KR102055925B1 - 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 c.p.s 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법 - Google Patents

교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 c.p.s 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지진 발생시에도 안정적으로 교량의 인상·인하 공법이 수행될 수 있도록 하는 내진기능 우수한 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 교량의 인상·인하 공법에 관한 것으로서, 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어, 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물로 적절히 분산시켜 전달함으로써 원활한 신축 지지기능을 수행하기 위한 교좌장치를 보수 및 보강함에 있어, 지진이 발생하더라도 상기 교좌장치와 함께 교량을 인상한 상태의 C.P.S 잭이 양방향으로 이동이 가능하도록 하여, 지진에 의한 진동을 효과적으로 흡수하여 지진 발생시에도 안정적으로 교량의 인상·인하 및 교량 받침 교체 보강 공가가 가능하도록 하는 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법에 관한 것이다.

Description

교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법{TWO-WAY C.P.S JACK HAVING EARTHQUAKE-PROOF FUNCTION USING FOR INTENSITY REINFORCE MATHOD FOR BRIDGE BEARING AND LIFTING METHOD FOR STRUCTURE USING THE SAME}
본 발명은 지진 발생시에도 안정적으로 교량의 인상·인하 공법이 수행될 수 있도록 하는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 교량의 인상·인하 공법에 관한 것으로서,
더욱 상세하게는, 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어, 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물로 적절히 분산시켜 전달함으로써 원활한 신축 지지기능을 수행하기 위한 교좌장치를 보수 및 보강함에 있어, 지진이 발생하더라도 상기 교좌장치와 함께 교량을 인상한 상태의 C.P.S 잭이 양방향으로 이동이 가능하도록 하여, 지진에 의한 진동을 효과적으로 흡수하여 지진 발생시에도 안정적으로 교량의 인상·인하 및 교량받침 교체 보강공사가 가능하도록 하는 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법에 관한 것이다.
일반적으로, 교량은 트러스, 거더 및 빔으로 이루어진 상부구조물과, 이를 지지하기 위한 교각 및 교대 등의 하부구조물과, 상기 상부구조물과 하부구조물을 연결하여 과중한 상부구조물의 하중을 상기 하부구조물로 적절히 분산시켜 전달할 수 있도록 원활한 신축 지지기능을 수행하기 위한 교좌장치로 이루어져 있으며, 상기 상·하부구조물은 열차 및 차량운행 중에도 보수 및 보강작업이 가능하다.
그러나, 상기 교좌장치에 대한 보수 및 교체작업을 수행함에 있어서는, 상부구조물인 트러스, 거더 및 빔을 인상한 상태에서만 비로소 가능하므로 열차 및 차량운행을 차단한 상태에서 보수 및 교체작업을 수행하는 것이 가장 안전하지만, 철도교통 및 일반도로의 교통 마비현상을 초래하기 때문에 열차 및 차량운행을 그대로 유지한 채로 교량의 보수 및 교체작업을 안전하게 수행할 수 있어야 하는데, 현재까지는 이에 대한 마땅한 교량 보수방법 및 장치가 마련되어 있지 못한 실정이다.
또한, 우리 나라의 철도 트러스 교량은 자갈이 없는 무도상 교량으로 상부 트러스를 조금만 인상하여도 레일의 높이가 민감하게 변화할 뿐만 아니라, 경간이 긴 장대 트러스이므로 자체하중과 열차하중이 과중 부하되는 점을 감안한 상기 교좌장치의 보수 및 교체작업이 이루어져야 하는 어려움이 있었다.
또한, 철도 트러스 교량은 열차의 운행시 상기 열차의 사행동으로 인하여 교량의 횡진동이 심하게 발생할 수 있으며, 특히 손상된 교좌장치를 보수 및 교체하고자 상부 트러스를 인상하는 경우에 있어서 상기 교좌장치의 기능이 자유단으로 변환되면서 교량 인상용 유압잭에 의해서만 상부 트러스를 임시로 지지하게 되므로, 이러한 상태에서의 보다 안전한 열차 및 차량운행을 위해서는 상부 트러스의 안정적인 지지수단이 반드시 필요로 하게 되는데, 이에 대한 적절한 지지수단이 마련되어 있지 못하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 출원인은 특허등록 제10-0755340호에서, 잭 상부판, 스페리칼 베어링, 유압실린더부, 나사 스크류 높이 조절부로 구성된 교량받침 보수·보강이 우수한 J.P.C 플랫 잭 및 이를 이용한 교량 받침 정밀 시공 방법이 제시된 바 있으나, 이는 교량의 신축·이동에 의한 수평 이동량을 정밀하게 측정할 수 없고, 교량의 상판 및 상부구조물을 들어 올려줄 때 유압실린더에 가해지는 압력과 피스톤의 높이를 정밀하게 측정할 수 없어, 정확한 수치데이터가 아닌 작업자의 가늠에 의해 교량의 높이를 임의로 조절함으로서, 기존 받침 좌표점과 다이어프램(Diaphragm) 센터와 받침 상, 하가 일치하는 정확한 세팅을 할 수 없고, 시간이 지남에 따라 부반력 및 편심에 대한 저항성이 점점커지는 문제점이 발생하였다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 교량의 신축·이동에 의한 수평 이동량을 정밀하게 측정할 수 있고, 교량의 상판 및 상부구조물을 들어 올려줄 때 유압실린더에 가해지는 압력과 피스톤의 높이를 정밀하게 측정할 수 있어, 교량의 높이를 1/100 mm로 정밀하게 조절할 수 있고, 수시로 발생되는 교량의 형하공간 높이 차이를 이중 나사 스크류잭을 통해 조절할 수 있으며, 교량 받침 교체시 대기온도를 기준으로 하여 상부구조 다이어프램 센터와 받침 상, 하가 일치하는 세팅을 할 수 있는 고정밀 전자식 압력 측정이 우수한 교축·교직용 J.P.C 플랫 잭에 대한 기술을 특허출원(10-2008-0013728;2008.02.15)하여 등록(10-0853235;2008.08.13)받은 바 있다.
