KR102041348B1 - 교량의 디지털 인상공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교량의 디지털 인상공법에 관한 것으로, 교량의 상부구조물을 다수의 지점에서 동시다발적으로 인상하면서 각각의 인상지점에서의 상부구조물의 변위량을 실시간으로 측정하고 다른 인상지점들과의 밸런스를 정밀하게 유지할 수 있도록 함으로써 상부구조물의 붕괴 및 손상을 방지하고 인상작업을 신속하게 진행할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 상부구조물에 대한 각각의 인상지점에서 유압실린더의 피스톤을 승강시켜 상부구조물을 시험적으로 예비인상하는 단계; 상부구조물을 예비인상하였던 유압실린더 각각의 피스톤을 하강시켜 최저점에 세팅하는 단계; 유압실린더 각각의 피스톤을 최저점까지 하강시키는 동안 각 피스톤의 상면 중앙지점에 내설된 중앙부 거리측정센서로 상부구조물까지의 거리를 측정하고, 이로부터 각각의 인상지점에서 최저점에 세팅된 유압실린더의 피스톤이 상부구조물에 접촉하기까지 필요한 제1승강높이를 차등적으로 설정하여 각각의 인상지점에서 상부구조물과 하부구조물의 이격 차이를 보정하는 단계; 각각의 인상지점에서 유압실린더별로 차등적으로 설정된 제1승강높이에 따라 피스톤을 승강시켜 상부구조물에 접촉시키는 단계; 각각의 인상지점에서 미리 설정된 제2승강높이에 따라 피스톤을 균등하게 승강시켜 상부구조물을 본격적으로 인상하는 단계;를 포함한다.

Description

교량의 디지털 인상공법{DIGITAL LIFTING METHOD FOR BRIDGE}
본 발명은 교량의 인상공법에 관한 것으로, 특히 교량의 상부구조물을 다수의 지점에서 동시다발적으로 인상하면서 각각의 인상지점에서의 상부구조물의 변위량을 실시간으로 측정하고 다른 인상지점들과의 밸런스를 정밀하게 유지할 수 있도록 함으로써 상부구조물의 붕괴 및 손상을 방지하고 인상작업을 신속하게 진행할 수 있도록 한 교량의 디지털 인상공법에 관한 것이다.
교량은 하부구조물(교대, 교각) 및 상기 하부구조물 위에 시공되는 상부구조물(슬래브, 거더)로 구성되며, 상부구조물과 하부구조물 사이에 교좌장치가 시공된다.
상기 교좌장치는 교량의 하부구조물과 상부구조물 사이에 설치되어 상부구조물을 지지하면서 교축 또는 교축직각 방향에 온도 변위에 의한 신축 시 하부구조물에 작용하는 횡 변위를 완화시키고, 상부 활하중에 의한 충격을 감소시키는 역할을 한다. 하지만 교좌장치는 일정 주기가 지나면 손상 또는 마모되어 유지보수나 교체가 요구되며 이를 위해 상부구조물을 들어 올리는 교량용 인상시스템이 사용된다.
교량의 상부구조물은 매우 거대하고 고중량물이기 때문에, 약간의 무게 중심의 오차만으로도 하중이 어느 한편으로 쏠리면서 큰 사고로 이어질 수 있으며, 이에 따라 교량용 인상시스템은 상부구조물과 하부구조물의 모든 지점에서 동일한 변위로 상부구조물을 들어 올리도록 제어되는 것이 필수적이다.
이러한 점을 감안하여 종래에는 상부구조물을 지지하여 들어올리기 위한 다수의 유압실린더를 사용하는 가운데, 각각의 유압실린더가 설치된 위치에서 상부구조물이 들어 올려지는 변위량를 측정하면서 동일한 변위가 이루어지도록 수시로 유압 실린더를 작동시켜 제어하였다.
이같이 대형의 상부구조물을 들어 올리는 작업은 과거에는 작업자가 유압실린더를 이용하여 수작업으로 진행하였으나 이같은 과거의 방식은 정밀한 작동을 기대하기 어려운데다가 동시인상 또는 불균등인상이 불가능하고 구조물에 손상이 발생할 경우 상당히 위험할 수 있어서 최근에는 유압잭을 비롯하여 전자식 센서들과 통신장비를 이용한 자동계측ㅇ제어와 원격지 통신 및 관리가 가능한 디지털 인상시스템이 도입되고 있다.
이같은 디지털 인상시스템은 각각의 인상지점에서 다수의 유압잭을 동시다발적으로 작동시켜 미리 설정된 인상높이만큼 정확하고 신속하게 상부구조물을 인상할 수 있다는 장점이 있었다.
하지만 종래기술에 의한 디지털 인상시스템은 다수의 인상지점에서 미리 설정된 인상높이만큼 정확하게 상부구조물을 인상하기는 적합하였으나, 인상지점들에서 상부구조물과 하부구조물 간 이격이 동일하지 않은 경우 이같은 차이를 대처하면서 인상지점들 간 인상높이의 밸런스를 정밀하게 유지하는 데에는 여전히 어려움이 있어서 상부구조물의 붕괴 및 손상 위험이 존재하였다.
