KR101904077B1 - 교량받침 변형량 측정기 및 이를 이용한 측정방법 - Google Patents
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Abstract
교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 수직하중과 수평변위를 수용할 수 있는 탄성받침형 교량받침의 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 교량받침 변형량 측정기에 있어서, 일측에 스위치와 포인터 지시선을 구비하고 타측에는 레이저 발생원을 구비하는 레이저 포인터 조사기와, 이 레이저 포인터 조사기의 저면은 길이방향으로 슬라이드 돌기선이 형성되고,
상면에 상기 레이저 포인터 조사기의 돌기선을 받아들이는 다수개의 슬라이드홈이 길이방향으로 형성되고 전면과 후면에 일정간격으로 눈금이 새겨진 눈금자가 길이방향으로 설치된 프레임으로 이루어져, 상기 레이저 포인터 조사기가 프레임 상에서 슬라이딩 이동하면서 레이저를 조사하여 교량받침 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 구성이다.
상면에 상기 레이저 포인터 조사기의 돌기선을 받아들이는 다수개의 슬라이드홈이 길이방향으로 형성되고 전면과 후면에 일정간격으로 눈금이 새겨진 눈금자가 길이방향으로 설치된 프레임으로 이루어져, 상기 레이저 포인터 조사기가 프레임 상에서 슬라이딩 이동하면서 레이저를 조사하여 교량받침 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 구성이다.
Description
본 발명은 교량 정밀점검 및 정밀안전진단 시 측정하는 교량받침 변형량 측정 장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 교량받침 형식이 탄성 받침인 교량에서 적층 고무판의 전단변형량(상·하면 변형 차)을 측정하기 위한 장치 및 방법으로서, 적층고무판 하면과 상면의 상대변위를, 눈금자나 이동량 지시선 및 레이저 포인터를 이용하여 보다 정확하게 교량받침 변형량을 측정하기 위한 교량받침 변형량 측정기 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 일반적인 교량의 구조를 예시하는 도면이다. 도 1은 일반적인 교량(100)과 교량받침을 나타내는 사진, 도 2는 교량받침의 기능을 설명하는 측면도이다. 이들 도면을 참조하면, 일반적인 교량(100)은 차량 등의 하중을 직접 지지하는 상판(102)으로서의 상부구조물과, 이 상판(102)을 떠받치는 다수 개의 교대(104; Abutment)와 교각(106; Pier)으로 구성되어 있다. 이들 다수 개의 교대(104)와 교각(106)을 하부 구조물이라 한다. 상기 상부구조물과 하부구조물 사이에는 상부 구조물에 작용하는 하중을 하부로 전달할 수 있는 교량받침(120)이 설치된다. 본 발명은 이러한 교량받침(120)이 적층 고무판을 이용하는 탄성받침 형식의 교량에 한한다.
상기 교량 상부구조물은 계절적 온도변화, 즉 한랭한 지방에 설치된 콘크리트 교량의 경우, 동절기에는 -15℃, 하절기에는 +35℃에 따라 신장 및 수축이 발생되며, 이 때 교량받침이 고정되어 있으면 상부구조물에 변위 구속에 따른 응력(부재 내력)이 발생하므로, 1개 지점은 고정받침(122)을, 그 외 지점은 가동받침(124)으로 설치하여 온도변화에 따른 응력이 발생되지 않도록 대비한다.
따라서, 더욱 상세하게 도 2를 참조하여 설명하면, 교량 상부구조물은 고정점(고정단 교량받침 설치지점)에서의 신축장(Expansion Length)에 비례하여 수평변위가 발생하게 되며, 온도변화 외에도 교대(104)의 측방 유동 등 하부구조의 변위가 발생되는 경우에도 교량받침(120)에 수평변위가 발생하게 된다. 예를들면, 계절적 온도변화에 따라 교대(104)에 설치된 교량받침(120)의 신축량은 ΔL = α·ΔT·L 로 계산되며, 이 때 α는 열팽창계수로서 콘크리트 교(橋)의 경우 1.0 × 10- 5 이며, ΔT는 온도변화량, L은 신축장(고정점에서 측정받침까지의 거리)이다. 한 예로써, 신축장 70.0m인 경우 ΔL = 1.0 × 10-5 · 50℃ · 70,000 ㎜ = 35 ㎜의 수평변위가 발생하며, 하부구조는 지지층에 고정되므로 상부구조의 수평 변위는 상기 교량받침(120)의 변형(이동)으로 나타나게 된다.