그러나 상기 등록특허 10-0853235를 통해 제시된 기술은, 현재 우리나라의 경주, 포항 등에서 발생하고 있는 지진 발생시에 적용하기에는 취약하다는 문제를 갖고 있다. 즉 지진이 발생시에는 상기 교축·교직용 J.P.C플랫 잭에 의한 시공이 어렵다.
도 1은 우리나라 경주에서 교량 보수·보강 공법 적용당시 지진 발생에 의해 교량이 파손된 상태를 보인 사진으로서, 종래 개시되어 있는 공법을 적용하여 교량 보수·보강시 지진이 발생하게 되는 경우에는 이에 대해 적절하게 대응하기 어려워 교량의 많은 부분의 파손이 불가피한 실정이다.
또한 도 2는 종래 일반잭 공법 시공 중에 일반잭에 가해지는 작용하중이 크고 잭에 응력이 집중되는 상황에서, 교량상부에서 발생되는 대기온도에 따른 신축작용이 잭에 의해 제대로 수용되지 않아 발생된 사고 사진으로서, 잭은 물론 교각 교량상판 균열 파손이 발생된 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제시되는 것으로서, 교량 보수 및 보강 공법 진행 중에 지진이 발생하더라도 지진에 의해 발생되는 충격을 효과적으로 흡수하여 안정적으로 공법이 진행될 수 있도록 하는 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법을 제시하고자 한다.
대한민국 등록특허 10-0755340(등록일자 2007.08.29) 대한민국 등록특허 10-0853235(등록일자 2008.08.13)
본 출원인의 등록특허 대한민국 등록특허 10-0853235에서 제시된 교축·교직용 J.P.C플랫 잭에 대한 기술이 지진발생시에는 적용이 부적합한 단점을 개선함으로써, 지진 발생시에도 안정적으로 교량의 인상·인하 공법이 수행될 수 있도록 하는 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 플레이트 거더, 철교 또는 강 박스형 교량의 하단면을 지지하면서 양측면을 잡아 고정하는 잭 상부판과,
상기 잭 상부판의 하부면에 결합 고정되는 평면을 이루는 상부면과, 틸팅새들의 상부면과 접하여 이동할 수 있는 원형 홈이 형성되는 하부면을 포함하는 슬라이드판과,
고리형 테두리의 내측으로 형성되는 원형홈으로 이루어진 상부와, 구형의 돌출구조를 이루는 하부로 이루어지되, 상기 원형홈 상부면으로 적층되는 원형의 고탄성 우레탄 부재와, 상기 우레탄 부재의 상부면로 적층되는 원형의 고강도 PEEK 플라스틱 부재가 일체 구조를 이루어, 상부로는 상기 슬라이드판과 접하여 양방향으로 이동이 가능하고, 하부로는 유압실린더의 상부면과 곡면 접촉을 통해 전(全)방향으로 회전가능하도록 구성되는 틸팅새들과,
상기 틸팅새들 하부에 형성되어 유압에 의해 수직방향으로 승·하강하는 유압실린더부와,
상기 잭 상부판의 승하강 높이를 센싱하는 높이센서와,
상기 유압실린더부 하부에 형성되어 상기 유압실린더부를 지지하면서 나사산을 타고 상, 하 수직으로 이동하여 높이를 조절하는 잭 높이조절부와,
판형을 이루어 상부로는 상기 잭 높이조절부를 고정하여 지지하고, 하부로는 교각에 고정설치되는 잭 하부판을 포함하여 구성되는, 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭을 제공한다.
