KR100761918B1 - 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교량의 상판을 지지하는 교각의 침하 또는 이에 따른 교량의 처짐을 감지하여, 안전진단을 할 수 있도록 한 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템은 교량의 상판(20)에 연결된 높이측정장치(30)와; 교각(10)에 구비된 지지대(40)와; 지지대(40)와 상판(20)의 간격을 측정하는 간격측정장치(50)와; 연산장치(60) 및 출력장치(70)로 구성되어, 구조가 간단하여 매우 저렴할 뿐 아니라, 상판(20)의 상하위치 변화와 교량의 침하상태를 실시간으로 측정하므로써, 상판(20)을 통과하는 차량에 의해 발생되는 진동이나 교량의 하중 등에 의해 발생되는 교각(10)의 침하 및 이에따른 교량처짐 또는 변형을 점검하여 교량의 안전을 도모할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 교량의 상판을 지지하는 교각의 침하 또는 이에 따른 교량의 처짐을 감지하여, 안전진단을 할 수 있도록 한 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 하천 등을 가로지르도록 설치되는 교량은 도 1에 도시한 바와 같이, 일정간격으로 입설되는 교각(10)과, 상기 교각(10)에 설치되는 상판(20)으로 구성되어 차량이나 사람이 상판(20)을 통행할 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 교각(10)은 하단이 지면에 매입되어, 상판(20)과 상판(20)을 통행하는 차량 등의 하중을 지면에 전달하여 상판(20)을 지지할 수 있도록 구성된다.
한편, 교각(10)은 주로 하단이 하천의 바닥 등과 같이, 매우 불안정한 지반에 설치되므로, 상판(20)을 통과하는 차량에 의해 발생되는 진동이나 교량의 하중 등에 의해 교각(10)이 침하되며 이에따라, 교량처짐이 발생되는 등의 문제점이 발생되었다.
따라서, 삼각측량법 또는 GPS를 이용한 측량법을 이용하여, 주기적으로 교각(10)의 침하 또는 상판(20)의 처짐 등을 측량하여 안전진단을 실시하고 있다.
그러나, 삼각측량법의 경우, 오차가 발생될 가능성이 높고 측량에 많은 시간이 소요되며, GPS를 이용하는 측량법의 경우, 장비가 매우 고가이며, 상시 교량에 설치하여 실시간으로 안전진단을 실행하는 것이 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 매우 저렴하면서도 교각(10)의 침하 및 이에따른 교량의 처짐을 실시간으로 측정할 수 있는 안전진단 감지시스템이 필요하게 되었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 교각의 침하상태를 실시간으로 감시하여 안전진단을 할 수 있도록 된 교각침하 및 교량처짐 안전진단 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지면에 입설되는 교각(10)과; 상기 교각(10)에 설치되는 상판(20)으로 구성된 교량에 있어서,
상기 상판(20)의 각 모퉁이 부분에 구비된 복수개의 브라켓(31)과, 하단에 굴착용 드릴(32a)이 구비되며 하단이 지면에 매입되도록 입설되는 지지통체(32)와, 상기 지지통체(32)에 승강가능하게 결합되며 상단이 상기 브라켓(31)에 연결되어 상판(20)과 함께 승강되는 승강통체(33)와, 상기 지지통체(32)의 상단에 구비되며 상기 승강통체(33)의 내부공간을 따라 상향연장되는 랙기어(34)와, 상기 승강통체(33)에 구비되며 상기 지지통체(32)에 구비된 랙기어(34)와 치합되는 피니언기어(35)와, 상기 피니언기어(35)에 연결되며 피니언기어(35)의 회전을 감지하는 각도센서(36)로 구성되어 승강통체(33)의 승강높이를 측정하는 높이측정장치(30)와;
상기 상판(20)의 하측에 위치되도록 교각(10)에서 구비된 지지대(40)와;
상기 상판(20)의 저면에 구비된 랙기어(51)와, 상기 지지대(40)의 상측에 회전가능하게 구비되며 상기 랙기어(51)와 치합되는 피니언기어(35)와, 상기 피니언기어(35)의 회전을 감지하는 각도센서(36)로 구성되어 상판(20)과 지지대(40)의 간격변화를 측정하는 간격측정장치(50)와;
상기 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)에 연결되어 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)의 각도센서(36)에서 출력되는 데이터값을 연산하여 상판(20)과 교량의 상하높이 변화량 및 이에따른 상판(20)의 변형을 연산하는 연산장치(60)와;
연산장치(60)에 의해 연산된 상판(20)과 교량의 높이변화 및 이에따른 상판(20)의 변형량을 출력하는 출력장치(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조로 이루어진다.