상기 여러 개의 교량받침(120) 중 가동받침(122)은 수직력을 지지하고 수평 변위가 발생하게 되며, 이 때 수평변위는 적층 고무판의 전단변형으로 나타난다. 또 제품 규격(받침 크기, 허용 하중 등)에 따라 적정량의 허용 수 평변위를 갖는 부재로서, 만약 상기 교량받침(120)이 제 기능을 발휘하지 못하여 변위가 구속되거나, 설치시 오류 및 측방 유동 등 하부구조물의 변위 발생으로 인하여 변형량이 크게 발생하는 경우, 적층된 고무재의 손상 및 편심하중 작용에 의하여 상부구조물 및 하부구조물[교대(104)와 교각(106)]에 응력 집중이 발생하게 됨에 따라 국부적인 파괴가 발생하며 시간의 경과에 따라 손상이 진전된다. 이를 방치할 경우 필연적으로 대형 안전사고가 예상되는 것은 자명하다. 도 2에서 미설명 부호 107은 교량 코핑(Coping)이다.
따라서, 교량 점검에서 교량받침(120)의 이동량 측정 및 온도 변화에 의한 거동 분석은 매우 중요한 측정 항목이다. 정부 당국에서는 국민의 안전을 담보하기 위하여『시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법』을 제정하고 그 구체적인 내용을 규정한 하위법에서, 안전점검 및 정밀안전진단의 실시방법·절차를 마련한『안전점검 및 정밀안전진단 세부지침(2016년 12월)』에서 상기 교량받침(120)의 변형상태, 전단변형을 측정하여 검토하도록 강제 규정하고 있고, 또 정밀점검 및 정밀안전진단 시 전 개소에 대하여 측정하여야 한다고 명시하고 있다.
도 3은 일반적인 탄성받침 형식의 교량받침(120)을 나타낸 일부 절단 사시도이다. 이 교량받침(120)은 상부구조물인 상판(102)에 고정되는 강판인 상부판(112; Upper Plate)과 하부구조물인 교대(104) 또는 교각(106)에 고정되는 강판인 하부판(114; Lower Plate)과, 이들 상부판(112)과 하부판(114) 사이에 수직하중과 수평변위를 수용할 수 있는 고무판(130)이 적층된 구성을 보여준다. 물론 예시한 탄성받침 형식의 교량받침(120)은 이것에 한정되지 않고 단지 예시를 위한 것으로 교량의 특성 및 용도에 따라 다양한 형태가 있다. 부호 116은 상기 부재들을 체결하는 체결볼트이다.
도 4는 종래 기술에 따른 탄성 받침 이동량 측정 방법의 일예를 나타낸 설명사진이다. 이 종래의 방식은 별도의 측정 기구 없이 상부판(112)과 하부판(114) 사이에 설치된 적층 고무판(130)의 상대변위를 줄자(140) 또는 각도계(150)를 사용하여 고무판 상·하단의 수직도를 육안으로 측정하는 것으로서, 이는 측정자 개인에 따른 측정 오차가 발생하므로 변형량 측정 및 교량 거동 분석 시 정밀하지 않은 문제가 있다.
따라서 교량의 탄성받침 형식의 교량받침 변형량 측정 시에, 개인별-인위적인 측정 오차에서 오는 문제를 해결하고자 하는 것은 업계의 오랜 숙원사항이었고, 본 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 변형량 측정 부재에 레이저 포인터를 수직으로 설치하여 적층 고무판의 전단 변형량(상·하단의 변형량 차)을 보다 정확하게 측정하는 교량받침 변형량 측정기 및 이를 이용한 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 수직하중과 수평변위를 수용할 수 있는 탄성받침형 교량받침의 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 교량받침 변형량 측정기에 있어서, 일측에 스위치와 포인터 지시선을 구비하고 타측에는 레이저 발생원을 구비하는 레이저 포인터 조사기와, 이 레이저 포인터 조사기의 저면은 길이방향으로 슬라이드 돌기선이 형성되고,
상면에 상기 레이저 포인터 조사기의 돌기선을 받아들이는 다수개의 슬라이드홈이 길이방향으로 형성되고 전면과 후면에 일정간격으로 눈금이 새겨진 눈금자가 길이방향으로 설치된 프레임으로 이루어져, 상기 레이저 포인터 조사기가 프레임 상에서 슬라이딩 이동하면서 레이저를 조사하여 교량받침 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 구성이다.
