KR20090022689A - Device for mitigating the cable vibration in cable-stayed bridge - Google Patents

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Abstract

A vibration damper of the cable stayed bridge is provided that the vibration of the cable is reduced since the sliding member and base member are slid relatively and the friction and restoration are generated. A vibration damper(100) of the cable stayed bridge comprises a sliding member(40) having the curved surface it is combined among the cable and bridge deck in a one, and a base member(60) having the bending gin contact surface(62)-contacting the surface of the sliding member. The friction is generated between the surface and contact surface of the sliding member. The base member is arranged in order to relatively slide about the sliding member.

Description

사장교 케이블의 진동저감장치{Device for mitigating the cable vibration in cable-stayed bridge }Device for mitigating the cable vibration in cable-stayed bridge}
본 발명은 사장교 케이블의 진동저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외력에 의하여 사장교 케이블에서 진동이 발생된 경우 케이블 진동을 저감하기 위한 사장교 케이블의 진동저감장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration reduction device of a cable-stayed bridge, and more particularly, to a vibration reduction device of a cable-stayed bridge cable for reducing cable vibration when vibration is generated in the cable-stayed bridge cable by an external force.
종래의 일례에 따른 사장교는 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 사장교(1)는 하나 이상의 주탑(10)과, 각 주탑(10)을 지지하며 지중에 박혀있는 교각(11)과, 주탑(10)의 길이방향과 수직하게 배치되는 교량 상판(20)과, 각각의 일단부가 주탑(10)에 고정되며 각각의 타단부가 교량 상판(20)(deck)에 연결되는 다수의 케이블(30)을 구비한다. 교량 상판(20)은 상판 본체(21)와, 상판 본체(21)에 고정되는 다수의 앵커(22)를 구비한다. 각 케이블(30)의 타단부에는 소켓 또는 앵커헤드(31)가 결합되어 있으며, 그 소켓 또는 앵커헤드(31)가 교량 상판(20)의 각 고정부재(22)에 고정되게 된다. 그리고, 소켓 또는 앵커헤드(31)는 교량 상판에 결합된 앵커(22)에 고정됨으로써 교량 상판(20)에 고정된다. 교량 상판의 상판 본체(21)는 거더(girder)로서 명명되기도 한다. The cable-stayed bridge according to one conventional example is shown in FIG. Referring to Figure 1, the conventional cable-stayed bridge (1) is one or more pylons 10, the pier 11 is embedded in the ground supporting each pontoon tower 10, and disposed perpendicular to the longitudinal direction of the pylon 10 It is provided with a bridge top plate 20 and a plurality of cables 30, one end of which is fixed to the main tower 10 and each other end of which is connected to the bridge top plate 20 (deck). The bridge top plate 20 includes an upper plate main body 21 and a plurality of anchors 22 fixed to the upper plate main body 21. A socket or anchor head 31 is coupled to the other end of each cable 30, and the socket or anchor head 31 is fixed to each fixing member 22 of the bridge top plate 20. Then, the socket or anchor head 31 is fixed to the bridge top plate 20 by being fixed to the anchor 22 coupled to the bridge top plate. The upper plate body 21 of the bridge deck is also referred to as a girder.
한편, 케이블(30)에 있어서는 일반적으로 버페팅, 와류진동, 갤로핑 그리고 주탑(10)이나 인접 케이블(30)에 의한 웨이크 갤로핑과 같은 바람 및 비바람에 의해 진동이 발생하게 되며, 이 발생된 진동은 사장교(1)의 수명을 감소시키게 되므로 이 진동을 적절히 저감하는 방안이 연구되어 왔다. On the other hand, in the cable 30, the vibration is generally generated by wind and rain, such as buffing, vortex vibration, galloping and wake galloping by the main column 10 or the adjacent cable 30, Since vibration reduces the lifetime of the cable-stayed bridge 1, a method of appropriately reducing this vibration has been studied.
케이블(30)에서 발생되는 진동을 저감하는 방법으로는 공기역학적 방법, 보조케이블에 의한 진동제어방법 그리고 감쇠장치를 이용한 진동제어방법 등이 있다. As a method of reducing vibration generated in the cable 30, there are an aerodynamic method, a vibration control method using an auxiliary cable, and a vibration control method using an attenuation device.