본 발명에 따른 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템은 교량의 상판(20)에 연결된 높이측정장치(30)와; 교각(10)에 구비된 지지대(40)와; 지지 대(40)와 상판(20)의 간격을 측정하는 간격측정장치(50)와; 연산장치(60) 및 출력장치(70)로 구성되어, 구조가 간단하여 매우 저렴할 뿐 아니라, 상판(20)의 상하위치 변화와 교량의 침하상태를 실시간으로 측정하므로써, 상판(20)을 통과하는 차량에 의해 발생되는 진동이나 교량의 하중 등에 의해 발생되는 교각(10)의 침하 및 이에따른 교량처짐 또는 변형을 점검하여 교량의 안전을 도모할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2내지 도 5에 의하면, 본 발명에 따른 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템은
지면에 입설되는 교각(10)과; 상기 교각(10)에 설치되는 상판(20)으로 구성된 교량에 구비되는 것으로,
상판(20)의 각 모퉁이부분에 연결되어 상판(20)의 각 모퉁이부분의 높이변화를 측정하는 높이측정장치(30)와;
상기 상판(20)의 하측에 위치되도록 교각(10)에서 구비된 지지대(40)와;
상기 지지대(40)와 상판(20)의 간격변화를 측정하는 간격측정장치(50)와;
상기 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)에 연결되어 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)에서 출력되는 데이터값을 연산하여 상판(20)과 교량의 상하높이 변화량 및 이에따른 상판(20)의 변형을 연산하는 연산장치(60)와;
연산장치(60)에 의해 연산된 상판(20)과 교량의 높이변화 및 이에따른 상판(20)의 변형량을 출력하는 출력장치(70)로 이루어진다.
상기 높이측정장치(30)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 상판(20)의 각 모퉁이 부분에 구비된 복수개의 브라켓(31)과, 하단에 굴착용 드릴(32a)이 구비되며 하단이 지면에 매입되도록 입설되는 지지통체(32)와, 상기 지지통체(32)에 승강가능하게 결합되며 상단이 상기 브라켓(31)에 연결되어 상판(20)과 함께 승강되는 승강통체(33)와, 상기 지지통체(32)의 상단에 구비되며 상기 승강통체(33)의 내부공간을 따라 상향연장되는 랙기어(34)와, 상기 승강통체(33)에 구비되며 상기 지지통체(32)에 구비된 랙기어(34)와 치합되는 피니언기어(35)와, 상기 피니언기어(35)에 연결되며 피니언기어(35)의 회전을 감지하는 각도센서(36)로 구성된다.
상기 브라켓(31)은 상판(20)의 각 모퉁이 부분의 바닥면에 볼트로 고정되는 것으로, 그 측면에는 상판(20)의 길이방향 양측으로 연장되는 연장아암(31)이 구비되어, 브라켓(31)에 연결되는 승강통체(33)와 지지통체(32)가 교각(10)과 간섭되지 않도록 교각(10)의 측면방향으로 이격되도록 구성된다.
