Comparison of Aerodynamic Responses for Cable-Stayed Bridges during Construction with Temporary Stabilizing Measures

내풍케이블 배치에 따른 가설 중 사장교의 공기역학적 거동 비교

  • 조재영 (고려대학교 사회환경시스템공학과) ;
  • 김영민 ((주)대우건설 기술연구원 시험연구팀) ;
  • 이학은 (고려대학교 사회환경시스템공학과)
  • Received : 2006.09.15
  • Accepted : 2007.01.02
  • Published : 2007.04.27

Abstract

In this paper, we described the aeroelastic full-bridge model tests that were conducted to investigate the effect of alternative temporary stabilizing measures for thecable-stayed bridge during construction to ensure aerodynamic stability in the event of a typhoon or similar disasters. The effect of alternative temporary stabilizing measures was investigated through various configurations on two cable-stayed bridges with a main span of 475 m and 230 m, respectively. To investigate the bridge's aerodynamic behaviour and dynamic wind force during construction, the deflections at the end of the cantilever, the accelerations atthe top of the pylon and the moments at the lower part of the pylon were measured. As the result, the system with two sets of vertical cables per cantilever seemed to be the overall most effective solution, but the system with single vertical cable may also work. The combined system using the caisson support and vertical cables and the system with two sets of inclined cables per cantilever on the same anchor block may also be a solution. The inclined cables from the caisson to the girder were effective for some early stages of erecting the deck.

사장교 가설 시 태풍에도 내풍안정성을 확보할 수 있도록 내풍케이블 가설공법에 대한 심도 있는 실험을 수행하였다. 주경간이 각각 475m, 230m인 강합성 사장교에 대하여 가설단계별로 내풍케이블의 배치를 다양하게 적용하여 동적 풍하중이 가설 중 사장교에 미치는 영향을 전교모형실험을 통해 검토하였으며 이를 위해 풍속 별로 캔틸레버 단부의 정적 및 동적 변위, 주탑상부의 가속도 그리고 주탑 하단부의 교축방향 휨모멘트를 산정하였다. 연구 결과 캔틸레버 당 두 세트의 수직 내풍케이블이 가장 효과적인 제진대책임을 알 수 있었다. 캔틸레버 한 쪽 길이가 약 105m인 경우 한 세트의 수직 내풍케이블도 상당한 제진효과를 발휘하였으며 캔틸레버 길이가 200m 이상의 경우 수직케이블과 우물통 경사케이블이 조합된 경우와 캔틸레버 당 두 세트의 경사 내풍케이블도 좋은 제진방안으로 판단된다. 우물통 상단에 연결되는 경사케이블은 캔틸레버 단부 부근에 설치된 경우에만 어느 정도 제진효과가 나타났다.

Keywords

References

  1. 김호경, 조서경(2004a) 사장교 내풍케이블 설계를 위한 버페팅 해석, 대한토목학회논문집, 제24권, 제3A호, pp.517- 523
  2. 김호경, 조서경(2004b) 700m급 강사장교 주탑기초 설계를 위한 버페팅 해석, 대한토목학회논문집, 제24권, 제6A호, pp. 1275-1281
  3. 김영민, 김창환, 이학은(2003) 가설단계를 고려한 현수교의 풍동 실험, 한국풍공학회 학술발표논문집, pp.85-90
  4. 조재영, 심종한, 이학은, 권오훈(2006) 강 사장교 가설 중 임시 제진방법에 대한 풍동실험 연구, 한국강구조학회논문집, 제 18권, 제1호, pp.33-45
  5. Cobo del Arco, D. (2001) Improving the wind stability of suspension bridges during construction, J. Struct. Engrg. ASCE, 127(8), pp.860-875
  6. Ge, Y.J., Tanaka, H. (2000) Aerodynamic stability of long-span suspension bridges under erection, J. Struct. Engrg. ASCE, 126(12), pp.1404-1412 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2000)126:12(1404)
  7. Lee, H.E., et al. (2005) Full bridge model tests for Lot 1, Busan-Geoje Fixed Link, Korea, Korea University Research Center for Disaster Prevention Science and Technology
  8. Kimura, K., Nakamura, S., Tanaka, H. (1994) Buffeting analysis for cable-stayed bridges during construction in yawed wind, Cable-stayed and suspension bridges, pp.109-116
  9. Larsen, A. (1995) Prediction of Aeroelastic Stability of Suspension Bridges during Erection, Proceeding of 9th International Conference on Wind Engineering, New Delhi, pp.917-927
  10. Larsen, S. V. (2005) Full bridge model tests for Lot 2, Busan-Geoje Fixed Link, Korea, FORCE Technology, Division for Maritime Industry (DMI), Kgs. Lyn-gby, Denmark
  11. Tanaka, H. (1998) Aerodynamics of Long-span Bridges during Erection, In: Larsen, A., Esdah, S. (Ed-s.), Bridge Aerodynamics, Balkema, Rotterdam, pp. 119-127
  12. Zhang, X. (2004) Investigation on aerodynamic stability of long-span suspension bridges under erection, J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 92, pp. 1-8 https://doi.org/10.1016/j.jweia.2003.08.005
  13. Zhang, X., Sun, B., Xiang, H. (2005) Aerodynamic stability of cable-stayed bridges under erection, J. Zhejjang Univ. SCI., 6A(3), pp. 175-180 https://doi.org/10.1631/jzus.2005.A0175