공기역학적 방법은 케이블(30)의 표면에 helical fillet, dimple, axial stripe 등의 형상을 가진 돌출부를 형성하여 케이블(30) 주위를 유동하는 유체의 공기역학적 특성을 변화시켜주는 방법이다. 이러한 돌출부를 통해서 진동을 저감하고자 하는 경우에는, 반드시 실물 풍동실험을 거쳐 그 진동의 저감 여부를 확인해야하는 불편함이 있다. Aerodynamic method is a method of changing the aerodynamic characteristics of the fluid flowing around the cable 30 by forming a protrusion having a shape of helical fillet, dimple, axial stripe, etc. on the surface of the cable (30). When the vibration is to be reduced through such a protruding portion, there is an inconvenience in that it is necessary to confirm whether or not the vibration is reduced through a real wind tunnel test.
보조 케이블에 의한 진동 제어 방법은, 케이블(30)들을 서로 연결함으로써 케이블(30)들의 진동장을 감소시키고 이에 따라 고유진동수를 높일 뿐만 아니라 부가적으로 감쇠의 효과도 가지는 방법이다. 이와 같이 고유진동수가 변화하게 되면 케이블(30)들의 공진을 막을 수 있고 바람에 의한 진동시 임계 풍속을 증가시킬 수 있어서 진동제어방법으로 효과적이다. 그러나, 이 방법은 유지관리에 신경을 써야 하며 교량의 미관을 해칠 수 있다는 단점이 있다. The vibration control method by the auxiliary cable is a method of reducing the vibration field of the cables 30 by connecting the cables 30 to each other, thereby increasing the natural frequency and additionally having the effect of attenuation. When the natural frequency is changed in this way, the resonance of the cables 30 can be prevented and the critical wind speed can be increased during vibration caused by wind, which is effective as a vibration control method. However, this method has the disadvantage of paying attention to maintenance and damaging the beauty of the bridge.
감쇠장치를 이용한 진동제어방법은 케이블(30)에 감쇠장치(40)를 설치하여 그 케이블에서 발생하는 진동을 저감하는 방법으로서 그 진동제어 성능이 우수하여 최근 들어 각광받고 있다. 감쇠장치(40)로는 점성 댐퍼, 점탄성 댐퍼, 마찰 댐퍼, 탄소성 댐퍼 등의 수동 감쇠장치가 일반적으로 사용되며, 그 감쇠장치의 위치에 따라 외부 댐퍼와 내부 댐퍼로 구별된다. 그리고, 감쇠장치(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 각 케이블(30)과 교량 상판(20) 사이에 설치되며, 감쇠장치(30)의 구성 및 기능은 대한민국 공개특허 제2004-15461 또는 대한민국 공개특허 제2005-24605호 등에서와 같이 이미 널리 알려져 있다. Vibration control method using the damping device is a method for reducing the vibration generated in the cable 30 by installing the damping device 40 in the cable 30, the vibration control performance is excellent in recent years. As the damping device 40, passive damping devices such as viscous dampers, viscoelastic dampers, friction dampers, and carbonaceous dampers are generally used. The damping device 40 is classified into an external damper and an internal damper according to the position of the damping device. And, the damping device 40 is installed between each cable 30 and the bridge top plate 20, as shown in Figure 1, the configuration and function of the damping device 30 is Korean Patent Publication No. 2004-15461 or Korea It is already widely known as in the Patent Publication No. 2005-24605 et al.