또한, 상기 양방향 C.P.S 잭을 이용한 교량 인상·인하 공법으로서,
통제컴퓨터, 상기 통제컴퓨터와 전기적으로 연결되는 교량상부 인상·인하 제어 콘트롤 박스와, 상기 콘트롤 박스와 전기적으로 연결되는 유압펌프와, 상기 유압펌프와 연결되는 분배기(Dividers)와, 일측이 상기 분배기(Dividers)와 연결되고 타측이 양방향 C.P.S 잭의 실린더튜브에 형성되는 유압밸브와 연결되는 오일케이블과, 양방향 C.P.S 잭을 설치하는 단계(S10)와,
상기 통제컴퓨터에 교량인상 위치, 인상력, 인상속도 값을 입력하고, 이와 같이 입력한 값에 따라 교량상부 인상·인하 제어 콘트롤 박스를 통해 유압펌프를 제어하여 상기 양방향 C.P.S 잭을 구동시켜 교량을 인상하는 단계(S20)와,
교량 인상상태를 계측 및 제어하면서 목표위치까지 인상하여 교량인상을 완료하는 단계(S30)와,
상기 양방향 C.P.S 잭의 유압실린더부의 상승상태를 안전너트로 고정하여, 유압손실에 의해 상기 유압실린더부가 갑작스럽게 하강하는 것을 방지하도록 안전조치를 취하는 단계(S40)와,
교량 보수 및 보강 단계(S50)와,
상기 통제컴퓨터에 교량인하 위치, 속도 값을 입력하고, 이와 같은 제어신호에 따라 유압펌프를 통해 상기 양방향 C.P.S 잭을 구동시켜 교량을 인하하는 단계(S60)와,
상기 통제컴퓨터에 교량인하 위치, 인하속도 값을 입력하고, 이와 같이 입력한 값에 따라 교량상부 인상·인하 제어 콘트롤 박스를 통해 유압펌프를 제어하여 상기 양방향 C.P.S 잭을 구동시켜 교량을 인하하는 단계(S70)와,
교량 인하상태를 계측 및 제어하면서 목표위치까지 인하하여 교량인하를 완료하는 단계(S80)를 포함하여 구성되는, 내진기능의 양방향 C.P.S 잭을 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법을 제공한다.
본 발명은 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법은 다음의 효과를 갖는다.
첫째. 본 발명의 양방향 C.P.S 잭을 이용한 인상·인하 공법은 철도, 사교, 곡선교 및 기존 교량 상부도로 열차, 차량이 통행하거나 사람들이 다니는 중에 지진이 발생하더라도 양방향 C.P.S 잭이 지진 발생에 따른 충격을 효과적으로 흡수함으로써 안정적으로 교량의 인상·인하가 가능하여 열차, 차량은 물론 통행자의 안전을 보장할 수 있다는 장점이 있다.
둘째. 양방향 C.P.S 잭이 열차, 차량의 충격하중을 효과적으로 분산시켜 교각에 전달함으로써 교각 단면 손상이 발생하지 않는다.
셋째. 교량 상부구조물을 안정적으로 받침으로써 이동량이 많은 특수 교량, 철도교 및 대형 교량에 적용하기에 용이하다는 장점을 갖는다.
넷째. 종래 사용되던 유압 나사 잭, 조립식 브라켓 일반잭은 수평하중과 회전력에 의한 문제 발생으로 불안정하여 차량운행 중에는 교량 상·하부 구조물의 보수·보강이 불가능하였으나, 본 발명의 내진기능의 양방향 C.P.S 잭을 이용한 인상·인하 공법 적용시에는 상기 종래의 문제점이 발생하지 않아 차량운행 중에도 교량 상·하부 구조물의 보수·보강 작업이 가능하다는 장점을 갖는다.
다섯째. 본 발명의 내진기능의 양방향 C.P.S 잭을 이용한 교량 상·하부 구조물의 보수·보강 중에 유압실린더의 유압손실이 발생하더라도, 최초 목표 높이까지 교량이 인상된 후에는 안전너트를 이용하여 상기 유압실린더의 위치를 고정시켜 줌으로써, 유압손실에 의해 상기 유압실린더가 내려 앉는 것을 방지하여 안정적인 공법 수행이 가능하다.
도 1은 종래 교량 보수, 보강 공법을 적용시 지진 발생으로 인해 교량 파손상태를 확인할 수 있는 사진.
도 2는 종래 교량 보수, 보강 공법을 적용시 교량상부에서 발생되는 대기온도에 따른 신축작용이 잭에 의해 제대로 수용되지 않아 발생된 교각 교량상판 균열 파손 상태를 확인할 수 있는 사진.
도 3은 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭의 전체 구성을 보인 결합사시도.
도 4는 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭의 전체 구성을 보인 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭의 전체 구성을 보인 정면도.
도 6은 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭의 전체 구성을 보인 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭의 전체 구성을 보인 측면절개도로서 유압을 주기 전 상태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭의 전체 구성을 보인 측면절개도로서 유압을 준 후 상태를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭의 전체 구성을 보인 절개사시도.
도 10은 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭이 설치된 상태를 보인 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭을 포함하는 교량 인상, 인하 시스템을 도시한 개략도.
도 12는 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭의 설치상태를 예시적으로 도시한 사시도.
도 13은 상기 도 11에 도시된 교량 인상, 인하 시스템을 구성하는 콘트롤 박스를 도시한 정면도.
