되는 금속재질의 충격수용체(33)가 구비된다. 상기 충격수용체(33)의 전면은 소정 곡률의 곡면으로 이루어져 있으며, 상기 충격수용체(33)와 바닥부(32) 사이에는, 피스톤 헤드(24)와의 충돌시 발생하는 충격을 흡수하기 위한 실린더 바닥부 충격흡수층(35)을 설치하는 것이 바람직하다. 상기 실린더 바닥부 충격흡수층(35)은, 충격흡수성능이 우수한 소정 두께의 금속재료로 이루어진 판재로 구성하는 것이 바람직하다.The bottom portion 32 of the cylinder 21 is provided with a metal impact receptor 33 which collides directly with the front buffer plate 41 of the piston head 24 when it collides with the piston head 24. The front surface of the impact receptor 33 is a curved surface of a predetermined curvature, between the impact receptor 33 and the bottom portion 32, the cylinder bottom portion for absorbing the impact generated during the collision with the piston head 24 It is preferable to provide the shock absorbing layer 35. The cylinder bottom shock absorbing layer 35 is preferably composed of a plate made of a metal material having a predetermined thickness excellent in shock absorbing performance.
실린더 헤드부(34)에도, 피스톤 헤드(24)의 후면 완충판(43)과 직접 충돌하게 되는 충격수용체(36)가 구비된다. 상기 실린더 헤드부(34)에 장착되는 충격수용체(36)는, 실린더(21)의 바닥부(32)에 구비되는 충격수용체(33)와 동일한 금속재질로 구성되며, 헤드부(34)의 원주를 따라서 연속되는 원환 모양을 갖는다. 또한, 상기 실린더 헤드부(34)와 충격수용체(36) 사이에도, 피스톤 후면 완충판(43)과의 충돌시 발생하는 충격을 흡수하기 위한 실린더 헤드부 충격흡수층(37)을 설치하는것이 바람직하며, 이 실린더충격흡수층(37) 역시 충격흡수성능이 우수한 소정 두께의 금속재료로 이루어진 판재로 구성되는 것이 바람직하다.The cylinder head 34 is also provided with an impact receptor 36 which directly collides with the rear buffer plate 43 of the piston head 24. The impact receptor 36 mounted on the cylinder head 34 is made of the same metal material as the impact receptor 33 provided on the bottom portion 32 of the cylinder 21, and the circumference of the head 34. Thus has a continuous toric shape. In addition, it is preferable that a cylinder head portion shock absorbing layer 37 is provided between the cylinder head portion 34 and the impact receptor 36 to absorb the shock generated when the piston rear buffer plate 43 collides. The cylinder shock absorbing layer 37 is also preferably composed of a plate made of a metal material having a predetermined thickness excellent in shock absorbing performance.
한편, 본 발명의 장치에서는, 앞서 설명한 실시예에서 실린더 바닥부(32) 및 실린더 헤드부(34)에 각각 설치되어 있던 충격수용체(33, 36)와 충격흡수층(35, 37)을 피스톤 헤드(24)의 전면 및 후면에 설치하고, 앞서 설명한 실시예에서 피스톤 헤드(24)의 전면 및 후면에 각각 설치되어 있던 완충판(41, 43)과 충격흡수층(42, 44)를 실린더 바닥부(32) 및 실린더 헤드부(34)에 각각 설치하도록 구성하는 것도 가능하다.On the other hand, in the apparatus of the present invention, in the above-described embodiment, the impact receptors 33 and 36 and the shock absorbing layers 35 and 37, which are provided at the cylinder bottom 32 and the cylinder head 34, respectively, are provided with a piston head ( 24 and a buffer plate (41, 43) and the shock absorbing layers (42, 44) which are respectively installed on the front and rear of the piston head 24 in the above-described embodiment, the cylinder bottom (32) And the cylinder head 34, respectively.
다음에는 도 1a, 도 3a 내지 도 3c, 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명에 따른 지진력 분산전달 장치의 작용효과에 대하여 설명한다.Next, with reference to Figures 1a, 3a to 3c, 4a and 4b, the effect of the seismic force dispersion transmission apparatus according to the present invention will be described.
도 1a에서와 같이, 지진력이 가해지지 않는 경우, 이동받침 교각(11, 12) 양측에 설치된 지진력 분산전달 장치(20, 40)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 피스톤(22)이 실린더 바닥부(32) 또는 실린더 헤드부(34) 어느 것과도 접촉하지 않는 상태를 유지한다.As shown in FIG. 1A, when the seismic force is not applied, the seismic force dispersion transmitting apparatuses 20 and 40 installed at both sides of the movable support piers 11 and 12 have a piston 22 as shown in FIG. 3A. The state which does not contact with either the 32 or the cylinder head part 34 is maintained.