상기 지지통체(32)는 상하로 긴 원통형으로 구성되는 것으로, 하단에 굴착용 드릴(32a)이 구비되어, 지면에 하단이 박힌 상태로 수직입설된다. 즉, 지지통체(32)의 하단에는 굴착용 드릴(32a)이 구비되므로, 파일을 시공할 때 사용하는 오거 등을 이용하여 지면을 파내려가면서 깊이 매입설치된다. 이때, 지지통체(32)는 하단의 굴착용 드릴(32a)이 경질지반(1)이나 암반층에 닿도록 깊게 매입되어, 교 각(10)이 침하되더라도 지지통체(32)는 침하되지 않도록 고정된다.
상기 승강통체(33)는 내경이 상기 지지통체(32)의 외경과 같은 지름을 갖도록 구성되어 지지통체(32)의 외부에 승강가능하게 끼워지며, 상단은 상기 브라켓(31)의 연장아암(31)에 연결되어, 상판(20)의 높이가 변하면 상판(20)과 함께 상기 지지통체(32)를 따라 승강된다. 이때, 승강통체(33)와 지지통체(32)의 사이에는 패킹(33a)이 구비되어 승강통체(33)와 지지통체(32)의 내부로 물이나 기타 이물질이 유입되지 않도록 한다.
상기 피니언기어(35)는 승강통체(33)의 내부에 수평방향으로 구비된 회전축(35a)에 결합되어 승강통체(33)의 승강시 랙기어(34)를 따라 회전축(35a)과 함께 회전된다. 상기 각도센서(36)는 상기 회전축(35a)에 연결되어 회전축(35a)의 회전각도를 측정하여 상기 연산장치(60)로 출력하도록 구성된다.
이때, 상기 높이측정장치(30)는 사각 판형상으로 구성되는 교량 상판(20)의 모퉁이부에 각각 구비되어, 4지점의 높이변화를 측정하므로써, 상판(20) 전체의 높이변화와 비틀림을 측정할 수 있도록 구성된다.
상기 지지대(40)는 가볍고 강도가 높은 트러스트구조의 프레임으로 구성되며, 양단이 각 교각(10)의 사이에 연결되어 교각(10)의 사이를 연결하는 형태로 배치되는 것으로, 상기 상판(20)과 별도로 설치되어 하중이 작용되지 않으므로, 상판(20)의 변형과 무관하게 항상 일정한 형상을 유지한다.
상기 간격측정장치(50)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 상판(20)의 저면에 구비된 랙기어(34)와, 상기 지지대(40)의 상부에 회전가능하게 구비되며 상기 랙기어(34)와 치합되는 피니언기어(35)와, 상기 피니언기어(35)의 회전을 감지하는 각도센서(36)로 구성된다. 상기 랙기어(34)는 상판(20)의 중간부 저면에 수직으로 결합되며, 상기 피니언기어(35)는 지지대(40)의 중간부 상면에 구비된 회전축(35a)에 연결되어 회전축(35a)과 함께 회전되며, 상기 각도센서(36)는 회전축(35a)에 연결되어 피니언기어(35)의 회전각도를 측정하여 연산장치(60)로 출력한다.
상기 연산장치(60)는 도 5에 도시한 바와 같이, 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)의 각도센서(36)에 연결되어, 각 각도센서(36)에서 출력된 각도신호를 수신하여, 미리 입력된 피니언기어(35)의 지름과 연산하여 승강통체(33) 및 상판(20)의 높이변화와 상판(20)과 지지대(40)사이의 간격변화 및 이에따른 상판(20)과 교량 전체의 변형량을 산출하여 그래프 또는 3D 영상으로 출력한다. 또한, 이 연산장치(60)에는 사용자가 명령어를 입력할 수 있는 입력수단이 구비된다.
상기 출력장치(70)는 프린터 또는 모니터를 이용하여 연산장치(60)에서 출력된 그래프 또는 영상을 출력할 수 있도록 구성된다.
이와같이 구성된 안전진단 감지시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 교량을 건설할 당시, 상기 높이측정장치(30)와 지지대(40) 및 간격측정장치(50)를 설치한 상태에서, 사용자가 상기 연산장치(60)를 조작하여 상기 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)를 초기화한다.
