KR101804021B1 - 장경간 교량의 동(動) 하중 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장경간 교량의 동(動) 하중 시험장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 실제 중량을 형성하는 더미 차량과 교량을 거치할 수 있는 거치대를 구비하여 더미 차량을 교량의 전, 후로 이동시킴으로써, 동적인 하중에 의해 구간별 교량구조물에 발생하는 영향을 측정하여 구조적 안정성을 더 정확하게 평가할 수 있도록 하는 장경간 교량의 동(動) 하중 시험장치에 관한 것이다. 구성은 교량을 거치하기 위한 것으로서 기둥 프레임과 받침 프레임을 포함하여 이루어지는 거치수단과, 상기 교량을 통과하게 될 실제 차량과 동일한 중량 및 무게중심을 가질 수 있도록 설계되고 하부 측에는 실제 차량과 동일한 현수장치가 구비되며 전, 후에는 가이드가 형성된 더미 차량과, 상기 받침 프레임의 양쪽 단을 통해 각각 부착되는 브래킷과 상기 각 브래킷에 설치되는 유압 윈치로 이루어지는 차량구동수단을 포함하는 장경간 교량의 동 하중 시험장치에 있어서, 상기 받침 프레임은 기둥 프레임과 결합 되는 받침 프레임 결합 브래킷이 구비되고, 상면 양측에는 받침 링크 브래킷이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

장경간 교량의 동(動) 하중 시험장치{a dynamic load test apparatus of bridge long span}

본 발명은 장경간 교량의 동(動) 하중 시험장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 실제 중량을 형성하는 더미 차량과 교량을 거치할 수 있는 거치수단을 구비하여 더미 차량을 교량의 전, 후로 이동시킴으로써, 동적인 하중에 의해 구간별 교량구조물에 발생하는 영향을 측정하여 구조적 안정성을 더 정확하게 평가할 수 있도록 하는 장경간 교량의 동(動) 하중 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 장경간(long span : 철탑과 철탑 사이의 간격이 긴 것을 이른다.) 교량(Bridge : 물을 건너거나 또는 한편의 높은 곳에서 다른 편의 높은 곳으로 건너다닐 수 있도록 만든 시설물.) 구조물의 안정성을 평가하기 위해 하중 시험장치가 사용된다.

그러나, 종래의 하중 시험장치는 장경간 교량 구조물의 전체 중 일부분인 국부(局部)에 정적인 하중을 부가하도록 이루어지므로, 차량의 동적인 거동시 교량구조물에 발생하는 영향을 측정할 수 없기 때문에 정확한 안정성을 평가하지 못하는 문제점이 있었다.

또, 차량의 동적인 거동시 교량구조물에 발생하는 영향을 평가하고자 할 경우에는 정적인 하중 시험장치의 결과치에 동적인 계수를 적용하여 대략적인 결과치를 예측하고, 그 중에서 가장 결과치가 유사하게 모사될 것으로 예상되는 장비 또한 교량의 일정거리마다 정적인 하중을 차례로 인가하는 형태로 시험을 수행하며, 이는 차량의 동적 거동과 현가장치의 특성을 제대로 반영하지는 못하고 있기 때문에 교량구조물의 설계 및 설치(건설)에 과도한 비용과 시간이 투입되거나, 반대로 설계 미흡으로 인해 부실한 교량설치(건설)이 이루어지는 문제점이 있다.

또한, 더욱더 정확한 예측치를 얻기 위해서는 별도의 시험장에서 실제차량을 통과시키는 방법을 수행하고 있으나, 이는 설계 미흡으로 인한 교량의 절단시 실제차량에 탑승한 승차자의 인적 피해를 유발하는 문제점이 있었다.