한편, 상술한 바와 같이 구성된 사장교(1)에 있어서는, 미관상의 문제로 인해 각 감쇠장치(40)가 각 케이블(30) 타단부쪽에 설치되어 있으나, 각 케이블(30)에 발생하는 진동의 진폭은 그 케이블(30)의 중앙부에서 가장 크게 발생하고 그 케이블(30)의 단부로 갈수록 작아지기 때문에, 종래의 감쇠장치는 그 각 케이블의 진동을 저감하는데 충분히 효과적이 못했다. 특히, 최근 들어 사장교(1)가 대형화됨에 따라 그 사장교의 케이블(30)의 길이가 증가하게 되고 이에 따라 충분한 진동저감 능력을 발휘하는 감쇠장치(40)를 각 케이블(30)의 타단부쪽에 설치하는 것이 구조적으로 더욱 어렵게 되었다.On the other hand, in the cable-stayed bridge 1 configured as described above, although each attenuation device 40 is provided on the other end of each cable 30 due to aesthetic problems, the amplitude of vibration generated in each cable 30 is Since the greatest occurrence occurs at the center of the cable 30 and becomes smaller toward the end of the cable 30, the conventional damping device has not been sufficiently effective in reducing the vibration of each cable. In particular, in recent years, as the cable-stayed bridge 1 is enlarged in size, the length of the cable 30 of the cable-stayed bridge increases, and thus, a damping device 40 that exhibits sufficient vibration reduction capability is installed at the other end of each cable 30. It is structurally more difficult to do.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 사장교의 미관을 해치지 않으면서 그 사장교의 케이블에 발생하는 진동을 효과적으로 저감할 수 있는 사장교 케이블의 진동저감유니트를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a vibration reduction unit of a cable-stayed bridge cable that can effectively reduce the vibration generated in the cable of the cable-stayed bridge without harming the aesthetics of the cable-stayed bridge. will be.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 사장교 케이블의 진동저감장치는 일단부가 사장교의 주탑에 고정되며 타단부가 상기 사장교의 교량 상판에 대해 유동 가능하도록 상기 교량 상판에 연결되는 케이블에 설치되어 외력에 의한 상기 케이블의 진동을 저감하기 위한 것으로서, 상기 케이블 및 교량 상판 중 어느 하나에 결합되며, 곡면 형상의 표면을 가지는 슬라이딩부재; 및 상기 케이블 및 교량 상판 중 다른 하나에 결합되며, 상기 슬라이딩부재의 표면과 접촉하는 곡면 형상의 접촉면을 가지며, 상기 슬라이딩부재의 표면과 상기 접촉면 사이에서 마찰력이 발생하도록 상기 슬라이딩부재와 상대 슬라이딩 가능하게 배치되는 베이스부재;를 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the vibration reducing device of the cable-stayed bridge according to the present invention is installed on the cable connected to the bridge top plate so that one end is fixed to the main tower of the cable-stayed bridge and the other end is movable to the bridge top plate of the cable-stayed bridge. In order to reduce the vibration of the cable by: a sliding member coupled to any one of the cable and the bridge deck, the surface having a curved surface; And a curved contact surface coupled to the other one of the cable and the bridge top plate, the curved contact surface being in contact with the surface of the sliding member, and being capable of relative sliding with the sliding member to generate a friction force between the surface of the sliding member and the contact surface. And a base member disposed thereon.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 외력에 의한 케이블의 유동시에 슬라이딩부재와 베이스부재가 상대 슬라이딩하게 되어, 마찰력 및 복원력이 발생하게 되므로, 종래에 비해 케이블의 진동을 효과적으로 저감할 수 있게 된다. According to the present invention having the above-described configuration, the sliding member and the base member is relatively sliding during the flow of the cable by the external force, so that the friction force and the restoring force are generated, it is possible to effectively reduce the vibration of the cable compared with the conventional.
또한, 종래와 달리 감쇠장치가 필요 없게 되며 나아가 진동저감장치가 앵커 의 수용부에 배치되어 외부로 노출되지 않으므로, 사장교의 미관을 해치지 않게 된다. In addition, unlike the prior art, the damping device is not required, and furthermore, since the vibration reducing device is disposed in the accommodation portion of the anchor and is not exposed to the outside, it does not harm the aesthetics of the cable-stayed bridge.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사장교 케이블의 진동저감장치의 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 진동저감장치의 개략적인 분리사시도이다.Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the vibration reducing device of the cable-stayed bridge cable according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a schematic separated perspective view of the vibration reducing device shown in FIG.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 사장교 케이블의 진동저감유니트(100)는 사장교(1)에 설치되어 외력에 의하여 사장교의 케이블(30)에서 발생되는 진동을 저감한다. 사장교(1)는 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 하나 이상의 주탑(10)과, 각 주탑(10)을 지지하며 지중에 박혀있는 교각(11)과, 주탑(10)의 길이방향과 수직하게 배치되는 교량 상판(20)과, 각각의 일단부가 주탑(10)에 고정되며 각각의 타단부가 교량 상판(20)에 연결되는 다수의 케이블(30)을 구비한다. 교량 상판(20)은 상판 본체(21)와, 상판 본체(21)에 고정되는 다수의 앵커(22)를 구비한다. 각 케이블(30)의 타단부에는 소켓 또는 앵커헤드(31)가 결합되어 있으며, 소켓 또는 앵커헤드(31)는 앵커의 내부에 형성된 수용부(221)에 배치된다. 그리고, 각 케이블(30)은 각 수용부(221) 내에서 케이블(30)의 길이방향과 직교하는 방향으로 유동 가능하게 설치된다.  2 and 3, the vibration reduction unit 100 of the cable stayed bridge of the present embodiment is installed in the cable stayed bridge (1) to reduce the vibration generated in the cable 30 of the cable stayed bridge by the external force. The cable-stayed bridge (1), as described in the prior art, is disposed perpendicular to the longitudinal direction of the one or more pylons (10), the piers (11) embedded in the ground supporting each of the pylons (10), The bridge top plate 20 and a plurality of cables 30, one end of each of which is fixed to the main tower 10 and the other end of the bridge top plate 20, are connected. The bridge top plate 20 includes an upper plate main body 21 and a plurality of anchors 22 fixed to the upper plate main body 21. The other end of each cable 30 is coupled to the socket or anchor head 31, the socket or anchor head 31 is disposed in the receiving portion 221 formed inside the anchor. In addition, each cable 30 is provided to be movable in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the cable 30 in each receiving portion 221.