뿐만 아니라, 과거에 비해 각종 센서들과 통신장비 등 부속장비들을 추가로 설치해야 하는 관계로 교량 인상에 앞서 이루어지는 설치 작업이 매우 복잡하다는 문제점도 있었다.
한국등록특허공보 제1667409호(2016.10.12.)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 교량의 상부구조물을 다수의 지점에서 동시다발적으로 인상하면서 각각의 인상지점에서의 상부구조물의 변위량을 실시간으로 측정하고 다른 인상지점들과의 밸런스를 정밀하게 유지할 수 있도록 함으로써 상부구조물의 붕괴 및 손상을 방지하고 인상작업을 신속하게 진행할 수 있도록 한 교량의 디지털 인상공법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 교량의 인상공법은, 교량의 하부구조물로부터 상부구조물을 인상하기 위한 교량의 인상공법으로서, 상부구조물에 대한 각각의 인상지점에서 유압실린더의 피스톤을 승강시켜 상부구조물을 시험적으로 예비인상하는 단계; 상부구조물을 예비인상하였던 유압실린더 각각의 피스톤을 하강시켜 최저점에 세팅하는 단계; 유압실린더 각각의 피스톤을 최저점까지 하강시키는 동안 각 피스톤의 상면 중앙지점에 내설된 중앙부 거리측정센서로 상부구조물까지의 거리를 측정하고, 이로부터 각각의 인상지점에서 최저점에 세팅된 유압실린더의 피스톤이 상부구조물에 접촉하기까지 필요한 제1승강높이를 각각의 유압실린더별로 차등적으로 설정하여 각각의 인상지점에서 상부구조물과 하부구조물의 이격 차이를 보정하는 단계; 각각의 인상지점에서 유압실린더별로 차등적으로 설정된 제1승강높이에 따라 피스톤을 승강시켜 상부구조물에 접촉시키는 단계; 각각의 인상지점에서 미리 설정된 제2승강높이에 따라 피스톤을 균등하게 승강시켜 상부구조물을 본격적으로 인상하는 단계;를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서. 상부구조물을 본격적으로 인상할 때 각각의 유압실린더를 중심으로 동일거리에 방사상 배치되어 한 조를 이루는 다수의 제1거리측정센서에 의해 상부구조물까지의 거리를 실시간으로 측정하는 단계; 같은 조에 속한 다수의 제1거리측정센서가 각각 측정한 상부구조물까지의 거리를 근거로 상부구조물의 실시간 변위량을 산출하되, 다수의 제1거리측정센서 각각으로부터 산출한 실시간 변위량을 합산하여 나눈 평균값으로 중앙부의 피스톤이 접촉한 지점에서의 상부구조물의 실시간 변위량으로 간주할 수 있는 조정 변위량을 산출하는 단계; 각각의 인상지점에서 실시간으로 산출되는 조정 변위량들을 비교하여 서로 간의 조정 변위량 차이가 기설정된 제1오차범위를 벗어나는 경우, 전체 유압실린더의 작동을 정지하여 상부구조물에 대한 인상작업을 중단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 각각의 인상지점에서 실시간으로 산출되는 조정 변위량들을 비교하여 서로 간의 차이가 기설정된 제1오차범위를 벗어나고 제1거리측정센서의 고장이거나 장애물로 인한 제1거리측정센서의 측정 문제인 것으로 진단되는 경우, 해당 인상지점에서 유압실린더를 중심으로 방사상 배치되되 상기 제1거리측정센서보다 더 넓게 확장된 위치에 배치되어 한 조를 이루는 다수의 제2거리측정센서로 제1거리측정센서를 대신하여 상부구조물까지의 거리를 측정하고 이로부터 조정 변위량을 산출하도록 하며, 중단된 상부구조물에 대한 인상작업을 재개하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트의 상면 중앙부에 설치되어 피스톤을 승강시키면서 교량의 상부구조물을 인상 및 인하시켜주는 유압실린더; 상기 유압실린더를 중심으로 동일한 거리로 이격되도록 상기 베이스플레이트의 모서리부에 각각 설치되어 상측에 위치한 상부구조물에 대한 거리를 측정하는 4개의 제1거리측정센서; 상기 피스톤의 상면 중앙부에 설치되어 상기 피스톤과 함께 승강하면서 상부구조물에 대한 거리를 측정하는 중앙부 거리측정센서; 상기 베이스플레이트의 하면에서 슬라이딩에 의해 사방으로 진출 가능하도록 설치되어 진출시 베이스플레이트의 외측으로 확장된 범위까지 돌출되고 후퇴시 베이스플레이트의 하면 아래로 모아져 은폐되는 4개의 진퇴 바; 상기 진퇴 바의 선단부 상면에 각각 설치되어 변위 가능하며 상기 진퇴 바가 진출한 상태에서 상측에 위치한 상부구조물에 대한 거리를 측정할 수 있도록 한 제2거리측정센서;를 포함하는 인상장치를 사용함으로써, 각각의 인상지점에서 유압실린더, 중앙부 거리측정센서, 다수의 제1거리측정센서, 다수의 제2거리측정센서를 동시에 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 같은 조에 속한 다수의 제1거리측정센서 중 어느 하나가 실시간 측정하는 상부구조물까지의 거리가 같은 조에 속한 나머지 거리측정센서들이 실시간 측정하는 상부구조물까지의 거리의 평균값과 비교하여 서로 간의 차이가 기설정된 제2오차범위를 벗어나는 경우 나머지 3개의 거리측정센서가 실시간 측정한 거리로만 