한국공개특허번호 제10-2011-0115382호

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 요구되는 설계조건으로 장경간 교량을 가설하고 상기 가설된 장경간 교량에 실제 차량과 동일한 무게의 더미 차량을 반복 이동시키도록 구성함으로써, 실제 차량을 이용한 동(動) 하중시험에서 발생할 수 있는 교량구조물의 파손으로 인한 인명 피해를 방지함과 동시에 동(動) 하중시험의 정확성을 높여 설계조건을 만족하는 장경간 교량을 신속하고 용이하게 건설할 수 있도록 하는 장경간 교량의 동(動) 하중시험장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교량을 거치하기 위한 것으로서 기둥 프레임과 받침 프레임을 포함하여 이루어지는 거치수단과, 상기 교량을 통과하게 될 실제 차량과 동일한 중량 및 무게중심을 가질 수 있도록 설계되고 하부 측에는 실제 차량과 동일한 현수장치가 구비되며 전, 후에는 가이드가 형성된 더미 차량과, 상기 받침 프레임의 양쪽 단을 통해 각각 부착되는 브래킷과 상기 각 브래킷에 설치되는 유압 윈치로 이루어지는 차량구동수단을 포함하는 장경간 교량의 동 하중 시험장치에 있어서, 상기 받침 프레임은 기둥 프레임과 결합 되는 받침 프레임 결합 브래킷이 구비되고, 상면 양측에는 받침 링크 브래킷이 형성되는 것을 특징으로 한다.

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상기 받침 프레임은 상면 양측에 형성된 받침 링크 브래킷을 통해 가이드 패널이 결합 형성되는 것을 특징으로 한다.

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상기 받침 프레임의 양쪽으로는 회전구동부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 회전구동부는 일단에 가이드 패널과 결합 되는 링크 고리를 힌지 결합한 피스톤 로드를 구비하는 유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 장경간 교량을 지지하는 교량 거치대와 실제 차량과 동일한 무게의 무인 더미 차량을 통해 동적인 거동시 교량구조물에 발생하는 영향과 결과치를 더욱더 정확하게 파악할 수 있도록 하여, 시험 수행 인원의 안전을 도모할 수 있고, 동 하중시험 시간 및 인건비를 절약할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 실제 차량과 동일한 무게의 더미 차량을 반복 이동시켜 동(動) 하중시험의 정확성을 높여 설계조건을 만족하는 장경간 교량을 신속하고 용이하게 건설할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 장경간 교량의 동 하중 시험장치의 요부 분해 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 결합 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 거치수단과 차량구동수단을 통해 설치된 장경간 교량의 상부로 갠트리크레인을 설치한 정면 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 갠트리크레인을 이용하여 장경간 교량의 상부로 더미 차량을 안착시킨 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 장경간 교량의 동 하중 시험장치의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 장경간 교량의 동(動) 하중 시험장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 내지, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 장경간 교량의 동 하중 시험장치(100)는 거치수단(110)과 더미 차량(120) 및 차량구동수단(130)으로 대별되어 이루어진다.

상기 거치수단(110)은 교량패널(200)을 거치(setting, 据置 : 기기를 사용하는 장소의 기초 위에 고정시켜, 사용할 수 있는 상태로 하는 것을 거치라 한다.)하기 위한 것으로서, 기둥 프레임(111)과 받침 프레임(112)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 기둥 프레임(111)은 원형 또는 사각형 등으로 이루어져 교량패널(200)을 안전하게 거치하도록 길이 방향 전, 후단 측에 폭(넓이) 방향으로 상호 간격을 두고 복수 개가 형성된다.

또, 상기 기둥 프레임(111)의 상면에는 상기 받침 프레임(112)과 체결 핀(P)에 의해 결합 되어 필요에 따라 일정 각도의 기울기를 형성할 수 있도록 기둥 프레임 결합 브래킷(111a)이 구비된다.

또한, 상기 교량패널(200)의 전단 측과 후단 측에 설치되는 한 쌍의 기둥 프레임(111) 사이에는 지지력을 강화하고 폭 방향으로 넓이 변화를 방지하도록 하나 또는 복수 개의 지지 프레임(111b)이 형성된다.

상기 받침 프레임(112)은 각 기둥 프레임(111)의 상면을 통해 폭 방향으로 으로 위치되고, 밑면에는 상기 기둥 프레임 결합 브래킷(111a)과 체결 핀(P)에 의해 결합 되는 받침 프레임 결합 브래킷(112a)이 구비되고, 상면 양측에는 이하에서 설명할 가이드 패널(140)의 양단 부분 양쪽에 구비되는 가이드 링크 브래킷(141)과 결합을 위한 받침 링크 브래킷(112b)이 형성된다.