사장교 케이블의 진동저감장치(100)는 앵커의 수용부(221)에 설치되는 것으로서, 슬라이딩부재(40)와, 매개부재(50)와, 베이스부재(60)를 구비한다.The vibration reducing device 100 of the cable-stayed bridge is installed in the accommodation portion 221 of the anchor, and includes a sliding member 40, an intermediate member 50, and a base member 60.
슬라이딩부재(40)는 복수 구비되며, 특히 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 4개 구비되어 있다. 각 슬라이딩부재(40)의 표면은 곡면 형상으로 형성되어 있다. 슬라이딩부재는 테프론 계열의 소재, 예를 들어 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 슬라이딩부재는 금속성 소재로 이루어진 본체와, 본체의 표면에 코팅된 테프론 계열의 코팅을 가지도록 구성할 수도 있다.The sliding member 40 is provided in plurality, in particular, as shown in Figure 3 is provided with four. The surface of each sliding member 40 is formed in a curved shape. The sliding member is preferably formed of a Teflon-based material, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE). On the other hand, the sliding member may be configured to have a body made of a metallic material, and a Teflon-based coating coated on the surface of the body.
매개부재(50)는 전체적으로 판 형상으로 이루어져 있다. 매개부재(50)에는 케이블(30)이 삽입되는 삽입공(51)이 형성되어 있다. 그리고, 매개부재(50)에는 4개의 슬라이딩부재(40)가 삽입공으로부터 동일한 거리만큼 이격되게 고정되어 있어서, 4개의 슬라이딩부재(40)는 전체적으로 삽입공(51)을 중심으로 방사형으로 배치된다. 매개부재(50)는 케이블(30)의 타단부, 특히 앵커헤드(31)에 고정되어 있다.The intermediate member 50 is formed in a plate shape as a whole. The intermediate member 50 is formed with an insertion hole 51 into which the cable 30 is inserted. In addition, since the four sliding members 40 are fixed to the intermediate member 50 by the same distance from the insertion hole, the four sliding members 40 are disposed radially around the insertion hole 51 as a whole. The intermediate member 50 is fixed to the other end of the cable 30, in particular to the anchor head 31.
베이스부재(60)는 교량 상판(20), 특히 교량 상판의 앵커(22)에 고정된다. 베이스부재(60)에도 케이블(30)이 삽입되는 삽입공(61)이 형성되어 있다. 삽입공(61)은 매개부재의 삽입공(51)과 동축적으로 배치된다. 베이스부재(60)에는 슬라이딩부재(40)의 개수에 대응되게 4개의 접촉면(62)이 형성되어 있다. 각 접촉면(62)은 곡면 형상으로 이루어진다. 각 접촉면(62)은 열호(劣弧) 형상으로 이루어지며, 각 접촉면(62)의 곡률중심은 슬라이딩부재쪽에 배치되어 있어서, 각 접촉면(62)은 오목한 형상을 가지게 된다. 각 접촉면(62)에는 각 슬라이딩부재의 표면이 접촉한다. 베이스부재는 금속성 소재, 예를 들어 스테인레스나 크롬 등으로 이루어지는 것이 바람직하다. The base member 60 is fixed to the bridge top plate 20, in particular the anchor 22 of the bridge top plate. In the base member 60, an insertion hole 61 into which the cable 30 is inserted is formed. The insertion hole 61 is disposed coaxially with the insertion hole 51 of the intermediate member. Four contact surfaces 62 are formed in the base member 60 to correspond to the number of sliding members 40. Each contact surface 62 has a curved shape. Each contact surface 62 is formed in a columnar shape, and the center of curvature of each contact surface 62 is arranged on the sliding member side, so that each contact surface 62 has a concave shape. Each contact surface 62 is in contact with the surface of each sliding member. The base member is preferably made of a metallic material, for example, stainless steel or chromium.