그리고, 감지시스템의 설정이 완료된 후, 교각(10)이 침하되어 상판(20)이 하강되거나, 교량의 상판(20) 중간부가 하측으로 처지는 교량처짐이 발생될 경우, 상기 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)의 각도센서(36)가 이를 감지하여 연산장치(60)로 출력하고, 연산장치(60)는 입력된 각도신호를 연산하여 교각(10)침하 및 이에 따른 상판(20)의 높이변화와, 교각(10)의 처짐량을 산출하여 출력장치(70)로 출력한다.
이와같이 구성된 안전진단 감지시스템은 작업자가 출력장치(70)에 의해 출력된 그래프 또는 3D 영상을 판독하여, 실시간으로 상판(20)을 통과하는 차량에 의해 발생되는 진동이나 교량의 하중 등에 의해 발생되는 교각(10)의 침하 및 이에따른 교량처짐 또는 변형을 점검하여 교량의 안전을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 지지통체(32)와 승강통체(33), 높이측정장치(30), 지지대(40) 및 간격측정장치(50)의 구성이 매우 간단하여, 코스트를 절감하고, 교량에 상시 설치하여, 실시간으로 교각의 침하 및 이에따른 교량처짐 또는 변형을 점검할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 교량을 도시한 참고도,
도 2는 본 발명에 따른 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템을 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템의 높이측정장치를 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템의 간격측정장치를 도시한 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템을 도시한 구성도이다.
Claims (1)
- 지면에 입설되는 교각(10)과; 상기 교각(10)에 설치되는 상판(20)으로 구성된 교량에 있어서,상기 상판(20)의 각 모퉁이 부분에 구비된 복수개의 브라켓(31)과, 하단에 굴착용 드릴(32a)이 구비되며 하단이 지면에 매입되도록 입설되는 지지통체(32)와, 상기 지지통체(32)에 승강가능하게 결합되며 상단이 상기 브라켓(31)에 연결되어 상판(20)과 함께 승강되는 승강통체(33)와, 상기 지지통체(32)의 상단에 구비되며 상기 승강통체(33)의 내부공간을 따라 상향연장되는 랙기어(34)와, 상기 승강통체(33)에 구비되며 상기 지지통체(32)에 구비된 랙기어(34)와 치합되는 피니언기어(35)와, 상기 피니언기어(35)에 연결되며 피니언기어(35)의 회전을 감지하는 각도센서(36)로 구성되어 승강통체(33)의 승강높이를 측정하는 높이측정장치(30)와;상기 상판(20)의 하측에 위치되도록 교각(10)에서 구비된 지지대(40)와;상기 상판(20)의 저면에 구비된 랙기어(51)와, 상기 지지대(40)의 상측에 회전가능하게 구비되며 상기 랙기어(51)와 치합되는 피니언기어(35)와, 상기 피니언기어(35)의 회전을 감지하는 각도센서(36)로 구성되어 상판(20)과 지지대(40)의 간격변화를 측정하는 간격측정장치(50)와;상기 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)에 연결되어 높이측정장치(30)와 간격측정장치(50)의 각도센서(36)에서 출력되는 데이터값을 연산하여 상판(20)과 교량의 상하높이 변화량 및 이에따른 상판(20)의 변형을 연산하는 연산장치(60)와;연산장치(60)에 의해 연산된 상판(20)과 교량의 높이변화 및 이에따른 상판(20)의 변형량을 출력하는 출력장치(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템.
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| KR1020070073647A KR100761918B1 (ko) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | 교각침하 및 교량처짐 안전진단 감지시스템 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR100761918B1 true KR100761918B1 (ko) | 2007-09-28 |
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| KR (1) | KR100761918B1 (ko) |
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2007
- 2007-07-23 KR KR1020070073647A patent/KR100761918B1/ko active IP Right Grant
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