상부구조물의 실시간 변위량을 산출하며, 해당 사항에 대한 진단을 위하여 관리자에게 통보하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상부구조물에 대한 인상작업이 완료된 후 각각의 인상지점에서 산출된 조정 변위량과 미리 설정된 제2승강높이가 일치한지 확인하고 그 차이가 제3오차범위를 초과하는 경우 진단을 위하여 관리자에게 통보하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유압실린더에 의해 상부구조물을 시험적으로 예비인상할 때 각각의 인상지점에서 로드셀이 측정한 중량정보를 근거로 상부구조물에 대한 각각의 인상지점에 작용하는 초기부하를 산출하며, 산출된 초기부하에 따라 각각의 인상지점에 구비된 유압실린더에 차등적으로 유압을 공급하여 각각의 인상지점에 작용하는 부하율을 동일하게 설정한 후, 각각의 유압실린더에 동일한 유압을 추가적으로 공급하면서 상부구조물을 본격적으로 인상하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 교량의 디지털 인상공법은 교량의 상부구조물을 다수의 지점에서 동시다발적으로 인상하면서 각각의 인상지점에서의 상부구조물의 변위량을 실시간으로 측정하고 다른 인상지점들과의 밸런스를 정밀하게 유지할 수 있도록 함으로써 상부구조물의 붕괴 및 손상을 방지하고 인상작업을 신속하게 진행할 수 있다.
또한, 본 발명은 유압실린더, 다수의 거리측정센서, 무선 송수신기가 집약된 인상장치를 사용하여 설치작업이 매우 간편하게 이루어진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상방법을 설명하기 위한 흐름도
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상방법에 사용되는 전체 인상시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상방법에 사용되는 인상장치의 구성을 설명하기 위한 정면도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상방법에 사용되는 인상장치의 구성을 설명하기 위한 평면도
도 6은 도 5의 인상장치에서 진퇴 바가 진출하여 확장된 상태를 설명하기 위한 참조도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상방법에 사용되는 인상장치의 구성을 설명하기 위한 저면도
도 8은 도 7의 인상장치에서 진퇴 바가 진출하여 확장된 상태를 설명하기 위한 참조도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 교량의 디지털 인상공법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
<실시예>
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상공법은 인상장치 설치 단계(S110), 상부구조물 예비인상 단계(S120), 피스톤 최저점 세팅 단계(S130), 제1승강높이 차등적 설정 단계(S140), 상부구조물에 피스톤 접촉 단계(S150), 상부구조물 인상 단계(S160), 실시간 거리측정 단계(S170), 조정 변위량 산출 단계(S180), 조정 변위량 비교 단계(S190)를 포함하며, 교량의 상부구조물을 다수의 지점에서 동시다발적으로 인상하면서 각각의 인상지점에서의 상부구조물의 변위량을 실시간으로 측정하고 다른 인상지점들과의 밸런스를 정밀하게 유지할 수 있도록 구성된다.
이로써, 교량의 붕괴 및 손상을 방지하고 인상작업을 신속하게 진행할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상방법에 대해 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상공법을 진행하기 위해 사용되는 인상시스템 및 인상장치를 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 교량의 디지털 인상시스템은 각각의 인상지점에 설치되어 상부구조물(BU)을 인상하고 센싱하기 위한 다수의 인상장치(10), 상기 인상장치(10)의 유압실린더(120)로 유압을 공급하는 다수의 유압펌프(30), 전체 인상시스템을 제어하기 위한 제어기(40)를 포함하여 이루어지며, 각각의 인상지점에서 이루어지는 작업상황을 전체적으로 실시간 파악할 수 있도록 한 스크린이 제어기(40)와 함께 설치될 수 있다.
상기 인상장치(10)는 도 4 내지 8에 도시된 것처럼 전체 인상시스템에서 가장 중요한 핵심부분을 이루는 것으로 유압실린더(120)와, 로드셀(170), 4개의 고정된 제1거리측정센서(130), 4개의 확장 가능한 제2거리측정센서(140), 피스톤(120b)의 상면 중앙부에 설치되어 피스톤과 함께 승강하면서 상부구조물에 대한 거리를 측정하는 중앙부 거리측정센서(150), 무선 송수신기(160)가 비교적 작은 면적을 갖는 사각형의 베이스플레이트(110)를 중심으로 집약되어 이루어진다.