도 14는 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 콘트롤부의 제1그룹을 도시한 도면.
도 15는 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 콘트롤부의 제2그룹을 도한 도면.
도 16은 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 콘트롤부의 제3그룹을 도한 도면.
도 17은 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 콘트롤부의 제4그룹을 도한 도면.
도 18은 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 콘트롤부의 제5그룹을 도한 도면.
도 19는 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 콘트롤부의 제6그룹을 도한 도면.
도 20은 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 콘트롤부의 제7그룹을 도한 도면.
도 21은 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 콘트롤부의 제8그룹을 도한 도면.
도 22는 도 13에 도시된 콘트롤 박스를 구성하는 컴퓨터 조정부를 도시한 도면.
도 23은 본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭을 이용한 교량 인상, 인하공법에 따른 순서도.
본 발명에서 사용되는 C.P.S 잭에서 'C.P.S'는 'Cylinder Pot bearing Spherical bearing'의 약어이다.
이하, 본 발명에 따른 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭 및 이를 이용한 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법에 대한 구체적인 기술 내용을 도면과 함께 살펴보도록 한다.
1. 양방향 C.P.S 잭
도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이,
본 발명에 따른 내진기능의 양방향 C.P.S 잭(1)은,
플레이트 거더, 철교 또는 강 박스형 교량의 하단면을 지지하면서 양측면을 잡아 고정하는 잭 상부판(10)과,
상기 잭 상부판(10)의 하부면에 결합 고정되는 평면을 이루는 상부면과, 틸팅새들(30)의 상부면과 접하여 이동할 수 있는 원형 홈(201)이 형성되는 하부면을 포함하는 슬라이드판(20)과,
고리형 테두리(301a)의 내측으로 형성되는 원형홈(301b)으로 이루어진 상부(301)와, 구형의 돌출구조를 이루는 하부(302)로 이루어지되, 상기 원형홈(301b) 상부면으로 적층되는 원형의 고탄성 우레탄 부재(303)와, 상기 우레탄 부재(303)의 상부면로 적층되는 원형의 고강도 PEEK 플라스틱 부재(304)가 일체 구조를 이루어, 상부로는 상기 슬라이드판(20)과 접하여 양방향으로 이동이 가능하고, 하부로는 유압실린더의 상부면과 곡면 접촉을 통해 전(全)방향으로 회전가능하도록 구성되는 틸팅새들(30)과,
상기 틸팅새들(30) 하부에 형성되어 유압에 의해 수직방향으로 승·하강하는 유압실린더부(40)와,
상기 잭 상부판(10)의 승하강 높이를 센싱하는 높이센서(50)와,
상기 유압실린더부(40) 하부에 형성되어 상기 유압실린더부(40)를 지지하면서 나사산을 타고 상, 하 수직으로 이동하여 높이를 조절하는 잭 높이조절부(60)와,
판형을 이루어 상부로는 상기 잭 높이조절부(60)를 고정하여 지지하고, 하부로는 교각에 고정설치되는 잭 하부판(70)을 포함하여 구성된다.
상기 내진기능의 양방향 C.P.S 잭(1)을 구성하는 각 부 기술 구성에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보도록 한다.
1) 잭 상부판
플레이트 거더, 철교 또는 강 박스형 교량의 하단면을 지지하면서 양측면을 잡아 고정하는 역할을 한다.
보다 구체적으로는, 원형 또는 다각형상의 판형을 이루어, 중앙부를 기준으로 양방향으로 다수의 이동가이드공(111)이 형성되고, 중앙부에 다수의 슬라이드판 결합공(112)이 형성되는 평판(11)과,
상기 평판(11)의 상부면 양방향으로 설치되는 '┛'과 '┗' 형상의 절곡형 판을 상기 이동가이드공(111)을 따라 이동시켜 플레이트 거더, 철교 또는 강 박스형 교량의 양측면에 밀착시킨 후, 볼트, 너트결합을 통해 상기 평판(11)에 완전히 고정시키는 이동밀착형 고정부(12)를 포함하여 구성된다.
상기 잭 상부판(10)은 도 10에 도시된 바와 같이, 교량의 거더 하단면에 설치되어, 상기 평판(11)은 상기 거더의 하단면을 지지하게 되고 상기 이동밀착형 고정부(12)은 상기 거더의 양측면에 완전히 밀착하여 단단히 잡아주는 역할을 한다.
상기 이동밀착형 고정부(12)는 상기 거더의 폭에 따라 '┛'과 '┗' 형상의 대칭 구조를 이루는 절곡형 판 상호 간의 이격거리를 조정하여 상기 거더의 양 측면에 완전히 밀착되도록 한 후, 상기 절곡형 판에 형성되어 있는 결합공과 상기 평판에 형성되어 있는 이동가이드공(111)을 볼트, 너트 결합하여 단단히 고정하게 된다.