그리고, 슬라이딩부재(40) 및 베이스부재(60)의 소재는 슬라이딩부재(40) 및 베이스부재(60)의 상대 슬라이딩시 발생되는 마찰력의 크기, 특히 마찰계수를 좌우하는 주요 파라미터이므로, 슬라이딩부재(40) 및 베이스부재(60)의 소재를 적절하게 선택하여 케이블의 진동을 감쇠시키는 감쇠력이 효과적으로 발생하도록 해야 한다. 앞서 설명한 바와 같이 슬라이딩부재(40) 및 베이스부재(60)가 각각 PTFE 및 스테리인레스로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, since the materials of the sliding member 40 and the base member 60 are the main parameters that influence the magnitude of the frictional force generated during the relative sliding of the sliding member 40 and the base member 60, in particular, the coefficient of friction, the sliding member ( 40) and the material of the base member 60 should be appropriately selected so that the damping force for damping the vibration of the cable is effectively generated. As described above, the sliding member 40 and the base member 60 are preferably made of PTFE and stainless steel, respectively.
상술한 바와 같이 구성된 사장교 케이블의 진동저감장치(100)에 있어서, 외력, 예를 들어 바람에 의해 케이블(30)에 진동이 발생하게 되면, 발생된 진동은 앵커(31)로 전달되어 케이블의 타단부가 케이블이 길이방향과 교차하는 방향으로 유동하게 되므로, 케이블(30)의 타단부와 앵커(22) 사이에 상대변위가 발생하게 된다. 이와 같이 케이블(30)이 유동하게 되면, 슬라이딩부재(40)와 베이스부재(60)가 상대 슬라이딩하게 되므로, 슬라이딩부재(40)의 표면과 접촉면(62) 사이에서 마찰력이 발생하게 된다. 또한, 슬라이딩부재(40)는 접촉면(62)의 곡률을 따라 진자운동을 하게 되므로, 슬라이딩부재(40)를 원위치시키려는 복원력도 발생하게 된다. 이와 같이, 본 실시예에서는 마찰력 및 복원력에 의해 케이블(30)의 진동이 저감되므로, 종래에 비해 케이블의 진동을 효과적으로 저감할 수 있게 된다. 즉, 마찰력에 의하여 진동을 감쇠시킬 수 있으며 복원력에 의하여 케이블의 진동 주기를 조절할 수 있다. 특히, 마찰력에 의해 케이블(30)의 진동이 감쇠되게 되면, 종래 기술에서 설명한 바와 같이 감쇠장치를 설치할 필요가 없게 되어, 종래 기술에서 설명한 미관 문제를 해결할 수 있게 된다. In the vibration reducing device 100 of the cable-stayed bridge cable configured as described above, when vibration is generated in the cable 30 by an external force, for example, wind, the generated vibration is transmitted to the anchor 31 and the other part of the cable. Since the end flows in the direction in which the cable crosses the longitudinal direction, a relative displacement occurs between the other end of the cable 30 and the anchor 22. When the cable 30 flows as described above, the sliding member 40 and the base member 60 are relatively sliding, so that frictional force is generated between the surface of the sliding member 40 and the contact surface 62. In addition, since the sliding member 40 pendulum moves along the curvature of the contact surface 62, a restoring force for repositioning the sliding member 40 is also generated. As described above, in the present embodiment, since the vibration of the cable 30 is reduced by the frictional force and the restoring force, the vibration of the cable can be effectively reduced as compared with the related art. That is, the vibration can be attenuated by the friction force and the vibration period of the cable can be adjusted by the restoring force. In particular, when the vibration of the cable 30 is attenuated by friction, it is not necessary to install the damping device as described in the prior art, thereby solving the aesthetic problem described in the prior art.