또 본 발명의 교량받침 변형량 측정방법은, 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 수직하중과 수평변위를 수용할 수 있는 탄성받침형 교량받침의 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 교량받침 변형량 측정방법에 있어서, 측정하고자 하는 탄성받침 하부판 상에 레이저 포인터 조사기와 프레임으로 이루어진 측정기를 고무판 측에 밀착하면서 올려놓고, 레이저 포인터 조사기의 레이저 발생원의 레이저 포인터 위치를 프레임 끝단에 일치시키며 레이저 포인터 조사기의 포인터 지시선을 프레임의 눈금자의 영점(0점)에 일치시키는 세팅단계;
상기 레이저 포인터 조사기를 프레임 상에서 미끄럼 이동을 하면서 스위치를 작동하여 레이저 빔을 조사하는 단계;
조사된 레이저 포인터의 착점이 고무판 상단에 위치되는 포인터 지시점이 발생하였을 때 레이저 포인터 조사기가 상기 프레임 상으로부터 이동된 거리(X)를 읽는 단계;
상기 프레임의 영점(0점)으로부터 레이저 포인터 조사기의 포인터 지시선까지의 이동거리를 고무판의 변형량(X')으로 판단하는 단계; 로 이루어진다.
이와 같이 본 발명의 교량받침 변형량 측정기 및 이를 이용한 측정방법은 다음과 같은 효과가 있다.
1. 교량받침이 설치된 교량의 정밀점검 및 정밀안전진단에 있어서, 수직으로 설치된 레이저 포인터에 의하여 수직 정밀도가 높아지므로 교량받침의 전단 변형량을 정확하게 측정할 수 있다.
2. 교량의 거동 분석 및 상태평가를 정확하게 할 수 있으며, 부가적으로 제품 휴대 및 측정이 용이하여 점검자가 쉽게 사용할 수 있다.
3. 기존의 여러가지 교량받침 변형량 측정장치가 있었으나 원시적인 방식이었고 복잡한 장치여서 실제 적용율이 낮았으나, 휴대가 간편하고 사용이 매우 용이하여 현장에서 손쉽게 신속하게 변형량을 측정하는 방법이다.
도 1은 일반적인 교량과 교량받침을 나타내는 사진,
도 2는 교량받침의 기능을 설명하는 측면도,
도 3은 일반적인 탄성받침 형식의 교량받침을 나타낸 일부 절단 사시도,
도 4는 종래 기술에 따른 탄성 받침 이동량 측정 방법의 일예를 나타낸 설명사진,
도 5는 본 발명에 따른 측정기의 주요 얼개 및 작동원리를 설명하기 위한 설명도,
도 6은 본 발명에 따른 측정기의 주요 얼개를 확대하여 나타낸 분해사시도,
도 7은 본 발명에 따른 측정기의 작동을 설명하는 측면,
도 8은 본 발명에 따른 측정방법 순서를 나타내는 플로우챠트이다.
도 2는 교량받침의 기능을 설명하는 측면도,
도 3은 일반적인 탄성받침 형식의 교량받침을 나타낸 일부 절단 사시도,
도 4는 종래 기술에 따른 탄성 받침 이동량 측정 방법의 일예를 나타낸 설명사진,
도 5는 본 발명에 따른 측정기의 주요 얼개 및 작동원리를 설명하기 위한 설명도,
도 6은 본 발명에 따른 측정기의 주요 얼개를 확대하여 나타낸 분해사시도,
도 7은 본 발명에 따른 측정기의 작동을 설명하는 측면,
도 8은 본 발명에 따른 측정방법 순서를 나타내는 플로우챠트이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 교량받침 변형량 측정기 및 이를 이용한 측정방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 측정기의 주요 얼개 및 작동원리를 설명하기 위한 설명도, 도 6은 본 발명에 따른 측정기의 주요 얼개를 확대하여 나타낸 분해사시도이다. 이들 도면에서 부호 10은 레이저 포인터 조사기이다. 이 레이저 포인터 조사기(10)는 전체적으로 장방형을 이루며 일측에 스위치(12)와 포인터 지시선(14)을 구비하고 있고 타측에는 레이저 발생원(16)을 구비하고 있다. 상기 레이저 포인터 조사기(10)의 저면은 도 6에 나타낸 바와 같이, 길이방향으로 슬라이드 돌기선(18)이 형성되어 있다.