상기 평판(11)의 중앙부에 형성되는 슬라이드판 결합공(112)은 잭 상부판(10)의 하부면에 맞닿도록 고정되는 슬라이드판(20)과 나사결합을 이루기 위한 것이다.
이와 같이, 상기 잭 상부판(10)은 교량의 상부구조물과 하부구조물의 사이에 설치되는 거더를 지지하면서 잡아주는 역할을 한다.
2) 슬라이드판
상기 슬라이드판(20)은 상기 잭 상부판(10)의 하부면에 결합 고정되어 틸팅새들(30)이 양방향으로 전·후 이동이 가능하도록 가이드하는 역할을 하는 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 잭 상부판(10)의 하부면에 결합 고정되는 평면을 이루는 상부면과, 틸팅새들(30)의 상부면과 접하여 이동할 수 있는 원형 홈(201)이 형성되는 하부면을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 양방향 C.P.S 잭(1)을 이용한 교량 인상·인하 공법 진행 중에 지진이 발생하더라도 진동방향에 따라 상기 틸팅새들(30)의 하부면에서 전(全) 방향으로 회전하면서 상부면에서는 양방향 전·후 이동이 이루어지기 때문에 지진에 따른 진동을 흡수하여 안정적으로 교량 인상·인하 공법이 지속적으로 진행될 수 있도록 한다.
상기 슬라이드판(20)은 고강도 엔지니어링 플라스틱인 PEEK(Polyetheretherketone)로 이루어진다.
상기 PEEK(Polyetheretherketone)는 금속성 소재를 대체할 소재로 각광받고 있는 재질로서 폴리머 중에서 우수한 기계적, 화학적 특성을 가지는 반 결정구조의 열가소성 폴리머이다. 고온 열가소성 고분자 중합체로서 케톤기(Ketone group)와 에테르기(ether group)가 상호 연결된 방향족 분자 사슬로 구성된 것이다.
또한 상기 슬라이드판(20)의 하부면에는 틸팅새들(30)의 상부면과 면접촉시 슬라이딩 기능을 향상시키기 위하여 스테인리스강판(SUS판)을 부착하여 일체화를 이룬다.
상기 스테인리스강판(SUS판)은 구체적인 예로서 1.0 ~ 3.0 mm의 두께를 갖는 것으로서, 바람직하게는 2.0 mm의 두께를 갖는 것을 사용한다.
3) 틸팅새들(Tilting Saddle)
상기 틸팅새들(30)은 유압실린더(40)의 상부에 설치되어, 상기 유압실린더(40)의 상부면과 곡면접촉을 통해 전(全) 방향으로 회전가능하도록 구성된다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이,
상기 틸팅새들(30)은 고리형 테두리(301a)의 내측으로 형성되는 원형홈(301b)으로 이루어진 상부(301)와, 구형의 돌출구조를 이루는 하부(302)로 이루어지되, 상기 원형홈(301b) 상부면으로 적층되는 원형의 고탄성 우레탄 부재(303)와, 상기 우레탄 부재(303)의 상부면로 적층되는 원형의 고강도 PEEK 플라스틱 부재(304)가 일체 구조를 이루어, 상부로는 상부로는 슬라이드판(20)과 접하여 양방향으로 이동을 하고, 하부로는 유압실린더부(40)의 상부면과 곡면접촉을 통해 전(全) 방향으로 회전이 가능하도록 구성된다.
상기 틸팅새들(30)의 상부를 구성하는 고탄성 우레탄 부재(302)는 열차, 차량의 충격하중을 효과적으로 흡수 분산시켜 줌으로써 양방향 C.P.S 잭(1)이 설치되어 있는 교각 단면 손상이 발생하지 않도록 하는 역할을 한다.
4) 유압실린더부
상기 유압실린더부(40)는 틸팅새들(30) 하부에 형성되어 유압에 의해 수직방향으로 승·하강하는 역할을 한다.
상기 유압실린더부(40)는 도 4, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이,
오일 케이블(Oil cable)(500)과 연결되는 유압밸브(411)가 하부 외주면 일측에 형성되고, 상부 외주면을 따라 수나사산이 형성되며, 상부가 개방된 원통구조를 이루되, 상기 유압밸브(411)를 통해 유입되는 유압이 유출되는 유압유출구(412)가 내측 바닥면에 형성되는 제1실린더튜브(41)와,
상기 실린더튜브(41) 내측으로 삽입되어 유압에 의해 수직방향으로 승하강 운동을 하되, 원통구조를 이루며 하부 외주면을 따라 오링홈(422a)이 형성되는 제1피스톤(42)과,
상기 제1피스톤(42)의 오링홈(422a)에 끼워넣는 오링(43)과,
상부가 오목한 면을 이루어 틸팅새들(30)의 하부면과 곡면 접촉을 이루도록 형성되고, 하부로는 상기 제1피스톤(42)과 체결구조를 이루는 제2피스톤(44)과,
외주면을 따라 다수의 손잡이가 형성되고, 내주면을 따라 형성된 암나사산이 상기 제2실린더튜브의 수나사산과 나사결합을 이루어 상·하 이동하여 상기 제2피스톤(44)의 하부면을 지지하도록 하여 유압손실에 의해 제2피스톤(44)이 하강하는 것을 방지하는 안전너트(45)를 포함하여 구성된다.