도 4a에서와 같이 지진이 발생하여, 교량 상판(1)이 교축방향으로 운동하도록 지진력이 교량 상판(1)에 가해지게 되어 교량 상판(1)이 b방향으로 소정 변위로 이동하게 되면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 좌측의 지진력 분산전달 장치(40)에서 피스톤(22)이 이동하여 피스톤 헤드(24)의 피스톤 전면 완충판(41)과 실린더 바닥부(32)에 장착된 충격수용체(33)가 서로 충돌하거나 또는 우측의 지진력 분산전달 장치(20)에서 피스톤 헤드(24)의 피스톤 후면 완충판(43)과 실린더 헤드부(34)에 장착된 충격수용체(36)가 서로 충돌하게 된다. 이 때 충돌에 의한 충격력은 피스톤 전면·후면 완충판(41, 43), 피스톤 전·후면 충격흡수층(42, 44) 및 실린더의 바닥부와 헤드부 충격흡수층(35, 37)의 충격흡수작용에 의하여 완화되어 피스톤로드(25)와 실린더로드(30)에 부드럽게 전달되기 시작한다.As shown in FIG. 4A, when an earthquake occurs and an earthquake force is applied to the bridge top plate 1 so that the bridge top plate 1 moves in the axial direction, the bridge top plate 1 moves at a predetermined displacement in the b direction. As shown in FIG. 6, the piston 22 moves from the seismic force distribution device 40 on the left side, so that the impact receptor 33 mounted on the piston front buffer plate 41 and the cylinder bottom 32 of the piston head 24 is moved. Collide with each other, or the impact receptor 36 mounted on the piston rear buffer plate 43 of the piston head 24 and the cylinder head portion 34 collide with each other in the seismic force distribution device 20 on the right side. At this time, the impact force due to the collision is caused by the shock absorbing action of the piston front and rear shock absorbing plates 41 and 43, the piston front and rear shock absorbing layers 42 and 44, and the cylinder bottom and head shock absorbing layers 35 and 37. It is relaxed and starts to be delivered smoothly to the piston rod 25 and the cylinder rod 30.
도 4b에서와 같이, 교량 상판(1)이 b방향으로 더욱 이동하게 되면, 좌측의 지진력 분산전달 장치(40)에서는, 실린더 바닥부(32)에 설치된 충격수용체(33)와 피스톤(22)의 전면완충판(41)의 접촉을 통하여 지진력이 압축력의 형태로 피스톤로드(25)를 거쳐서 이동받침 교각(11, 12)으로 전달된다. 한편, 우측의 지진력 분산전달 장치(20)에서는, 실린더 헤드부(34)에 설치된 충격수용체(36)와 피스톤(22)의 후면완충판(43)의 접촉을 통하여 피스톤 로드(25)에 인장력이 작용하게 되고, 이 인장력이 교각고정부(27)를 통하여 이동받침 교각(11, 12)으로 전달된다. 이와 같이, 이동받침 교각(11, 12)도 지진력 분산전달 장치로부터 압축력 및/또는 인장력 형태로 전달되는 지진력을 부담하게 되어 도 4b에 도시된 바와 같이 변형된다.As shown in FIG. 4B, when the bridge top plate 1 moves further in the b direction, the seismic force dispersion transmitting device 40 on the left side of the impact receptor 33 and the piston 22 provided on the cylinder bottom 32 are formed. Through the contact of the front buffer plate 41, the seismic force is transmitted to the moving support piers (11, 12) via the piston rod 25 in the form of a compressive force. On the other hand, in the seismic force distribution device 20 on the right side, the tension force acts on the piston rod 25 through the contact between the impact receptor 36 provided on the cylinder head portion 34 and the rear buffer plate 43 of the piston 22. This tensile force is transmitted to the movable support piers (11, 12) through the pier fixing part (27). As such, the movable support piers 11 and 12 also bear the seismic force transmitted in the form of compressive force and / or tensile force from the seismic force distribution device, and are deformed as shown in FIG. 4B.