이로써 각각의 인상지점에서 상기 인상장치(10)를 교량의 하부구조물에 단지 올려놓기만 하면 유압실린더(120)를 비롯하여 로드셀(170), 4개의 제1거리측정센서(130), 4개의 제2거리측정센서(140), 중앙부 거리측정센서(150), 무선 송수신기(160)의 모든 설치를 간단히 완료할 수 있는 것이다. 이같은 인상장치(10)의 구성에서 주목할 점은 유압실린더(120)를 중심으로 동일 거리에 고정된 상태로 이격 배치된 4개의 제1거리측정센서(130)와, 유압실린더(120)를 중심으로 변위 가능한 상태로 이격 배치된 4개의 제2거리측정센서(140) 및 피스톤(120b)의 상면 중앙부에 설치된 중앙부 거리측정센서(150)에 의해 상부구조물(BU)에 대하여 보다 정확하고 신뢰도 높은 변위량을 실시간으로 산출할 수 있도록 하였다는 점이다.
상기 베이스플레이트(110)는 사각의 판 형상으로 형성되며 인상장치(10)의 다른 구성요소들을 일체화하는 역할을 한다. 상기 베이스플레이트(110)에는 로드셀(170)이 내장되어 상기 유압실린더(120)를 통해 상부에서 가해지는 상부구조물(BU)의 중량을 측정하게 된다. 상기 베이스플레이트(110)의 하부에는 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 열십자 형태로 가이드홀(111)이 형성되고, 상기 가이드홀(111)에 각방향으로 삽입되어 슬라이딩하면서 진퇴하는 진퇴 바(112)가 설치된다. 상기 가이드홀의 각방향 선단부에는 상대적으로 넓은 폭을 갖는 안착홈(111a)이 형성되고 이에 대응하여 진퇴 바(112)의 선단부에는 상대적으로 넓은 폭을 갖고 상기 안착홈(111a)에 안착되는 머리부(112a)가 구비되며 상기 머리부(112a)의 상면에는 제2거리측정센서(140)가 설치된다. 그리고 상기 머리부(112a)의 하면에는 작업자가 직접 손가락을 걸어 끌어당기기 용이하도록 걸림홈(112b)이 형성되는 것이 바람직하다. 이처럼 상기 베이스플레이트(110)의 하면에 슬라이딩에 의해 사방으로 진출 가능하도록 진퇴 바(112)가 설치되고 그 선단부 상면에 제2거리측정센서(140)가 각각 설치되면 필요에 따라 진퇴 바(112)를 적정거리 진출시킨 상태에서 제2거리측정센서(140)를 이용하여 상부구조물(BU)에 대한 거리를 측정하는 것이 가능하게 된다.
상기 유압실린더(120)는 베이스플레이트(110)의 상면 중앙부에 설치되며 유압펌프(30)로부터 유압을 공급받아 실린더 몸체부(120a)에서 피스톤(120b)을 승강시키면서 교량의 상부구조물(BU)을 인상 및 인하시켜주는 역할을 한다. 여기서 상기 유압실린더(120)의 피스톤(120b) 상단에는 상부구조물(BU)과 직접 접촉하는 접촉디스크(121)가 설치되는데 상기 접촉디스크(121)의 중앙부에는 상기 중앙부 거리측정센서(150)가 설치된다.
상기 제1거리측정센서(130)는 4개가 구비되어 베이스플레이트(110)에 설치되되 유압실린더(120)를 중심으로 동일한 거리로 이격되도록 베이스플레이트(110)의 모서리부에 각각 설치된다. 이로써 상방향으로 레이저를 주사하면서 상부구조물(BU)에 대한 거리를 측정하여 변위량을 산출할 수 있도록 한다. 상부구조물(BU)에 대한 거리 측정시 4개의 제1거리측정센서(130)가 각각 측정한 거리로부터 평균값을 산출함으로써 피스톤(120b)이 위치하는 중앙부에서의 상부구조물(BU)에 대한 거리로 간주하고 이로부터 상부구조물(BU)의 조정 변위량을 산출한다. 이로써 베이스플레이트(110)의 설치 각도, 상부구조물(BU)과 하부구조물의 상대 위치, 형상 등 다양한 이유들에 의해 각각의 제1거리측정센서(130)가 측정한 거리값 및 변위량이 다를지라도 서로의 평균값을 통해 유압실린더(120)가 위치한 정중앙에서 변위량을 측정한 것처럼 정확한 조정 변위량을 산출할 수 있게 된다.