상기 오일 케이블(Oil cable)(500)를 통해 공급되는 유압류는 상기 유압밸브(411)를 거쳐 유압유출구(412)를 통해 제1실린더튜브(41) 하부로 공급된다. 이와 같이 공급되는 유압류에 의해 상기 제1피스톤(42)이 승하강 운동을 하게 되며, 이에 따라 상기 제1피스톤(42)과 체결되어 있는 제2피스톤(44)이 승하강 운동을 하게 된다.
상기 제1피스톤(42)은 스틸(steel)의 원통형 구조를 이루되, 상부의 직경이 하부의 직경보다 크게 형성되어 단을 이루는 제1몸체부(421)와,
인청동(phosphor bronze)으로 이루어져 열 박음(shrinkage fitting)에 의해 상기 제1몸체부(421)의 하부에 끼워넣어 일체를 이루되, 하부 외주면을 따라 오링홈(422a)이 형성되는 제2몸체부(422)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 열 박음(shrinkage fitting) 과정은, 제1몸체부(421)의 하부 외경과 링 구조를 갖는 제2몸체부(422) 내경의 비율을 1:1로 가공하고,
상기 인청동으로 이루어진 제2몸체부(422)를 1,400 ~ 1,600 ℃로 가열 팽창시킨 후, 상기 제1몸체부(421)의 하부에 끼워넣어 자연냉각시킴으로써, 상기 제2몸체부(422)가 수축되면서 상기 제1몸체부(421)와 강하게 결속되어 일체를 이룸으로써 완성된다.
상기 인청동(phosphor bronze) 재질의 제2몸체부(422)는 유압이 균일하게 작용하지 않을 경우 발생되는 편심하중을 잡아주는 역할을 하는 것으로서, 편심하중에 의해 제1피스톤(42)이 기울어져 승하강 운동이 제대로 이루어지지 않는 문제점을 해결한다.
특히 본 발명에서는 고경도의 인청동(phosphor bronze)으로 이루어진 제2몸체부(422)를 열 박음을 통해 제1몸체부(421)와 강하게 결속시켜 일체를 이룸으로써 종래 편심하중을 잡아주기 위해 사용되던 신주(황동)용접 방식과 비교하여 볼 때 가공시간이 대폭절감되고, 그 효과적인 측면에서도 매우 뛰어나다는 장점을 갖는다.
그리고 상기 오링(43)은 유압류가 외부로 유출되는 것을 차단하는 역할을 한다.
5) 높이센서
상기 높이센서(50)는 상기 유압실린더부의 측부에 설치되어 유압에 의해 승하강하는 상기 잭 상부판(10)의 높이를 센싱하는 역할을 한다.
상기 높이센서(50)는 몸체부(501)와, 상기 몸체부(501)의 상부에 결합되는 센서부(502)와, 상기 몸체부(501)의 하부에 형성되어 다이얼 방식으로 상기 센서부(502)의 높이를 조절하는 높이조절부(503)로 구성된다.
상기 센서부(502)의 상단부와 맞닿아 있던 잭 상부판(10)이 승하강하게 되면, 이를 상기 센서부(502)에서 센싱함으로써 유압에 의해 변동되는 교량의 높이를 실시간으로 확인할 수 있어, 교량의 인상 및 인하 높이를 정확하게 세팅할 수 있다.
6) 잭 높이조절부
상기 잭 높이조절부(60)는 상기 유압실린더부(40)의 하부에 설치되어 상기 유압실린더부(40)의 수직 높이를 조정할 수 있다.
상기 잭 높이조절부(60)는 잭 하부판(70)의 중앙 상부에 고정설치되되, 원통형의 외주면을 따라 수나사산이 형성되는 높이조절고정가이드부(601)와,
원통관 형상을 이루고 내주면을 따라 암나사산이 형성되어 상기 높이조절고정가이드부(601)의 수나사산과 나사결합을 이루어 수직방향으로 승·하강 운동을 하는 높이조절부(602)를 포함하여 구성된다.
7) 잭 하부판
상기 잭 하부판(70)은 양방향 C.P.S 잭(1)의 최하부에 설치되는 것으로서, 볼트를 이용하여 교각의 상부에 고정시키는 역할을 한다.
이하, 본 발명의 양방향 C.P.S 잭(1)을 이용한 교량 인상·인하 공법에 대해 살펴보도록 한다.