교량에 지진이 발생하지 않은 상태에서(도 3a), 좌측 지진력 분산전달 장치(40)에서의 피스톤 헤드(24)의 전면완충판(41)과 실린더 바닥부(32)의 충격수용체(33) 사이의 간격(G1)과, 우측의 지진력 분산전달 장치(20)에서의 피스톤 헤드(24)의 후면완충판(43)과 실린더 헤드부(34)의 충격수용체(36) 사이의간격(G3)을 동일하게 하고, 좌측 지진력 분산전달 장치(40)에서의 피스톤 헤드(24)의 후면완충판(43)과 실린더 헤드부(34)의 충격수용체(36) 사이의 간격(G2)과, 우측의 지진력 분산전달 장치(20)에서의 피스톤 헤드(24)의 전면완충판(41)과 실린더 바닥부(32)의 충격수용체(33) 사이의 간격(G4)이 각각 동일하도록 구성하면, 지진에 의하여 교량 상판(1)이 b방향으로 이동할 때의 좌측의 지진력 분산전달 장치(40)에 의한 압축력과 우측의 지진력 분산전달 장치(20)에 의한 인장력이 이동받침 교각(11, 12)에 동시에 가해지게 되어 지진력이 더욱 부드럽게 전달될 수 있다.In the absence of an earthquake in the bridge (FIG. 3A), between the front buffer plate 41 of the piston head 24 and the impact receptor 33 of the cylinder bottom 32 in the left seismic force distribution device 40. The interval G1 and the interval G3 between the rear shock absorbing plate 43 of the piston head 24 and the impact receptor 36 of the cylinder head 34 in the seismic force dispersion transmission device 20 on the right side are equal. And the gap G2 between the rear shock absorbing plate 43 of the piston head 24 and the impact receptor 36 of the cylinder head portion 34 in the left seismic force dispersion transmitting apparatus 40, and the seismic force distribution transmitting apparatus on the right side. If the distance G4 between the front buffer plate 41 of the piston head 24 and the impact receptor 33 of the cylinder bottom part 32 in 20 is made to be the same, the bridge top plate 1 by an earthquake The compressive force by the seismic force distribution device 40 on the left and the tension by the seismic force distribution device 20 on the right when moving in the b direction The movement is at the same time be applied to the supporting piers (11, 12) may be seismic force is transmitted more smoothly.
지진 지반진동으로 인하여 교량 상판(1)이 b′방향으로 이동하게 되면, 앞서와는 반대로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 좌측의 지진력 분산전달 장치(40)에서는, 실린더 헤드부(34)에 장착된 충격수용체(36)와 피스톤(22)의 후면완충판(43)이 접촉하게 되어 피스톤 로드(25)에 인장력을 가하게 되고 이 인장력이 교각고정부(27)를 통하여 이동받침 교각(11, 12)으로 전달된다. 한편, 우측의 지진력 분산전달 장치(20)에서는, 실린더 바닥부(32)에 장착된 충격수용체(33)와 피스톤 헤드(24)의 전면완충판(41)의 접촉을 통하여 지진력이 압축력의 형태로 피스톤 로드를 거쳐서 이동받침 교각(11, 12)으로 전달된다.When the bridge top plate 1 moves in the b 'direction due to the earthquake vibration, as shown in FIG. 3C, in the seismic force dispersion transmitting apparatus 40 on the left side, the cylinder head 34 The impact receptor 36 mounted and the rear buffer plate 43 of the piston 22 come into contact with each other to apply a tensile force to the piston rod 25, and the tensile force moves through the pier fixing part 27. Is passed). On the other hand, in the seismic force distribution device 20 on the right, the seismic force is piston in the form of a compressive force through the contact between the impact receptor 33 mounted on the cylinder bottom 32 and the front buffer plate 41 of the piston head 24. It is transmitted to the movable bearing piers 11 and 12 via the rod.
이와 같이, 본 발명에 따른 지진력 분산전달 장치에 의하면, 지진에 의하여 교량 상판에 작용하는 지진력을 고정받침 교각뿐만 아니라 이동받침 교각에도 분산하여 전달할 수 있게 되므로, 교량의 내진 성능을 현저하게 증가시킬 수 있다.As described above, according to the seismic power distribution transmission apparatus according to the present invention, the seismic force acting on the bridge deck due to the earthquake can be distributed and transmitted not only to the fixed bearing piers but also to the movable bearing piers, thereby significantly increasing the seismic performance of the bridge. have.
이상의 설명에서, 본 발명에 따른 지진력 분산전달 장치가 이동받침 교각의양측에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 이동받침 교각의 일측에만 설치하여도 무방하다.In the above description, it has been described that the seismic force dispersion transmission apparatus according to the present invention is installed on both sides of the movable bearing pier, but is not limited thereto, and may be installed only on one side of the movable bearing pier.