상기 가이드 패널(140)은 양단 부분 양쪽에 가이드 링크 브래킷(141)이 형성되고, 상기 가이드 링크 일 측으로는 고정 브래킷(142)이 형성된다.

또, 상기 받침 프레임(112)의 양쪽으로는 상기 가이드 패널(140)을 상, 하로 회전시키기 위한 회전구동부(113)가 용접 또는 체결수단 등에 의해 견고하게 고정, 형성된다.

여기서, 상기 회전구동부(113)는 일단에 상기 가이드 패널(140)의 고정 브래킷(142)과 결합 되는 링크 고리(113a)를 힌지 결합한 피스톤 로드(113b)를 구비하는 유압실린더(113c)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전구동부(113)와 가이드 패널(140)은 링키지(linkage : 2개의 회전짝을 연결하는 링크의 조합으로 구성되는 기계 부품을 말한다) 연결방식으로 결합된다.

이와 같은 구성의 상기 회전구동부(113)는 상기 유압실린더(113c)를 동작시키게 되면 피스톤 로드(113b)가 신축 동작하게 되며 이에 연동하여 상기 링크 고리(113a)가 가이드 패널(140)의 고정 브래킷(142)을 당기거나 밀어, 상기 가이드 패널(140)을 상, 하로 회전시키게 된다.

따라서, 상기 교량패널(200)을 거치수단(110)에 안착시 상기 유압실린더(113c)를 동작시켜 가이드 패널(140)을 아래로 회전시킴에 따라 교량패널(200)을 과도한 높이로 인양하지 않아 위험을 최소화하고, 시공자의 육안 시계(視界)를 확보하여 정확한 위치에 교량패널(200)을 안착시킬 수 있다.

상기 더미 차량(120)은 교량을 통과하게 될 실제 차량과 동일한 중량 및 무게중심을 가질 수 있도록 다양한 종류로 조립할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하고, 하부 측에는 실제 차량과 동일한 현수장치(121)가 구비되며, 전, 후에는 가이드(122)가 형성된다.

여기서, 상기 가이드(122)는 더미 차량(120)이 교량패널(200) 상부를 이동할 경우 상기 가이드 패널(140)을 따라 교량패널(200)을 이탈하지 않도록 안내하는 역할을 한다.

상기 차량구동수단(130)은 상기 받침 프레임(112)의 전단 또는 후단, 양쪽 단을 통해 각각 부착되는 브래킷(131)과, 상기 각 브래킷(131)에 설치되는 유압 윈치(Hydraulic winch : 효율이 좋고 큰 힘을 얻을 수 있음.),(132)로 이루어진다.

상기 유압 윈치(132)는 원통형의 드럼(132a)과, 상기 드럼(132a)에 감긴 와이어 로프(132b)와, 상기 와이어 로프(132b)의 일단에 형성된 훅(hook : 갈고랑쇠 모양의 기계 부품으로 로프 등을 걸어 중량물을 달아 올리는데 사용한다.),(132c)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 본 발명에 따른 유압 윈치(132)는 유압전동기나 내연기관을 사용해서 드럼(132a)을 회전시켜 와이어 로프(132b)를 끌어당기거나 풀어내도록 한다.

상기 유압 윈치(132)는 유압전동기에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

또, 상기 드럼(132a)에는 클러치나 브레이크를 장착하여 동력을 전하거나 끊을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 상기 차량구동수단(130)은 유압 윈치(132)의 와이어 로프(132b) 장력을 해제한 후, 훅(hook),(132c)을 상기 더미 차량(120)의 전, 후에 각각 연결하고, 유압전동기나 내연기관을 사용해서 드럼(132a)을 회전시켜 와이어 로프(132b)를 끌어당기거나 풀어내어 상기 더미 차량(120)을 교량패널(200)에서 전, 후로 이동시키게 된다.

그리고, 상기 거치수단(110)을 통해 설치된 교량패널(200)의 상부 양측으로는 교량패널(200)을 인양하여 상기 거치수단(110)에 안착시키거나, 상기 더미 차량(120)을 인양하여 상기 교량패널(200)의 상면에 안착시키기 위한 갠트리 크레인(Gantry Crane : 수평 빔(beam) 중간에 다리를 붙여 문형(門形)으로 만들고 빔 위로 운반차를 주행시키는 크레인을 말한다.)(150)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 동 하중 시험장치를 이용하여 장경간 교량의 동 하중 시험을 하고자 할 경우, 기둥 프레임(111) 위에 설치된 받침 프레임(112)의 상면으로 2개의 갠트리 크레인(150)을 이용하여 교량패널(200)을 인양한 후, 지정 위치에 안착시킨다.

