KR102021085B1 - 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진 발생시의 교량 상판에 작용하는 변형을 감지하여 교량을 통과하는 차량과 원거리의 관리자에게 교량 상판의 변형을 알려주며, 교량 상판의 변형이 일정 범위를 벗어나는 경우 교량의 진입로를 차단하여 차량을 통제할 수 있는 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치는, 앵커볼트에 의해 교량 상판의 저부에 고정되는 상부패드와, 교각의 상면에 상기 상부패드와 대응되도록 앵커볼트에 의해 고정되는 하부패드와, 그 사이에 개재되는 완충패드로 구성되되, 상부패드의 저면에 부착되어 진동에 따른 기울기 각도를 감지하는 자이로스코프 센서로 된 제1감지기, 하부패드의 상면에 x축과 y축으로 각각 부착되어 축의 이동량을 감지하는 마이크로미터로 된 제2감지기, 및 상하부 패드의 일측면에 부착되어 상하 압축량을 감지하는 하이트 게이트로 된 제3감지기를 포함하여 이들 감지기의 감지신호를 실시간 모니터링하여 일정 변위를 벗어나는 교좌를 측정 확인 후 필요에 따라 교량을 통제하도록 구성된다.

Description

교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치{Laminated elastomeric bearing having ability of safety check-up for bridge}

본 발명은 교좌장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 교좌장치의 x,y,z 축 변위를 계측하여 각 교좌 및 전체 교량 변형 상태를 실시간 모니터링하여 안전 진단을 하고 이상 발생시 교량의 사용을 통제할 수 있도록 한 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치에 관한 것이다.

일반적으로, 교량은 일정간격으로 수직설치되는 교각들과, 이 교각들에 수평으로 얹혀지는 상판으로 구성되며, 이 상판과 교각 사이에는 교량 상판에서 전달되는 하중을 교각에 전달하고 자중에 의한 처짐, 콘크리트의 크리프 및 건조수축과 같은 교량 내부적 요인과 지진, 바람, 온도 변화와 같은 외부적 요인에 의한 교량 상판의 변화를 안전하게 적응시키는 교좌장치가 설치된다.

교량의 상판은 차량의 통행에 의한 동적 하중 및 주위온도의 변화에 따른 열팽창이 나타나게 되므로 교축방향 및 교축방향에 수직한 방향으로 변형이 일어나게 된다.

이러한 교량 상판의 변형은 차량의 통행 및 주위환경의 변화에 따라 통상 발생되는 것이나 그 허용한도 이상의 변형이 있는 경우 교량의 균열을 발생시키게 되므로 교량 상판의 변형량을 정기적으로 측정하여 허용한도와 비교하여 교량의 균열이 발생하기 전에 보수 및 보강을 하게 된다.

그러나, 이와 같은 교좌장치에 대한 안전진단은 현재 사람이 교량의 하부로 내려가 일일이 찾아다니며 육안으로 교좌의 이동을 확인하도록 되어 있어 정밀한 계측이 불가능할 뿐만 아니라 시간이 많이 소요되고 사고 위험이 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 각 교좌장치에 x,y,z 축으로 변위계측을 위한 센서들을 부착하고 교좌 이동량을 실시간을 측정하여 원격지에서 각 교좌 및 전체 교량 변형 상태를 모니터링하고 안전 진단을 하여 이상 발생시 교량의 사용을 통제할 수 있도록 한 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치는, 교량 상판의 저부에 고정되는 상부패드, 교각의 상면에 상기 상부패드와 대응되도록 고정되는 하부패드, 및 상기 상부패드와 하부패드의 사이에 개재되는 완충패드를 포함하여 구성되는 교좌장치에 있어서, 교좌장치에 부착되어 x,y,z 축에 대한 변위계측을 하기 위한 측정수단, 각 교좌 상태 및 교량 상판의 변위 방향과 형상을 모니터링하기 위한 스크린, 및 상기 측정수단의 측정 데이터를 근거로 하여 상기 스크린이 표시되도록 하고, 교량에 대한 안전 진단을 하여 교량의 진입로를 차단시키는 컨트롤러를 구비함을 특징으로 한다.

상기 측정수단은 상기 상부패드의 저면에 부착되어 교좌장치의 기울기 변화를 감지하는 제1감지기, 상기 하부패드의 상면에 부착되어 교좌장치의 x, y 축 방향으로의 이동 거리를 감지하는 제2감지기, 및 상기 상부패드와 하부패드의 일측면에 부착되어 교좌장치의 상하 압축을 감지하는 제3감지기로 이루어질 수 있다.