한 교각에 설치되는 지진력 분산장치의 소요 갯수는 그 장치의 용량과 지진력의 크기에 따라서 결정되며 필요시에는 하나 이상의 장치가 교각의 일측에 또는 양측에 설치될 수 있다.The required number of seismic power dissipation devices for a pier is determined by the capacity of the device and the magnitude of the seismic force. If necessary, one or more devices may be installed on one side or both sides of the pier.
본 발명의 지진력 분산전달 장치에 의하면, 지진에 의하여 교량 상판에 가해지는 지진력을, 실린더와 피스톤의 피스톤 작용에 따른 접촉에 의하여 압축력 및/또는 인장력의 형태로 이동받침 교각에도 분산시켜 전달함으로써, 고정받침 교각뿐만 아니라, 이동받침 교각도 지진력을 분담하게 하여 교량 전체의 내진 성능을 향상시킬 수 있게 된다.According to the seismic force dispersion transmission device of the present invention, the seismic force applied to the bridge deck plate by the earthquake, by dispersing and transferring to the moving piers in the form of compressive force and / or tensile force by contact according to the piston action of the cylinder and piston, Not only the supporting pier, but also the moving pier can share the seismic force, thereby improving seismic performance of the entire bridge.
즉, 종래의 방식과는 달리, 본 발명에서는 피스톤 헤드와 실린더 바닥부의 충돌 접촉 또는 피스톤 헤드와 실린더 헤드부의 충돌 접촉이라는 기계적인 방식에 의하여 지진력을 교각으로 전달하게 되므로, 유체의 누출에 의한 성능저하 등의 우려가 전혀 없으며, 유지 보수도 매우 간편하다.That is, unlike the conventional method, in the present invention, the seismic force is transmitted to the piers by a mechanical method such as a collision contact between the piston head and the cylinder bottom portion or a collision contact between the piston head and the cylinder head portion, thereby degrading performance due to leakage of fluid. There is no fear of maintenance and maintenance.
또한, 피스톤 헤드의 전, 후면에 적층고무로 이루어진 완충판과 소정 탄성계수를 가진 금속 판재로 이루어진 피스톤 전,후면 충격흡수층을 설치하고, 실린더 헤드부와 바닥부에도 각각 소정 탄성계수를 가진 금속 판재로 이루어진 실린더 충격흡수층을 구비하게 되면, 충돌시 발생하는 충격력을 효과적으로 완화시킬 수 있다.In addition, the front and rear shock absorbing layers made of a laminated plate of rubber and a metal plate having a predetermined modulus of elasticity are installed on the front and rear of the piston head, and the cylinder head and the bottom are each made of a metal sheet having a predetermined modulus of elasticity. When the provided cylinder shock absorbing layer is made, it is possible to effectively alleviate the impact force generated during the collision.
지진력 분산전달 장치는 이동받침 교각 뿐 아니라 고정받침 교각에도 설치될 수 있으며, 지진력 분산전달 장치는 상판으로부터 고정받침 교각으로의 지진력의 전달을 일부 분담할 수 있도록 설계될 수 있다. 지진력 분산전달 장치에 의한 지진력 전달의 분담은 고정받침의 손상을 한계내로 제한할 수 있고, 또 고정받침이 손상을 받더라도 상판의 지진력이 지진력 분산전달 장치를 통하여 고정받침 교각으로 전달될 수 있게 한다.Seismic force transmission device may be installed in the fixed bearing pier as well as the mobile bearing pier, seismic force distribution device may be designed to partially share the transmission of seismic force from the top plate to the fixed bearing pier. The distribution of seismic force transmission by the seismic power distribution device can limit the damage of the fixed bearing to the limit, and even if the fixed bearing is damaged, the seismic force of the top plate can be transmitted to the fixed bearing piers through the seismic power distribution transmission device.
이와 같은 본 발명에 따른 지진력 분산전달 장치는, 지진하중에만 작용하는 것이 아니라, 교량 상판에 형성된 팽창이음에서 발생하는 충격에 대해서도 분산전달 작용을 할 수 있다.Such a seismic force dispersion transmission apparatus according to the present invention, not only acts on the earthquake load, but also can act as a dispersion transfer effect on the impact generated from the expansion joint formed on the bridge deck.
또한 본 발명의 장치를 교량 상판과 교대 사이에 설치하면 낙교를 방지할 수 있는 장치로서의 기능도 하게 된다.In addition, when the device of the present invention is installed between the bridge top plate and the shift, it also functions as a device that can prevent falling.
이상에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상에 따라 자유로운 변형이 가능하다.In the above described the configuration and features of the present invention based on the embodiment according to the present invention, the present invention is not limited to this, it is possible to be freely modified according to the technical idea of the present invention.
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