본 발명에 따른 교량 인상·인하 공법은 교량의 인상·인하 중에 지진이 발생하더라도 차량 및 통행자의 안정성을 확보할 수 있는 공법으로서, 상기 제시된 양방향 C.P.S 잭(1)을 통해 이와 같은 효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 교량 인상·인하 공법은 도 11, 도 12 및 도 23에 도시된 바와 같이,
통제컴퓨터(100), 상기 통제컴퓨터(100)와 전기적으로 연결되는 교량상부 인상·인하 제어 콘트롤 박스(200)와, 상기 콘트롤 박스(200)와 전기적으로 연결되는 유압펌프(300)와, 상기 유압펌프(300)와 연결되는 분배기(Dividers)(400)와, 일측이 상기 분배기(Dividers)(400)와 연결되고 타측이 양방향 C.P.S 잭(1)의 실린더튜브(41)에 형성되는 유압밸브(411)와 연결되는 오일케이블(500)과, 양방향 C.P.S 잭(1)을 설치하는 단계(S10)와,
상기 통제컴퓨터(100)에 교량인상 위치, 인상력, 인상속도 값을 입력하고, 이와 같이 입력한 값에 따라 교량상부 인상·인하 제어 콘트롤 박스(200)를 통해 유압펌프(300)를 제어하여 상기 양방향 C.P.S 잭(1)을 구동시켜 교량을 인상하는 단계(S20)와,
교량 인상상태를 계측 및 제어하면서 목표위치까지 인상하여 교량인상을 완료하는 단계(S30)와,
상기 양방향 C.P.S 잭(1)의 유압실린더부(40)의 상승상태를 안전너트(44)로 고정하여, 유압손실에 의해 상기 유압실린더부(40)가 갑작스럽게 하강하는 것을 방지하도록 안전조치를 취하는 단계(S40)와,
교량 보수 및 보강 단계(S50)와,
상기 통제컴퓨터에 교량인하 위치, 속도 값을 입력하고, 이와 같은 제어신호에 따라 유압펌프를 통해 상기 양방향 C.P.S 잭을 구동시켜 교량을 인하하는 단계(S60)와,
상기 통제컴퓨터(100)에 교량인하 위치, 인하속도 값을 입력하고, 이와 같이 입력한 값에 따라 교량상부 인상·인하 제어 콘트롤 박스(200)를 통해 유압펌프(300)를 제어하여 상기 양방향 C.P.S 잭(1)을 구동시켜 교량을 인하하는 단계(S70)와,
교량 인하상태를 계측 및 제어하면서 목표위치까지 인하하여 교량인하를 완료하는 단계(S80)를 포함하여 구성된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 교량상부 인상·인하 제어 콘트롤 박스(200)는 콘트롤부(200a), 센서부(200b), 구동부(200c) 및 컴퓨터조정부(200d)로 구성된다.
상기 콘트롤부(200a)는 도 14 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 48개의 길이 콘트롤러(Length Controller)와 2개의 무게 콘트롤러(Weight Controller)로 구성된다. 상기 무게 콘트롤러(Length Controller)는 6개가 1조를 이룬다. 즉 6조를 1단위로 8개의 그룹으로 형성된다.
그리고 상기 무게 콘트롤러(Weight Controller)는 2개가 각각 구성되어 동작하게 되어 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 각 콘트롤러(Controller)의 하단에는 1 그룹(Group)을 자동 또는 수동으로 운전할 수 있는 조작 스위치(Switch)(Selector S/W, Push Bottom S/W, Pilot Lamp Push Lamp 등) 구성되어 있으며 센서부(200b)의 길이센서에 의해 개별수치를 표시하고 명령을 내려 길이를 조작한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 무게 콘트롤러(Weight Controller)는 ON/OFF 스위치(Switch) 의해서 구동되며, 무게의 지시치를 나타내며 Over Weight를 했을 경우, 램프(Lamp)에 의해 표시되며 유압 모터(Motor)의 제어장치를 조정할 수 있다.
패널(Panel) 내부에는 모터(Motor)를 구동할 수 있는 TSms MCCB, MC 기타 Relay가 장착되어 있으며 터미널(Terminal) 단자로 연결되어 구동부(200c)를 구성한다.
패널(Panel) 외함의 바텀(Bottom)에는 길이센서, 무게센서 및 컴퓨터 통신선의 각종센서를 외부센서와 연결될 수 있는 잭으로 구성되어 있다. 입력전원과 유압 모터(Motor)를 외부 연결할 수 있도록 잭으로 구성했다.
상기 컴퓨터조정부(200d)는 도 22에 도시된 바와 같이, 각종 센서(Sensor)에서 나오는 출력을 컴퓨터에 보내어 현재 작업중 길이와 무게가 얼마나 작동하고 있는지 순간순간 100 % 비율의 막대그래프로 표시해 주며 각개의 순간 순간 동작을 볼 수 있는 추이곡선 프로그램이 들어있다.
본 발명은 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭을 이용하여 디지털 구조물 동시 인상·인하 공법이 이루어짐으로써, 기존 교량 상부도로로 차량 통행 및 사람이 다니는 중에 공사를 하더라도 지진시나 기타 유사시 구조물 및 통행자를 보호할 수 있고 정밀시공이 가능하여 산업상 이용가능성이 크다.