한편, 레이저나 초음파를 사용하는 제1거리측정센서(130)의 경우 통상적으로 레이저 난반사에 의한 오작동 가능성이 존재하는데 본 발명은 이를 대비할 수 있도록 구성된다. 즉, 4개의 제1거리측정센서(130) 중 어느 하나가 나머지 제1거리측정센서(130)가 측정한 거리의 평균값과 비교하여 기설정된 제2오차범위를 벗어나는 경우 그 하나를 배제하고 나머지 3개의 제1거리측정센서(130)가 측정한 거리로만 평균값을 산출하여 상부구조물(BU)에 대한 거리로 간주하며, 이로부터 상부구조물(BU)의 조정 변위량을 산출함으로써 제1거리측정센서(130)의 오작동을 대비한다. 여기서 제2오차범위는 ㅁ15%의 정도가 적당하다. 이처럼 본 발명은 각각의 인상지점에서 피스톤(120b)이 상부구조물을 접촉하여 인상하는 중앙부에 제1거리측정센서(130)를 설치할 수 없는 관계로 그 설치 위치가 피스톤(120b)과 일치하지 않음에도 불구하고 유압실린더(120)를 중심으로 4개의 거리측정센서(130)를 배치하고 이들의 평균거리로부터 조정 변위량을 산출하여 중앙부에서의 변위량으로 간주함으로써 보다 정확하고 신뢰도 높은 변위량을 산출하는 것이 가능하다.
상기 제2거리측정센서(140)는 도 6에서 볼 수 있는 것처럼 하나의 인상장치(10)에 4개가 설치되며 진퇴 바(112)의 선단부 상면에 각각 설치되어 진퇴 바(112)의 슬라이딩 진퇴에 따라 변위 가능하게 된다. 이로써, 진퇴 바(112)를 도 6 및 도 8과 같이 진출시켜 확대한 상태에서 제2거리측정센서(140)를 사용하여 상부구조물(BU)에 대한 거리를 측정할 수 있게 된다. 이같은 제2거리측정센서(140)는 거리측정의 신뢰도를 높이기 위해 상기 제1거리측정센서(130)와 함께 사용될 수도 있으며, 제1거리측정센서(130)가 고장이거나 상부구조물(BU)과의 중간에 장애물이 위치하여 측정이 어려운 경우에 사용된다.
상기 중앙부 거리측정센서(150)는 도 4의 확대부에 도시된 것처럼 피스톤(120b)의 상단부에 설치된 접촉디스크(121)의 중앙부에 설치된다. 이로써, 상기 중앙부 거리측정센서(150)는 피스톤(120b)이 상부구조물(BU)을 향해 상승하거나 하강할 때 상부구조물(BU)에 대해 가까워지거나 멀어질 때 함께 변위되면서 거리측정이 가능하다. 이같은 중앙부 거리측정센서(150)는 피스톤(120b)과 상부구조물(BU) 간의 거리를 측정할 수 있으므로 피스톤(120b)이 최저점에 하강하여 세팅되었을 때 상부구조물(BU)에 접촉하는데 필요한 승강높이(제1승강높이)가 얼마나 되는지 설정하는데 대단히 중요한 역할을 수행한다.
상기 무선 송수신기(160)는 인상장치(10)의 통신을 담당한다. 이를 위해 상기 무선 송수신기(160)는 상기 베이스플레이트(110)에 설치되며 상기 베이스플레이트(110)의 로드셀(170)이 측정한 중량정보, 제1거리측정센서(130), 제2거리측정센서(140) 및 중앙부 거리측정센서(150)가 측정한 거리정보를 전송하며 제어기(40)가 인상장치(10)의 제어를 위해 전송하는 제어신호를 수신한다.
상기 유압펌프(30)는 상기 인상장치(10)의 유압실린더(120)로 유압을 공급하는 역할을 하며, 1대당 교직방향으로 설치된 유압실린더(120) 4~5개를 담당하도록 다수 설치되는 것이 바람직하다. 상기 유압펌프(30)는 각 유압실린더(120)로 유압을 분배하여 공급하기 위하여 솔레노이드밸브를 구비하고 있는 분배기와 유압탱크 등을 더 포함하여 유압유닛(30A)을 구성한다.
상기 제어기(40)는 전체 인상시스템에 포함되어 있는 유압실린더(120), 로드셀(170), 제1거리측정센서(130), 제2거리측정센서(140) 및 중앙부 거리측정센서(150)로부터 정보들을 제공받아 연산하는 역할을 담당한다. 이를 위해 상기 제어기(40)는 다양한 프로그램들 혹은 각 프로그램을 탑재하고 있는 모듈의 지원을 받는다. 상기 제어기(40)는 별도의 제어반의 형태로 조작 가능하게 구비될 수도 있으나 관리자가 현장 이동 및 사용하는데 편리하도록 디스플레이를 구비한 모니터를 구비한 PC에 탑재된 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
계속해서 전술된 교량의 디지털 인상시스템을 이용하여 진행되는 본 발명의 실시예에 의한 교량의 디지털 인상공법에 대해 설명한다.