그리고, 슬라이딩부재(40)와 베이스부재(60)의 마찰계수 및 접촉면(62)의 곡 률반경을 변경함으로써, 케이블(30)의 유동시 발생되는 마찰력 및 복원력을 조절할 수 있게 되므로, 결과적으로 케이블(30)의 주기 및 케이블(30)의 진동을 저감시키는 감쇠력을 조절할 수 있게 된다. 따라서, 슬라이딩부재(40) 및 베이스부재(60)의 형상 및 재질 변경을 통하여 케이블(30)의 진동 저감 성능을 조절할 수 있게 된다. And, by changing the friction coefficient of the sliding member 40 and the base member 60 and the radius of curvature of the contact surface 62, it is possible to adjust the friction and restoring force generated during the flow of the cable 30, consequently the cable The period of 30 and the damping force for reducing the vibration of the cable 30 can be adjusted. Therefore, the vibration reduction performance of the cable 30 can be adjusted by changing the shape and material of the sliding member 40 and the base member 60.
한편, 본 실시예의 사장교 케이블의 진동저감장치(100)의 진동 저감 성능을 평가하고자, 서해대교의 케이블 중 가장 긴 케이블을 평가 대상 케이블로 선정하여 본 실시예의 진동저감장치(100)의 진동 저감 성능을 평가하였다. On the other hand, in order to evaluate the vibration reduction performance of the vibration reducing device 100 of the cable-stayed bridge cable of the present embodiment, the longest cable among the cables of the West Sea Bridge is selected as the evaluation target cable, and the vibration reduction performance of the vibration reduction device 100 of this embodiment is selected. Was evaluated.
먼저, 서해대교의 가장 긴 케이블(30)의 길이는 246.85m이고, 케이블의 단위 길이당 질량은 125.3㎏/m이며, 케이블의 직경은 0.28m이며, 초기 장력은 6261kN인 것으로 설정하였다. 또한, 케이블(30)에 인가되는 외력은 다양하게 설정될 수 있으나, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 무작위로 발생되는 것으로 설정하였다. 여기서, 도 4에 도시된 외력은 narrow band random excitation으로써 무작위로 만들어진 풍하중의 하나이다. 그리고, 베이스부재의 접촉면의 곡률반경을 3.22m 또는 5.03m로 변경하고 베이스부재 및 슬라이딩부재의 소재를 변화시켜 슬라이딩부재(40)의 표면 및 접촉면(62)의 마찰계수를 0.1, 1 또는 5로 변경함으로써, 6가지 형태의 진동저감장치(100)를 구성하였다. First, the length of the longest cable 30 of the West Sea Bridge was set to 246.85 m, the mass per unit length of the cable was 125.3 kg / m, the diameter of the cable was 0.28 m, and the initial tension was 6261 kN. In addition, the external force applied to the cable 30 can be set in various ways, as shown in Figure 4 it was set to be randomly generated. Here, the external force shown in FIG. 4 is one of wind loads randomly generated by narrow band random excitation. Then, the radius of curvature of the contact surface of the base member is changed to 3.22 m or 5.03 m and the material of the base member and the sliding member is changed so that the friction coefficient of the surface of the sliding member 40 and the contact surface 62 is 0.1, 1 or 5 By changing, the vibration reduction apparatus 100 of six forms was comprised.
상술한 바와 같이 시뮬레이션 조건을 설정한 후에, 각 진동저감장치(100)에 대하여 시뮬레이션을 수행하면, 도 6 내지 도 7에 도시된 그래프를 얻을 수 있게 된다. 또한, 종래의 감쇠장치와 본 발명의 진동저감장치의 성능을 비교하기 위해 서 종래의 감쇠장치에 대하여도 시뮬레이션을 수행하여 도 5를 얻었다. 그리고, 케이블(30)의 진동시에는 케이블의 중앙부분에서 변위가 크게 발생하므로, 도 5 내지 도 7에는 케이블(30)의 중앙부분의 변위의 시간 흐름에 대한 그래프가 도시되어 있다.After setting the simulation conditions as described above, if the simulation is performed for each vibration reduction device 100, it is possible to obtain the graph shown in Figs. In addition, in order to compare the performance of the conventional damping device and the vibration reducing device of the present invention, a simulation was also performed on the conventional damping device to obtain FIG. 5. In addition, since a large displacement occurs in the central portion of the cable when the cable 30 vibrates, FIGS. 5 to 7 illustrate graphs of a time flow of the displacement of the central portion of the cable 30.