한편 부호 20은 프레임이다. 이 프레임(20)은 상면에 상기 레이저 포인터 조사기(10)의 돌기선(18)을 받아들이는 다수개의 슬라이드홈(22)이 길이방향으로 형성되어 있고, 전면과 후면, 즉 길이방향으로 일정간격의 눈금이 새겨진 눈금자(24)가 설치되어 있다. 이 눈금자(24) 중앙에는 영점(0점)이 위치하도록 형성하고 있는데 좌측은 플러스 위치 눈금, 우측에는 마이너스 위치 눈금이 새겨져 있다. 도시한 도면에서는 앞 뒤에 한쌍의 눈금자(24)를 설치하고 있으나 이는 선택적으로 응용할 수 있을 것이다.
그리고 레이저 포인터 조사기(10)의 레이저 발생원(16)의 레이저 포인터 위치가 프레임(20) 끝단과 일치할 때 상기 프레임(20)의 눈금자(24)의 중앙 영점(0점) 위치 레이저 포인터 조사기(10)의 포인터 지시선(14)이 일치되는 형상으로 형성되어 있다.
이러한 구성의 본 발명의 교량받침 변형량 측정기는, 레이저 포인터 조사기(10)가 프레임(20) 상에서 길이방향으로 미끄럼이 가능하다. 즉 상기 레이저 포인터 조사기(10)의 돌기선(18)이 프레임(20)에 형성된 슬라이드홈(22)에 끼워져서, 상기 레이저 포인터 조사기(10)에 조금이라도 인위적인 외력이 가해지면 상호간 수평을 유지한 상태에서 좌우로 슬라이드 이동이 가능하게 되어 위치 변화할 수 있게 되어 있다.
또 상기 레이저 포인터 조사기(10)의 일측에는 수직방향으로 레이저 발생원(16)이 설치되어 있으므로, 상기 스위치(12)를 누를 때마다 상기 레이저 포인터 조사기(10)와 프레임(20)에 대하여 수직으로 레이저빔이 발사된다.
도 7은 본 발명에 따른 측정기의 작동을 설명하는 측면도, 도 8은 본 발명에 따른 측정방법 순서를 나타내는 플로우챠트이다. 이들 도면을 참조하여 교량의 상부구조물인 상판(102)에 결합되는 상부판(112)과 하부구조물인 교대(104) 또는 교각(106))에 결합되는 하부판(114) 중간에 상부에서 전달되는 수직하중을 지지하고 상부구조의 변위를 수용할 수 있는 여러 겹으로 적층된 고무판(130)의 전단변형량(상·하면 변형 차)을 측정하는 방법을 설명한다.
먼저 본 발명의 레이저 포인터 조사기(10)와 프레임(20)으로 이루어진 측정기를, 고무판(130)의 하측면에 밀착하면서 측정하고자 하는 탄성받침 하부판(114) 상에 올려놓는 세팅작업을 완료한다. 이 때 레이저 포인터 조사기(10)의 포인터 지시선(14)은 프레임(20)의 영점(0점)과 일치된 상태이다. 이어서 상기 레이저 포인터 조사기(10)를 상기 프레임(20) 상에서 미끄럼 이동을 하면서 스위치(12)를 작동하여 레이저 빔을 조사한다. 이 때 조사된 레이저 포인터의 착점이 상기 고무판(130) 상단에 위치되도록 한다. 도 7에서 포인터 지시점이라고 표기한 부분이다. 프레임(20)의 끝단으로부터 레이저 포인터 조사기(10)에서 조사된 포인터 지시점까지의 이동거리 X는 프레임(20)의 영점으로부터 레이저 포인터 조사기(10)의 포인터 지시선(14)까지의 이동거리는 고무판(130)의 변형량 X'로 나타난다.