앞서 언급한 것처럼 본 발명의 실시예에 의한 디지털 인상공법은, 도 1에 도시된 것처럼 인상장치 설치 단계(S110), 상부구조물 예비인상 단계(S120), 피스톤 최저점 세팅 단계(S130), 제1승강높이 차등적 설정 단계(S140), 상부구조물에 피스톤 접촉 단계(S150), 상부구조물 인상 단계(S160), 실시간 거리측정 단계(S170), 조정 변위량 산출 단계(S180), 조정 변위량 비교 단계(S190)를 포함하여 이루어지며, 교량의 상부구조물을 다수의 지점에서 동시다발적으로 인상하면서 각각의 인상지점에서의 상부구조물의 변위량을 실시간으로 측정하고 다른 인상지점들과의 밸런스를 정밀하게 유지할 수 있도록 구성된다. 이로써, 교량의 붕괴 및 손상을 방지하고 인상작업을 신속하게 진행할 수 있게 된다.
상기 인상장치 설치 단계(S110)에서는 상부구조물(BU)에 대한 각각의 인상지점에서 상기 인상장치(10)를 하부구조물 상부에 수평하게 올려놓는다. 상기 인상장치(10)의 경우 상부구조물(BU)을 인상하기 위한 유압실린더(120)를 비롯하여, 제1거리측정센서(130), 제2거리측정센서(140) 및 중앙부 거리측정센서(150), 무선 송수신기(160), 로드셀(170)을 베이스플레이트(110)를 중심으로 일체화한 상태로 포함하기 때문에 인상장치(10)를 하부구조물에 올려놓는 것만으로 이들 모두의 설치가 간단히 마무리된다.
상기 상부구조물 예비인상 단계(S120)에서는, 상부구조물(BU)에 대한 각각의 인상지점에서 유압실린더(120)의 피스톤(120b)을 승강시켜 상부구조물(BU)을 시험적으로 예비인상한다. 이같은 상부구조물(BU)의 예비인상은 본격적인 인상에 앞서 유압실린더(120)에 살짝 초기부하만 걸릴 정도로 실시한다. 상기 유압실린더(120)가 상부구조물(BU)을 시험적으로 예비 인상할 때 각각의 인상지점에서 로드셀(170)이 측정한 중량정보를 제어기(40)에 전달한다. 상기 제어기(40)는 전달된 중량정보를 근거로 상부구조물(BU) 각각의 인상지점에 작용하는 초기부하를 산출한다.
이후 산출된 초기부하에 따라 각각의 인상지점에 구비된 유압실린더(120)에 차등적으로 유압을 공급하여 각각의 인상지점에 작용하는 부하율을 동일하게 설정한다. 이로써 상부구조물(BU)에 대한 본격적인 인상을 위한 준비가 완료된다. 이처럼 각각의 인상지점에 작용하는 부하율이 동일해진 상태가 되면 차후에 진행되는 상부구조물 인상단계(S160)에서 각각의 유압실린더(120)에 동일한 유압을 추가적으로 공급함으로써 상부구조물(BU) 전체적으로 균일하게 인상하는 것이 가능해진다.
상기 피스톤 세팅 단계(S130)에서는, 상부구조물(BU)을 예비인상하였던 유압실린더(120) 각각의 피스톤(120b)을 하강시켜 최저점으로 세팅한다.
상기 제1승강높이 차등적 설정 단계(S140)에서는, 유압실린더(120) 각각의 피스톤(120b)을 최저점까지 하강시키는 동안 각 피스톤(120b)의 상면 중앙지점에 내설된 중앙부 거리측정센서(150)로 상부구조물(BU)까지의 거리를 지속적으로 측정하고 이때 측정된 거리정보를 제어기(40)로 전달한다. 그러면 제어기(40)는 각각의 인상지점에서 중앙부 거리측정센서(150)로부터 전달받은 거리정보를 근거로 하여 최저점에 세팅된 유압실린더(120)의 피스톤(120b)이 상부구조물(BU)에 접촉하기까지 필요한 제1승강높이를 각각의 유압실린더(120)별로 차등적으로 설정하게 된다. 이로써, 각각의 인상지점에서 상부구조물(BU)과 하부구조물 간 이격이 동일하지 않은 경우에 상부구조물(BU)을 인상하기 위해 요구되는 피스톤의 상승높이가 달랐던 차이를 사전에 보정할 수 있게 되어 상부구조물(BU)에 대한 본격적인 인상이 진행될 때 인상지점들 간 밸런스를 정밀하게 유지하는 것이 가능해진다. 만일 각각의 인상지점에서 상부구조물(BU)과 하부구조물 간 이격이 차이가 있는데도 불구하고 유압실린더(120)의 피스톤(120b)을 모두 균등하게 상승시키는 방법으로 상부구조물(BU)을 인상하게 되면 인상지점들 간 밸런스가 무너지면서 자칫 상부구조물(BU)의 붕괴 및 손상이 초래될 수 있는 것이다.