도 5에는, 본 실시예의 진동저감장치(100)가 없는 경우, 종래 기술에서 설명한 감쇠장치가 설치된 경우 및 접촉면(62)의 곡률반경이 3.22m이고 마찰계수가 0.1인 진동저감장치가 설치된 경우 각각에 있어서 케이블(30)의 중간 부분의 시간 흐름에 대한 변위가 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 본 실시예의 진동저감장치(100)가 설치된 경우에는 다른 경우에 비해서 케이블의 변위가 더 줄어들게 됨을 확인할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 진동저감장치(100)는 종래의 감쇠장치에 비해서 진동 저감 성능이 우수함을 알 수 있다. In FIG. 5, there is no vibration reduction device 100 of the present embodiment, when the damping device described in the prior art is installed, and when the vibration reduction device having a radius of curvature of the contact surface 62 is 3.22 m and the coefficient of friction is 0.1, respectively. The displacement with respect to the time flow of the middle portion of the cable 30 is shown. Referring to Figure 5, when the vibration reduction device 100 of the present embodiment it can be seen that the displacement of the cable is further reduced compared to other cases. Therefore, it can be seen that the vibration reduction device 100 of the present embodiment is superior in vibration reduction performance as compared with the conventional damping device.
한편, 도 6 내지 도 7에는, 6가지 형태의 진동저감장치(100) 각각에 있어서 케이블의 중간 부분의 시간 흐름에 대한 변위가 도시되어 있다. 도 6에는 접촉면(62)의 곡률반경이 3.22m이며 마찰계수가 0.1, 1 또는 5인 3가지 형태의 진동저감장치(100)에 대한 결과 그래프가 되어 있으며, 도 7에는 접촉면(62)의 곡률반경이 5.02m이고 마찰계수가 0.1, 1 및 5인 3가지 형태의 진동저감장치(100)에 대한 결과 그래프가 도시되어 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 접촉면(62)의 반경이 증가할수록 케이블(30)의 변위가 감소하며, 마찰계수가 증가할수록 케이블(30)의 변위가 증가함을 확인할 수 있다. 따라서, 접촉면(62)의 반경 및 마찰계수를 조절함으로써 케이블(30)의 감쇠 정도를 제어할 수 있게 된다. 6 to 7 show displacements with respect to the time flow of the middle portion of the cable in each of the six types of vibration reduction devices 100. 6 shows a result graph of three types of vibration reduction devices 100 having a radius of curvature of the contact surface 62 of 3.22 m and a coefficient of friction of 0.1, 1 or 5, and FIG. 7 shows a curvature of the contact surface 62. A graph of the results for three types of vibration reduction devices 100 with a radius of 5.02 m and coefficients of friction of 0.1, 1 and 5 is shown. 6 and 7, as the radius of the contact surface 62 increases, the displacement of the cable 30 decreases, and as the friction coefficient increases, the displacement of the cable 30 increases. Therefore, the degree of attenuation of the cable 30 can be controlled by adjusting the radius and friction coefficient of the contact surface 62.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. As mentioned above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious.
예컨대, 본 실시예에서는 슬라이딩부재가 매개부재를 매개로 앵커헤드에 결합되며 베이스부재가 앵커에 결합되도록 구성되어 있으나, 슬라이딩부재가 매개부재를 매개로 앵커에 그리고 베이스부재가 앵커헤드에 결합되도록 구성할 수도 있다. 또한, 슬라이딩부재가 매개부재 없이 앵커헤드 또는 앵커에 결합되도록 구성할 수도 있다. For example, in the present embodiment, the sliding member is coupled to the anchor head via the intermediate member and the base member is configured to be coupled to the anchor, but the sliding member is configured to be coupled to the anchor and the base member to the anchor head via the intermediate member. You may. In addition, the sliding member may be configured to be coupled to the anchor head or anchor without an intermediate member.