다음, 지면 위에서 상기 더미 차량(120)을 시험하고자 하는 실제차량의 중량과 무게중심과 일치하도록 더미 모형을 세팅한 후, 상기 갠트리 크레인(150)을 이용하여 교량 상부에 안착시킨다.

이후, 상기 받침 프레임(112)에 장착되어 있는 유압실린더(113c)를 동작시켜 상기 양쪽 가이드 패널(140)을 상승시킨다.

계속해서, 상기 받침 프레임(112)의 전단과 후단에 장착되어 있는 유압 윈치(132)의 와이어 로프(132b)의 장력을 해제하여 훅(hook), (132c)을 상기 더미 차량(120)의 전, 후에 각각 연결한다.

다음, 유압전동기나 내연기관을 사용해서 어느 일 측 유압 윈치(132)의 드럼(132a)을 회전시켜 와이어 로프(132b)를 끌어당겨 상기 더미 차량(120)을 교량패널(200)에서 전방 또는 후방으로 이동시키면서 교량패널(200)의 각 부위별 구조안정성을 평가한다.

그리고, 장경간 교량의 동 하중 시험 종료 후에 본 발명에 따른 동 하중시험장치의 해체는 설치방법의 역순으로 진행되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 동 하중 시험장치는 이와 같이 무인 실제차량과 동일한 더미 차량을 이용함으로써 동 하중 시험을 위한 수행 인원의 안전을 도모할 수 있고, 종래 하중 시험장치에 대비하여 더욱더 정확한 결과치를 획득할 수 있으며, 자동반복이 가능하여 하중시험 시간 및 인건비 절약을 이룰 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 동 하중 시험장치 110 : 거치수단
111 : 기둥 프레임 111a : 기둥 프레임 결합 브래킷
111b : 지지프레임 112 : 받침 프레임
112a : 받침 프레임 결합 브래킷 112b : 받침 링크 브래킷
113 : 회전구동부 113a : 링크 고리
113b : 피스톤 로드 113c : 유압실린더
120 : 더미 차량 121 : 현수장치
122 : 가이드 130 : 차량수동수단
131 : 브래킷 132 : 유압 윈치
132a : 드럼 132b : 와이어 로프
132c : 훅(hook) 140 : 가이드 패널
141 : 가이드 링크 브래킷 142 : 고정 링크
150 : 갠트리 크레인 200 : 교량 패널

Claims (7)

1. 삭제
2. 교량을 거치하기 위한 것으로서 기둥 프레임과 받침 프레임을 포함하여 이루어지는 거치수단과, 상기 교량을 통과하게 될 실제 차량과 동일한 중량 및 무게중심을 가질 수 있도록 설계되고 하부 측에는 실제 차량과 동일한 현수장치가 구비되며 전, 후에는 가이드가 형성된 더미 차량과, 상기 받침 프레임의 양쪽 단을 통해 각각 부착되는 브래킷과 상기 각 브래킷에 설치되는 유압 윈치로 이루어지는 차량구동수단을 포함하는 장경간 교량의 동 하중 시험장치에 있어서,
   상기 받침 프레임은 기둥 프레임과 결합 되는 받침 프레임 결합 브래킷이 구비되고, 상면 양측에는 받침 링크 브래킷이 형성되는 것을 특징으로 하는 장경간 교량의 동 하중 시험장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 받침 프레임은 상면 양측에 형성된 받침 링크 브래킷을 통해 가이드 패널이 결합 형성되는 것을 특징으로 하는 장경간 교량의 동 하중 시험장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 받침 프레임의 양쪽으로는 회전구동부가 형성되는 것을 특징으로 하는 장경간 교량의 동 하중 시험장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 회전구동부는 일단에 가이드 패널과 결합 되는 링크 고리를 힌지 결합한 피스톤 로드를 구비하는 유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장경간 교량의 동 하중 시험장치.

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