상기 상부구조물에 피스톤 접촉 단계(S150)에서는, 각각의 인상지점에서 유압실린더(120)별로 차별적으로 설정된 제1승강높이에 따라 피스톤(120b)을 승강시켜 상부구조물(BU)에 접촉시키게 된다. 앞서 설명된 것처럼 이 단계를 통해 각각의 인상지점에서 상부구조물(BU)과 하부구조물 간 이격이 동일하지 않은 경우에 그 차이점을 미리 보정할 수 있게 된다.
상기 상부구조물(BU) 인상 단계(S160)에서는, 각각의 인상지점에서 미리 설정된 제2승강높이에 따라 피스톤(120b)을 균등하게 승강시켜 상부구조물(BU)을 본격적으로 인상하게 된다.
상기 실시간 거리측정 단계(S170)에서는, 상부구조물(BU)을 본격적으로 인상할 때 각각의 유압실린더(120)를 중심으로 동일거리에 방사상 배치되어 한 조를 이루는 4개의 제1거리측정센서(130)에 의해 상부구조물(BU)까지의 거리를 실시간으로 측정하게 된다.
이때 같은 조에 속한 4개의 제1거리측정센서(130) 중 어느 하나가 실시간 측정하는 상부구조물(BU)까지의 거리가 같은 조에 속한 나머지 거리측정센서들이 실시간 측정하는 상부구조물(BU)까지의 거리의 평균값과 비교하여 서로 간의 차이가 기설정된 제2오차범위(ㅁ15%)를 벗어나는 경우 나머지 3개의 거리측정센서가 실시간 측정한 거리로만 상부구조물(BU)의 실시간 변위량을 산출하며, 해당 사항에 대한 진단을 위하여 관리자에게 통보하도록 한다.
상기 조정 변위량 산출 단계(S180)에서는, 같은 조에 속한 4개의 제1거리측정센서(130)가 각각 측정한 상부구조물(BU)까지의 거리를 근거로 상부구조물(BU)의 실시간 변위량을 산출하되, 다수의 제1거리측정센서(130) 각각으로부터 산출한 실시간 변위량을 합산하여 나눈 평균값으로 조정 변위량을 산출하게 된다. 이로써 베이스플레이트(110)의 설치 각도, 상부구조물(BU)과 하부구조물의 상대 위치, 형상 등 다양한 이유들에 의해 각각의 제1거리측정센서(130)가 측정한 거리값 및 변위량이 다를지라도 서로의 평균값을 통해 유압실린더(120)가 위치하는 정중앙에서 변위량을 측정한 것과 같은 조정 변위량을 산출할 수 있는 것이다.
상기 조정 변위량 비교 단계(S190)에서는, 각각의 인상지점에서 실시간으로 산출되는 조정 변위량들을 비교하여 서로 간의 조정 변위량 차이가 기설정된 제1오차범위(ㅁ10%)를 벗어나는 경우, 전체 유압실린더(120)의 작동을 정지하여 상부구조물(BU)에 대한 인상작업을 중단할 수 있도록 한다.
만일 이 단계에서 조정 변위량들을 비교하여 서로 간의 차이가 기설정된 제1오차범위를 벗어나고 제1거리측정센서(130)의 고장이거나 장애물로 인한 제1거리측정센서(130)의 측정 문제인 것으로 진단되는 경우, 해당 인상지점에서 제1거리측정센서(130)를 제2거리측정센서(140) 대신 사용하여 조정 변위량을 산출하며, 중단된 상부구조물(BU)에 대한 인상작업을 재개한다. 제2거리측정센서(140)를 사용하기 위해서는 인상장치에서 진퇴 바(112)를 모두 전진시켜 넓게 확장시켜준 상태에서 측정을 시작한다. 그러면 제1거리측정센서(130)의 고장으로 인한 문제는 물론 제1거리측정센서(130)의 측정작업에 지장을 줄 가능성이 있는 장애물의 영향으로부터 자유로워진 상태가 된다.
