KR20040015461A - 사장교 케이블의 제진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 장경간화에 따른 시공 공법중 현수교 및 사장교 공법이 많이 적용되고 있으나, 그 중에서도 특히 사장교의 경우 상부거더(상판)를 케이블로 지지한 비교적 강성이 낮은 구조물이어서 특히 바람에 의한 케이블 진동이 크게 문제시 되어 케이블 진동을 억제시켜 사장교 케이블의 안전성과 내구성을 제고 시키기 위한 장치임.

Description

사장교 케이블의 제진장치{Vibration Damping Device of Cable Stayed Bridge}

사장교는 강성이 낮은 구조물이어서 거더의 풍동실험을 실시하고 동적 내풍 안전성을 상세히 검토하게 되나, 교량의 장경간화에 따라 바람에 의한 케이블 자체 진동도 큰 문제로 대두되어 그에 대한 대책이 더욱 고려되고 있는 추세임.

그 진동 발생원인은 학술적으로 다음의 세가지 현상에 의하여 발생된다고 한다.

첫째, 바람이 케이블을 통과하면서 와류가 발생하여 이 와류의 주파수가 케이블의 고유진동수와 일치하게 될때 생기는 경우와,

둘째, 강우를 동반한 바람이 불때 케이블의 상하면에 두개의 수로가 형성되어 케이블 단면이 공기역학적으로 불안전한 단면을 이루게 되면서 발생되는 강우진동(Rain Vibration)있고,

셋째, 케이블이 병렬로 배치되어 있을때 앞쪽 케이블을 통과한 바람의 흐름이 뒤쪽 케이블을 진동시키는 항적갤럽핑(Wave Gallopping)에 의한 진동이 발생되는 것으로 알려져 있다.

따라서 본 발명은 사장교 케이블에서 어쩔수 없이 발생되는 이와 같은 진동을 억제시키기 위한 장치로서, 분해 조립이 용이하고 진동흡수력과 억제 효과를 극대화시킨 구조로서 신설교량 및 기 시공된 사장교 케이블에 공히 쉽게 설치 시공할수 있도록 고안된 사장교 케이블의 진동억제 장치이다.

교량이 장경간화 하고 또는 계곡이 깊은 험준한 지역, 수심이 깊은 바다나 강 등을 통과할 경우 특히 사장교 공법을 많이 채택하여, 주탑(Main Tower)에 연결된 케이블로 교량의 상판을 지지하는 구조로 시공하게 되는 사장교 공법의 교량에 있어서는 비,바람 또는 통행 차량에 의해 케이블에 발생하게 되는 진동을 적절히 억제하지 않으면 이는 케이블 연결부등에 피로하중이 누적되어 케이블이 절단되는 대형사고로 이어질수 있다.

이에 따라 사장교 케이블에 발생되는 진동을 흡수하여 억제시키기 위한 장치가 그동안 개발되어 일부 적용되고 있었으나, 대부분 고무로된 방진 패드(PAD)를 이용한 것으로서(도4, 도5) 이들은 비교적 진동흡수 용량이 작고, 진동에 의한 거동 진폭이 작은 단점을 지니고 있다.

본 발명은 위에서 시술한 종래의 문제점을 해소함은 물론, 설치 및 시공이 용이하며, 점검과 유지보수 또한 손쉬운 장점과 함께 본질적인 목적인 사장교 케이블의 진동억제를 효과적으로 수행할수 있도록 고안된 장치로서, 본 발명은 종래의 고무를 사용한 방진 패드(PAD) 형태의 제진장치와 근본적으로 다른 특수유체(Silicon Putty)를 충진한 감쇠장치(Damper)를 케이블을 중심으로 케이블의 교축방향의 방사형 배치로 케이블의 진동을 직접 수용하여 흡수 감쇠시키는 구조이며, 특수유체(Silicon Putty)를 이용한 감쇠장치(Damper)는 발생된 진동에 대해 수용할수 있는 힘과 진폭이 매우 크고 유용한 장치이다.