이와 같이 본 발명의 교량받침 변형량 측정기에 의하면, 상기 프레임(20) 끝단으로부터 포인터 지시점까지 이동한 이동거리를, 프레임(20) 상의 눈금자(24)의 영점으로부터 레이저 포인터 조사기(10)의 포인터 지시선(14)까지의 이동한 거리를 측정하여 고무판(130)의 변형량을 읽게 되어 보다 정확하고 용이하게 탄성받침형 교량받침의 전단변형량을 측정할 수 있다.
10: 레이저 포인터 조사기 12: 스위치
14: 포인터 지시선 16: 레이저 발생원
18: 슬라이드 돌기선 20: 프레임
22: 슬라이드홈 24: 눈금자
100: 교량 102: 상판
104: 교대 106: 교각
112: 상부판 114: 하부판
120: 교량받침 130: 고무판
140: 줄자 150: 각도계
14: 포인터 지시선 16: 레이저 발생원
18: 슬라이드 돌기선 20: 프레임
22: 슬라이드홈 24: 눈금자
100: 교량 102: 상판
104: 교대 106: 교각
112: 상부판 114: 하부판
120: 교량받침 130: 고무판
140: 줄자 150: 각도계
Claims (2)
- 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 수직하중과 수평변위를 수용할 수 있는 탄성받침형 교량받침의 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 교량받침 변형량 측정기에 있어서,
일측에 스위치(12)와 포인터 지시선(14)을 구비하고 타측에는 레이저 발생원(16)을 구비하는 레이저 포인터 조사기(10)와, 이 레이저 포인터 조사기(10)의 저면은 길이방향으로 슬라이드 돌기선(18)이 형성되고,
상면에 상기 레이저 포인터 조사기(10)의 돌기선(18)을 받아들이는 다수개의 슬라이드홈(22)이 길이방향으로 형성되고 전면과 후면에 일정간격으로 눈금이 새겨진 눈금자(24)가 길이방향으로 설치된 프레임(20)으로 이루어져 상기 레이저 포인터 조사기(10)가 프레임(20) 상에서 슬라이딩 이동하면서 레이저를 조사하여 교량받침 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 것을 특징으로 하는 교량받침 변형량 측정기.
- 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 수직하중과 수평변위를 수용할 수 있는 탄성받침형 교량받침의 적층 고무판의 전단변형량을 측정하는 교량받침 변형량 측정방법에 있어서,
측정하고자 하는 탄성받침 하부판 상에 레이저 포인터 조사기(10)와 프레임(20)으로 이루어진 측정기를 고무판 측에 밀착하면서 올려놓고, 레이저 포인터 조사기(10)의 레이저 발생원(16)의 레이저 포인터 위치를 프레임(20) 끝단에 일치시키며 레이저 포인터 조사기(10)의 포인터 지시선(14)을 프레임(20)의 눈금자(24)의 영점(0점)에 일치시키는 세팅단계;
상기 레이저 포인터 조사기(10)를 상기 프레임(20) 상에서 미끄럼 이동을 하면서 스위치(12)를 작동하여 레이저 빔을 조사하는 단계;
조사된 레이저 포인터의 착점이 고무판(130) 상단에 위치되는 포인터 지시점이 발생하였을 때 레이저 포인터 조사기(10)가 프레임(20) 상으로부터 이동된 거리(X)를 읽는 단계;
프레임(20)의 영점(0점)으로부터 레이저 포인터 조사기(10)의 포인터 지시선(14)까지의 이동거리를 고무판(130)의 변형량(X')으로 판단하는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교량받침 변형량 측정방법.
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KR1020180056426A KR101904077B1 (ko) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | 교량받침 변형량 측정기 및 이를 이용한 측정방법 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020180056426A KR101904077B1 (ko) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | 교량받침 변형량 측정기 및 이를 이용한 측정방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR101904077B1 true KR101904077B1 (ko) | 2018-11-21 |
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ID=64602298
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020180056426A KR101904077B1 (ko) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | 교량받침 변형량 측정기 및 이를 이용한 측정방법 |
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KR (1) | KR101904077B1 (ko) |
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