한편, 상부구조물(BU)에 대한 인상작업이 완료된 후 각각의 인상지점에서 산출된 조정 변위량과 미리 설정된 제2승강높이가 일치한지 확인하고 그 차이가 제3오차범위(ㅁ10)를 초과하는 경우 진단을 위하여 관리자에게 통보하는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
10 : 인상장치 110 : 베이스플레이트
111 : 가이드홀 112 : 진퇴 바
120 : 유압실린더 120a : 실린더 몸체부
120b : 피스톤 130 : 제1거리측정센서
140 : 제2거리측정센서 150 : 중앙부 거리측정센서
160 : 무선송수신기 170 : 로드셀

Claims (7)

  1. 교량의 하부구조물로부터 상부구조물을 인상하기 위한 교량의 인상공법으로서,
    상부구조물에 대한 각각의 인상지점에서 유압실린더의 피스톤을 승강시켜 상부구조물을 시험적으로 예비인상하는 단계; 상부구조물을 예비인상하였던 유압실린더 각각의 피스톤을 하강시켜 최저점에 세팅하는 단계; 유압실린더 각각의 피스톤을 최저점까지 하강시키는 동안 각 피스톤의 상면 중앙지점에 내설된 중앙부 거리측정센서로 상부구조물까지의 거리를 측정하고, 이로부터 각각의 인상지점에서 최저점에 세팅된 유압실린더의 피스톤이 상부구조물에 접촉하기까지 필요한 제1승강높이를 각각의 유압실린더별로 차등적으로 설정하여 각각의 인상지점에서 상부구조물과 하부구조물의 이격 차이를 보정하는 단계; 각각의 인상지점에서 유압실린더별로 차등적으로 설정된 제1승강높이에 따라 피스톤을 승강시켜 상부구조물에 접촉시키는 단계; 및 각각의 인상지점에서 미리 설정된 제2승강높이에 따라 피스톤을 균등하게 승강시켜 상부구조물을 본격적으로 인상하는 단계;를 포함하며,
    상부구조물을 본격적으로 인상할 때 각각의 유압실린더를 중심으로 동일거리에 방사상 배치되어 한 조를 이루는 다수의 제1거리측정센서에 의해 상부구조물까지의 거리를 실시간으로 측정하는 단계;
    같은 조에 속한 다수의 제1거리측정센서가 각각 측정한 상부구조물까지의 거리를 근거로 상부구조물의 실시간 변위량을 산출하되, 다수의 제1거리측정센서 각각으로부터 산출한 실시간 변위량을 합산하여 나눈 평균값으로 중앙부의 피스톤이 접촉한 지점에서의 상부구조물의 실시간 변위량으로 간주할 수 있는 조정 변위량을 산출하는 단계;
    각각의 인상지점에서 실시간으로 산출되는 조정 변위량들을 비교하여 서로 간의 조정 변위량 차이가 기설정된 제1오차범위를 벗어나는 경우, 전체 유압실린더의 작동을 정지하여 상부구조물에 대한 인상작업을 중단하는 단계;를 더 포함하며,
    각각의 인상지점에서 실시간으로 산출되는 조정 변위량들을 비교하여 서로 간의 차이가 기설정된 제1오차범위를 벗어나고 제1거리측정센서의 고장이거나 장애물로 인한 제1거리측정센서의 측정 문제인 것으로 진단되는 경우, 해당 인상지점에서 유압실린더를 중심으로 방사상 배치되되 상기 제1거리측정센서보다 더 넓게 확장된 위치에 배치되어 한 조를 이루는 다수의 제2거리측정센서로 제1거리측정센서를 대신하여 상부구조물까지의 거리를 측정하고 이로부터 조정 변위량을 산출하도록 하며, 중단된 상부구조물에 대한 인상작업을 재개하는 것을 특징으로 하는 교량의 인상공법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    베이스플레이트;
    상기 베이스플레이트의 상면 중앙부에 설치되어 피스톤을 승강시키면서 교량의 상부구조물을 인상 및 인하시켜주는 유압실린더;
    상기 유압실린더를 중심으로 동일한 거리로 이격되도록 상기 베이스플레이트의 모서리부에 각각 설치되어 상측에 위치한 상부구조물에 대한 거리를 측정하는 4개의 제1거리측정센서;
    상기 피스톤의 상면 중앙부에 설치되어 상기 피스톤과 함께 승강하면서 상부구조물에 대한 거리를 측정하는 중앙부 거리측정센서;
    상기 베이스플레이트의 하면에서 슬라이딩에 의해 사방으로 진출 가능하도록 설치되어 진출시 베이스플레이트의 외측으로 확장된 범위까지 돌출되고 후퇴시 베이스플레이트의 하면 아래로 모아져 은폐되는 4개의 진퇴 바;
    상기 진퇴 바의 선단부 상면에 각각 설치되어 변위 가능하며 상기 진퇴 바가 진출한 상태에서 상측에 위치한 상부구조물에 대한 거리를 측정할 수 있도록 한 제2거리측정센서;를 포함하는 인상장치를 사용함으로써,
    각각의 인상지점에서 유압실린더, 중앙부 거리측정센서, 다수의 제1거리측정센서, 다수의 제2거리측정센서를 동시에 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 교량의 인상공법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상부구조물에 대한 인상작업이 완료된 후 각각의 인상지점에서 산출된 조정 변위량과 미리 설정된 제2승강높이가 일치한지 확인하고 그 차이가 제3오차범위를 초과하는 경우 진단을 위하여 관리자에게 통보하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 인상공법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유압실린더에 의해 상부구조물을 시험적으로 예비인상할 때 각각의 인상지점에서 로드셀이 측정한 중량정보를 근거로 상부구조물에 대한 각각의 인상지점에 작용하는 초기부하를 산출하며,
    산출된 초기부하에 따라 각각의 인상지점에 구비된 유압실린더에 차등적으로 유압을 공급하여 각각의 인상지점에 작용하는 부하율을 동일하게 설정한 후, 각각의 유압실린더에 동일한 유압을 추가적으로 공급하면서 상부구조물을 본격적으로 인상하는 것을 특징으로 하는 교량의 인상공법.
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