상기 측정수단은 또한, 교좌장치의 x,y,z 축에 대해 각각 설치되어 이동량을 측정하는 레이저센서로 이루어질 수 있다.

본 발명의 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치는, 실시간으로 각 교좌 별로 모니터링하여 일정 변위를 벗어나는 교좌를 측정 확인할 수 있으며, 필요에 따라서 교량 진입로를 차단하여 차량의 진입을 통제함으로써 인명과 재산을 보호할 수 있다.

그리고, 교좌장치의 x,y,z 축으로 센서를 부착하여 진동에 따른 기울어짐과 지진시 발생할 수 있는 이동을 감지하고, 지진의 진동이 수직방향일 경우 크기를 측정할 수 있도록 하므로써, 교량 상판에 생길 수 있는 가능한 모든 변형을 정밀 측정할 수 있는 교량 안전 진단에 대한 신뢰성을 향상할 수 있다.

도 1a-1b는 본 발명의 일실시예에 따른 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치를 나타내는 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 교좌장치에 변위계측을 위한 센서들이 설치된 상태를 나타내는 구성도,
도 3 내지 도 4b는 도 2 각 센서들의 작동상태를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치를 나타내는 전체 구성도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 1a-1b는 본 발명의 일실시예에 따른 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치의 전체 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 교좌장치에 변위계측을 위한 센서들의 설치 상태도이고, 도 3 내지 도 4b는 도 2 각 센서들의 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 1a 내지 도 4b를 참조하여 보면, 본 발명에 의한 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치(10)는, 교량(20)의 길이방향을 따라 교각(22)과 상판(24) 사이에 다수가 설치되는 동시에 교량(20)의 폭방향으로도 다수가 설치된다.

교좌장치(10)는 교량 상판(24)과 교각(22)의 사이에 설치되어 상판(24)을 지지하고 아울러 상판(24)의 변형(침하, 비틀림 등)을 감지하여 상판(24)의 차량 운전자에게 안전운전을 안내하는 한편 관리자에게 변형을 안내하고 상판(24)의 극심한 변형시 차량의 진입을 차단할 수 있는 것으로, 기초 구조물인 상하부 패드(12,14)와 그 사이에 개재된 완충패드(16)로 이루어지며, 상하부 패드(12,14)에는 교좌장치(10)의 변위계측을 위한 측정수단(30)이 부착되도록 구성된다.

측정수단(30)은 상부패드(12)의 저면에 부착되어 교좌장치(10)의 기울어짐을 측정하는 제1감지기(31), 하부패드(14)의 상면에 부착되어 교좌장치(10)의 이동을 측정하는 제2감지기(33), 및 상하부 패드(12,14)의 일측면에 부착되어 교좌장치(10)의 상하 압축을 측정하는 제3감지기(35)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 제1감지기(31)는 자이로스코프 센서(Gyroscope sensor)를 사용하며 교좌장치(10) 상부에 브라켓 등으로 고정 부착되게 된다. 이때, 자이로스코프 센서는 수평면을 기준으로 기울어진 각도를 측정할 수 있어, 교좌장치(10)의 기울기변화를 감지하게 된다.

제2감지기(33)는 마이크로미터(micrometer)를 사용하며 x축과 y축에 각각 브라켓으로 고정 부착되게 된다.

제3감지기(35)는 하이트 게이지(height gauge)를 사용하며 교좌장치(10) 하부에 설치되고 상부에 이를 감지할 수 있는 도그(dog)를 달아 측정하게 된다.

본 발명의 교좌장치(10)는 또한, 각 교좌장치(10)의 측정수단(30)으로부터 측정된 데이터를 전달받아 안전 진단을 하고 이상 발생시 교량을 차단하도록 제어하는 컨트롤러(40), 각 교좌 및 교량 전체 상태를 모니터링하기 위한 스크린(50), 및 교량 상판(22)의 변형이 심한 경우 이를 경고하기 위한 경광등(60)을 포함하여 구성된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 의한 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치(10)의 작용은 다음과 같다.

도 3에서와 같이, 교좌장치(10)의 상부패드(12)가 기울어지는 경우 상부패드(12)에 부착된 제1감지기(31)가 기울어진 정도(α)를 측정하게 되고, 제3감지기(36)가 상하 압축량을 측정하게 된다.