1 : C.P.S 잭 10 : 잭 상부판
20 : 슬라이드판 30 : 틸팅새들
40 : 유압실린더부 41 : 제1실린더튜브
42 : 제1피스톤 43 : 오링
44 : 제2피스톤 45 : 안전너트
50 : 높이센서 60 : 잭 높이조절부
70 : 잭 하부판 301: 상부
301a: 고리형 테두리 301b: 원형홈
302: 하부 303: 우레탄 부재
304: PEEK 플라스틱 부재 411 : 유압밸브
412 : 유압유출구 421 : 제1몸체부
422 : 제2몸체부 422a: 오링홈
500 : 오일 케이블(Oil cable)

Claims (7)

  1. 플레이트 거더, 철교 또는 강 박스형 교량의 하단면을 지지하면서 양측면을 잡아 고정하는 잭 상부판(10)과,
    상기 잭 상부판(10)의 하부면에 결합 고정되는 평면을 이루는 상부면과, 틸팅새들(30)의 상부면과 접하여 이동할 수 있는 원형 홈(201)이 형성되는 하부면을 포함하는 슬라이드판(20)과,
    고리형 테두리(301a)의 내측으로 형성되는 원형홈(301b)으로 이루어진 상부(301)와, 구형의 돌출구조를 이루는 하부(302)로 이루어지되, 상기 원형홈(301b) 상부면으로 적층되는 원형의 고탄성 우레탄 부재(303)와, 상기 우레탄 부재(303)의 상부면로 적층되는 원형의 고강도 PEEK 플라스틱 부재(304)가 일체 구조를 이루어, 상부로는 상기 슬라이드판(20)과 접하여 양방향으로 이동이 가능하고, 하부로는 유압실린더의 상부면과 곡면 접촉을 통해 전(全)방향으로 회전가능하도록 구성되는 틸팅새들(30)과,
    상기 틸팅새들(30) 하부에 형성되어 유압에 의해 수직방향으로 승·하강하는 유압실린더부(40)와,
    상기 잭 상부판(10)의 승하강 높이를 센싱하는 높이센서(50)와,
    상기 유압실린더부(40) 하부에 형성되어 상기 유압실린더부(40)를 지지하면서 나사산을 타고 상, 하 수직으로 이동하여 높이를 조절하는 잭 높이조절부(60)와,
    판형을 이루어 상부로는 상기 잭 높이조절부(60)를 고정하여 지지하고, 하부로는 교각에 고정설치되는 잭 하부판(70)을 포함하여 구성되는 것에 있어서,

    상기 유압실린더부(40)는,
    오일 케이블(Oil cable)(500)과 연결되는 유압밸브(411)가 하부 외주면 일측에 형성되고, 상부 외주면을 따라 수나사산이 형성되며, 상부가 개방된 원통구조를 이루되, 상기 유압밸브(411)를 통해 유입되는 유압이 유출되는 유압유출구(412)가 내측 바닥면에 형성되는 제1실린더튜브(41)와,
    상기 실린더튜브(41) 내측으로 삽입되어 유압에 의해 수직방향으로 승하강 운동을 하되, 원통구조를 이루며 하부 외주면을 따라 오링홈(422a)이 형성되는 제1피스톤(42)과,
    상기 제1피스톤(42)의 오링홈(422a)에 끼워넣는 오링(43)과,
    상부가 오목한 면을 이루어 틸팅새들(30)의 하부면과 곡면 접촉을 이루도록 형성되고, 하부로는 상기 제1피스톤(42)과 체결구조를 이루는 제2피스톤(44)과,
    외주면을 따라 다수의 손잡이가 형성되고, 내주면을 따라 형성된 암나사산이 상기 제2실린더튜브의 수나사산과 나사결합을 이루어 상·하 이동하여 상기 제2피스톤(44)의 하부면을 지지하도록 하여 유압손실에 의해 제2피스톤(44)이 하강하는 것을 방지하는 안전너트(45)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1피스톤(42)은
    스틸(steel)의 원통형 구조를 이루되, 상부의 직경이 하부의 직경보다 크게 형성되어 단을 이루는 제1몸체부(421)와,
    인청동(phosphor bronze)으로 이루어져 열 박음(shrinkage fitting)에 의해 상기 제1몸체부(421)의 하부에 끼워넣어 일체를 이루되, 하부 외주면을 따라 오링홈(422a)이 형성되는 제2몸체부(422)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭.
  6. 청구항 5에 있어서,
    열 박음(shrinkage fitting)은
    제1몸체부(421)의 하부 외경과 링 구조를 갖는 제2몸체부(422) 내경의 비율을 1:1로 가공하고,
    상기 인청동으로 이루어진 제2몸체부(422)를 1,400 ~ 1,600 ℃로 가열 팽창시킨 후, 상기 제1몸체부(421)의 하부에 끼워넣어 자연냉각시킴으로써, 상기 제2몸체부(422)가 수축되면서 상기 제1몸체부(421)와 강하게 결속되어 일체를 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 교량받침 내진보강시 사용되는 내진기능의 양방향 C.P.S 잭.
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