도1 사장교 전경도

도2 사장교 케이블에 제진장치를 설치한 개략도

도3 사장교 케이블의 제진장치 시험전경

도4 케이블의 축방향으로 설치 고안된 방진고무형 제진장치

도5 케이블의 교축방향으로 설치 고안된 방진고무형 제진장치

도6 케이블의 교축방향으로 설치된 유체댐퍼를 이용한 본 발명의 제진장치

도7 유체댐퍼의 내부 상세도

도의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:사장교 케이블

2a:상부 클램프 2b:하부 클램프 2c:고무패킹 2d:체결볼트구멍

3a:댐퍼고정 브라켓(프레임쪽) 3b:댐퍼고정 브라켓(클램프쪽)

4a:상부 프레임(Frame) 4b:하부 프레임(Frame) 4c:체결볼트 구멍

5:감쇠장치(Damper)

6:지주(고정기둥) 6a:앵커볼트 구멍

7:바닥 고정판(Base Plate)

A:장착구멍(프레임쪽) A':장착구멍(클램프쪽)

B:하우징

C:피스톤

D:시린더

E:봉함재(Seal)

F:피스톤 로드

G:충진재

이하 본 발명을 첨부된 도에 의해 설명한다.

도6 은 본 발명의 대표도로서 케이블에 설치 조합된 모습의 도로서 다음 설명과 같다.

케이블(1)을 중심으로 케이블에 체결되는 클램프(2a, 2b)가 있고, 그 사이에 고무패킹(2c)을 입한 상태에서 이들을 체결볼트구멍(2d)을 이용하여 볼트로 체결하게 된다.

클램프(2a, 2b)는 다시 댐퍼고정브라켓(3a, 3b)을 이용하여 고정프레임(4a, 4b)에 연결 그 사이에 감쇠장치(5)가 삽입되어 조립되고, 고정 프레임중 하부프레임(4b)은 지주(6) 및 바닥고정판(7)과 일체형으로 용접 시공되어 있다.

따라서 상부프레임(4a)은 하부프레임(4b)에 체결볼트구멍(4c)을 통해 볼트로 체결 조립되어 일체화 되어있어 최종적으로는 교량의 상판에 고정되는 것이다.

또한 감쇠장치(5)에 대한 세부 구조는 도7에 명시되어 있으며, 밀폐형시린더(D)에 일체화된 피스톤로드(F)와 피스톤(C)가 삽입되어 있고 그 내부공간은 충진재(G)가 채워지며, 외부로의 유출을 막기위한 봉함재(E)가 조립 설치된다.

하우징(B)는 본 감쇠장치를 장착하기 위함과 피스톤로드(F)가 작동시 외부간섭을 받지 않도록 하기위해 제진장치의 클램프(2a, 2b)와 프레임(4a, 4b)사이에 조립, 설치되는 것이다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명의 장치를 사용하여 사장교 케이블에 시공할 경우 사장교 케이블이 선 시공된 경우는 현장에서 착,탈 이 용이한 구조로 인해 교량상판에 손쉽게 설치 시공할수 있도록 고안된 진동억제 장치로서, 교량 시공의 신속성과 교량 사용시 안전성 및 경제성을 높일수 있는 것은 물론 차후 케이블의 내구성도 크게 증대시켜 주므로 인해 매우 유용하고 효과적인 기능을 지니고 있는 장치임.

Claims (1)

1. 피스톤과 시린더 형태를 갖추고 그 내부에 특수유체(Silicon Putty)를 충진시켜 감쇠(Damping)를 발휘할수 있도록 고안된 감쇠장치를 이용하여, 케이블을 중심으로 케이블과 교축방향으로 이들 감쇠장치를 방사형으로 다수 고정배치하고 그 외곽은 조립식 강제 구조체(Frame)로 체결하여 그 전체 구조체는 지주와 바닥고정판을 통해 교량의 상판에 최종적으로 고정시킨 형태의 사장교 케이블의 진동을 효과적으로 억제 시킬수 있도록 발명된 사장교 케이블의 제진장치.