도 4a 및 4b에서와 같이, 교좌장치(10)가 x축 혹은 y축에 대해 이동이 생기면 교좌장치(10)의 하부패드(14)에 부착된 제2감지기(33)가 축의 이동량을 측정하게 된다.

이렇게 측정된 데이타는 실시간으로 원격지의 컨트롤러(40)로 전송되게 된다.

컨트롤러(40)는 실시간으로 전달되는 측정데이터를 스크린(50)에 표시하여 관리자가 각 교좌 및 교량 전체 상태를 실시간 모니터링할 수 있도록 한다. 이때, 측정데이터에는 x,y,z 축의 방향 정보가 포함되어 있어 교량(20)의 상판(22)이 어느 방향으로 어떻게 변형되었는지 진단 가능하게 된다.

일예로, 컨트롤러(40)는 교좌장치(10)들마다 부착된 제1 내지 제3감지기(31,33,35)에 의해 감지된 측정값들을 수치로 스크린(50)에 표시하여 관리자로 하여금 교좌장치(10)들의 기울어진 정도, 어느 방향으로 얼마큼 이동했는지를 한눈에 파악하게 할 수 있다.

컨트롤러(40)는 또한, 측정데이터로부터 교좌장치(10)의 변위가 일정범위를 벗어나는지 판단하여 일정범위를 벗어나면 교량을 사용하는 데 문제가 있다고 보고 경광등(60)을 점등시켜 차량 운전자에게 경고함과 아울러 차단기(미도시)를 작동시켜 교량(20) 진입을 차단하도록 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치의 전체 구성도로, 이는 도 1 구성과 동일하게 구성되되, 측정수단(30)으로 교좌장치(10)의 x,y,z 축에 대해 각각 설치되어 이동량을 측정하는 레이저센서(Laser sensor)(70)를 사용한다. 레이저 센서를 사용하면 더욱 정확한 거리정보와 형상 정보도 얻을 수 있다. 즉, 1/100㎜ 단위로 정밀하게 교좌장치(10)의 이동을 실시간 계측할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10 : 교좌장치 12 : 상부패드
14 : 하부패드 16 : 완충패드
20 : 교량 22 : 상판
24 : 교각 30 : 측정수단
31,33,35 : 감지기 40 : 컨트롤러
50 : 스크린 60 : 경광등
70 : 레이저센서

Claims (7)

1. 교량 상판의 저부에 고정되는 상부패드, 교각의 상면에 상기 상부패드와 대응되도록 고정되는 하부패드, 및 상기 상부패드와 하부패드의 사이에 개재되는 완충패드를 포함하여 구성되는 교좌장치에 있어서,
   교좌장치에 부착되어 x,y,z 축에 대한 변위계측을 하기 위한 측정수단;
   각 교좌 상태 및 교량 상판의 변위 방향과 형상을 모니터링하기 위한 스크린; 및
   상기 측정수단의 측정 데이터를 근거로 하여 상기 스크린이 표시되도록 하고, 교량에 대한 안전 진단을 하여 교량의 진입로를 차단시키는 컨트롤러를 구비하며,
   상기 측정수단은,
   상기 상부패드의 저면에 부착되어 교좌장치의 기울기 변화를 감지하는 제1감지기;
   상기 하부패드의 상면에 부착되어 교좌장치의 x와 y 축 방향으로의 이동 거리를 감지하는 제2감지기; 및
   상기 상부패드와 하부패드의 일측면에 부착되어 교좌장치의 상하 압축을 감지하는 제3감지기를 포함하며,
   상기 제2감지기는 교좌장치의 x축과 y축에 대해 각각 설치되는 마이크로미터이며,
   상기 제3감지기는 상기 하부패드의 일측에 설치되는 하이트 게이지와 이를 감지하는 상부패드의 일측에 설치되는 도그이며,
   상기 제1감지기는 자이로스코프 센서이고,
   상기 컨트롤러는 상기 측정수단에 의해 계측된 교좌의 x,y,z 축 변위를 상기 모니터에 수치로 표시하고, 제1감지기에서 감지된 기울기가 일정각도 이상 기울어지거나 제2감지기에서 감지된 축의 이동량이나 제3감지기에서 감지된 상하 압축량이 일정변위를 벗어나면 경광등과 차단기를 작동시켜 교량 통제를 제어하며,
   상기 측정수단은, 상기 교좌장치의 x,y,z 축에 대해 각각 설치되어 이동량을 측정하는 레이저센서를 더 포함하는 교량 안전진단 기능을 갖는 교좌장치.
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