또한, 본 실시예에서는 슬라이딩부재가 4개 구비되는 것으로 구성되어 있으나, 슬라이딩부재의 개수가 반드시 4개로 한정되는 것은 아니며 3개 이상이기만 하면 된다. In addition, the present embodiment is configured to include four sliding members, but the number of the sliding members is not necessarily limited to four, but only three or more.
도 1은 종래의 일례에 따른 사장교 케이블의 진동저감장치의 개략적인 도면이다. 1 is a schematic diagram of a vibration reduction device of a cable-stayed bridge cable according to a conventional example.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사장교 케이블의 진동저감장치의 개략적인 단면도이다. 2 is a schematic cross-sectional view of a vibration reducing device of a cable-stayed bridge cable according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 진동저감장치의 개략적인 분리사시도이다.3 is a schematic exploded perspective view of the vibration reduction device shown in FIG.
도 4는 케이블에 인가되는 외력의 시간 흐름에 따른 그래프이다. 4 is a graph over time of the external force applied to the cable.
도 5는 종래의 감쇠장치와 도 2에 도시된 진동저감장치 각각의 진동 저감 성능을 평가하여 얻어진 그래프이다. 5 is a graph obtained by evaluating the vibration reduction performance of each of the conventional damping device and the vibration reducing device shown in FIG.
도 6 및 도 7은 도 2에 도시된 진동저감장치를 이용하여 서해대교의 케이블에 대한 진동 저감 성능을 평가함으로써 얻어진 그래프이다.6 and 7 are graphs obtained by evaluating the vibration reduction performance of the cable of the West Sea Bridge using the vibration reduction device shown in FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1...사장교 10...주탑1 ... cable-stayed bridge 10 ... pylon
11...교각 20...교량 상판11 Bridges 20 Bridges
21...상판 본체 22...앵커21.Top plate body 22.Anchor
30...케이블 31...앵커헤드30.Cable 31.Anchor head
40...슬라이딩부재 50...매개부재40 ... Sliding member 50 ... Intermediate member
51,61...삽입공 60...베이스부재51, 61 Insert hole 60 Base member
62...접촉면 100...사장교 케이블의 진동저감장치62. Contact surface 100. Vibration reduction device for cable-stayed bridge

Claims (3)

  1. 일단부가 사장교의 주탑에 고정되며 타단부가 상기 사장교의 교량 상판에 대해 유동 가능하도록 상기 교량 상판에 연결되는 케이블에 설치되어 외력에 의한 상기 케이블의 진동을 저감하기 위한 것으로서, One end is fixed to the main tower of the cable-stayed bridge and the other end is installed on the cable connected to the bridge top plate to be able to flow with respect to the bridge top plate of the cable-stayed bridge to reduce the vibration of the cable by the external force,
    상기 케이블 및 교량 상판 중 어느 하나에 결합되며, 곡면 형상의 표면을 가지는 슬라이딩부재; 및 A sliding member coupled to any one of the cable and the bridge top plate, the sliding member having a curved surface; And
    상기 케이블 및 교량 상판 중 다른 하나에 결합되며, 상기 슬라이딩부재의 표면과 접촉하는 곡면 형상의 접촉면을 가지며, 상기 슬라이딩부재의 표면과 상기 접촉면 사이에서 마찰력이 발생하도록 상기 슬라이딩부재와 상대 슬라이딩 가능하게 배치되는 베이스부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 사장교 케이블의 진동저감장치.It is coupled to the other one of the cable and the bridge top plate, has a curved contact surface in contact with the surface of the sliding member, arranged to be relative sliding with the sliding member so as to generate a friction force between the surface of the sliding member and the contact surface Vibration reduction device of the cable-stayed bridge characterized in that it comprises a base member.
  2. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 슬라이딩부재는 적어도 3개 구비되며, The sliding member is provided with at least three,
    상기 베이스부재는 상기 각 슬라이딩부재에 대응되도록 상기 접촉면을 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 사장교 케이블의 진동저감장치. And the base member includes a plurality of contact surfaces to correspond to the sliding members.
  3. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 접촉면은 각각 열호(劣弧) 형상으로 이루어지며, The contact surface is each made of a thermal arc (劣 弧) shape,
    상기 접촉면의 곡률중심은 상기 슬라이딩부재쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 사장교 케이블의 진동저감장치. The center of curvature of the contact surface is vibration reduction device of the cable-stayed bridge, characterized in that disposed on the sliding member side.
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