KR102361668B1 - 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법은, 교량 상부 구조물의 인상구간과 인상구간이 아닌 고정구간 사이에 접속가교를 설치하는 접속가교 설치단계; 교량의 상부 구조물에 대한 최종 인상 높이 및 1회 인상 높이를 포함하는 설정 데이터를 설정하는 데이터 설정 단계; 상기 상부 구조물에 차량의 진입 여부를 감지하는 차량감지센서를 설치하고, 상기 인상구간에 유압 장치와 컨트롤러 및 변위계를 설치하는, 장치 설치 단계; 상기 설정 데이터 및 상기 차량의 진입 여부에 따라 상기 유압 장치의 구동을 제어하여 상기 인상구간을 상기 최종 인상 높이까지 반복적으로 차등 인상시키되, 상기 변위계를 통해 산출된 변위값이 상기 1회 인상 높이를 초과할 경우 알림정보를 발생시키는 교량 인상 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법{Smart Precise Control Method of Bridge Impression}

본 발명은 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 유압 장치를 통해 교량 상부 구조물을 인상하는 중에도 차량의 통행을 가능케 하되, 차량 통행과 인상을 동시에 진행함에 있어 1회 인상 높이를 초과하는 경우 알림정보를 발생시켜 안전한 인상을 가능케 한, 교량 인상 제어 공법에 관한 것이다.

교량 상부 구조물은 특성상 무거운 대형 차량, 열차, 승용차의 빈번한 통행으로 인한 진동과 장시간 진행에 따른 노후화 등에 의해 불가피한 손상이 발생하게 된다.

또한, 우리나라에 지진이 발생함에 따라 교량 상부 구조물의 내진 설계가 필요한데, 현재 존재하는 교량 상부 구조물에 내진 설비를 구비하기 위해 교량 상부 구조물을 인상하여 교량과 교각의 접점 지점에 내진 설비를 설치하는 것이 일반적이다.

따라서 이와 같이 교량 상부 구조물의 보수 및 보강 그리고 내진 설비를 설치하기 위해 교량 상부 구조물을 인상하는 방법으로는 주로 유압잭을 통한 펌핑 방식이 이용되고 있다.

그러나 이는 교량 상부 구조물의 정밀한 인상이 불가능하며, 나아가 교량의 인상 작업 시에는 차량이 통행이 불가능하다는 단점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 선행 기술로, 한국 등록특허공보 제 10-0911452호에 ‘차량 통행을 허용하는 교량 상부구조물의 자동인상장치 및 그의 자동제어방법’이 개시되어 있다.

상기 발명은 차량 통행을 허용하는 교량 구조물의 자동인상장치 및 그의 자동제어방법에 관한 것으로, 교량 구조물의 하중 지지점과 기준면 사이에 배치되는 다수의 유압잭과, 상기 유압잭에 가해지는 유압을 계측하는 유압계 및 유압센서, 상부구조물의 인상변위를 계측하는 변위계, 릴리프밸브, 서브(serve)밸브, 상기 유압잭에 유압을 제공하는 다수의 유압펌프, 경보수단, 기록수단을 구비한 제어부 및 메인제어부와, 하중을 고정하중과 활하중(차량하중), 허용변위오차 발생시 조절을 필요로 하는 유압에 대응하는 하중인 변위하중으로 구분함과 더불어, 각각의 유압잭에 고정하중의 약85% 이상의 유압을 유지하도록 하여 인상작업 지점의 유압잭에 대한 유압을 효율적으로 제어하여 교량 상부구조물 및 유압잭의 안전성을 확보하고, 교량의 상부구조물에 설치되어 교량 위를 통행하는 차량을 감지하는 차량통행감지센서 및 교량 상부구조물의 하부에 교량의 진동수를 계측하는 가속도계를 더 설치하여, 차량통행을 허용하면서도 교량 상부구조물의 인상작업에 지장을 주지 않을 뿐만 아니라, 교량의 상부 구조물에 가속도계로 구조물의 강성 수치를 인상 전, 중, 후로 계측함으로써 인상작업에 따른 교량 상부 구조물의 약화 또는 파손에 대하여 즉각 조치할 수 있도록 하였다.

그러나 상술한 바와 같은 교량 인상 시스템의 경우 가속도계를 통해 구조물의 강성 수치를 고려하는 것이나, 교량의 인상 과정에 있어 인상 중에는 차량이 통행이 불가능하다는 한계점이 있었다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 교량의 인상 과정에 있어서도 차량의 통행이 가능하도록 한, 교량 인상 제어 공법을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 차량의 상부 구조물에 추가적인 가교를 설치하여 상부 구조물의 인상 시에도 차량의 통행을 가능케 하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 차량의 상부 구조물에 설치되는 가교의 구조를 구체화하여 안정성을 높이는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가교와 차량의 상부 구조물 사이의 단턱을 없애도 차량을 안정적으로 가교에 진입하게 하는 추가적인 패널을 더하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 차량에 대한 유도 기능을 수행할 수 있는 패널의 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법은, 교량 상부 구조물의 인상구간과 인상구간이 아닌 고정구간 사이에 접속가교를 설치하는 접속가교 설치단계; 교량의 상부 구조물에 대한 최종 인상 높이 및 1회 인상 높이를 포함하는 설정 데이터를 설정하는 데이터 설정 단계; 상기 상부 구조물에 차량의 진입 여부를 감지하는 차량감지센서를 설치하고, 상기 인상구간에 유압 장치와 컨트롤러 및 변위계를 설치하는, 장치 설치 단계; 상기 설정 데이터 및 상기 차량의 진입 여부에 따라 상기 유압 장치의 구동을 제어하여 상기 인상구간을 상기 최종 인상 높이까지 반복적으로 인상시키되, 상기 변위계를 통해 산출된 변위값이 상기 1회 인상 높이를 초과할 경우 알림정보를 발생시키는 교량 인상 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 접속가교는, 상기 고정구간의 단부 인근에 설치되는 것으로서, 상기 교량의 상부 구조물 표면에서 상기 인상구간까지 경사지게 연장된 고정가교 및, 상기 고정가교의 단부에서 연장되어 상기 인상구간의 단부 일 측까지 설치되는 것으로서, 상기 교량의 상부 구조물 표면에서 평행하게 연장된 인상가교를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 고정가교는, 상기 교량의 상부 구조물 표면을 기준으로, 제 1 각도를 갖고 상기 인상구간까지 경사지게 연장되고, 상기 접속가교는, 일 단이 상기 고정가교와 연결되고 타 단이 상기 인상가교와 연장된 것으로서, 상기 교량의 상부 구조물 표면을 기준으로 상기 제 1 각도보다 작은 제 2 각도를 갖도록 절곡 연장된 연결가교를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접속가교는, 상기 접속가교의 양 단부 일 측에 탈착 가능하게 각각 결합되는 보조패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법은,

1) 상부 구조물의 인상구강과 고정구간 사이에 접속가교를 설치하여 상부 구조물의 인상 시에도 차량의 통행을 가능케 하였고,

2) 2단 내지 3단 구조의 접속가교 구조를 통해 가교의 구조적 안정성을 높였으며,

3) 보조패널을 접속가교 양 단부에 탈착 가능하게 설치하여 가교와 차량의 상부 구조물 사이의 단턱을 없애고 차량을 안정적으로 가교에 진입하게 하였으며,

4) 보조패널의 확장부 및 지지부 구성을 통해 접속가교에 진입하는 차량이 떨어지지 않도록 유도할 수 있도록 한 효과가 있다.

도 1은 인상구간에 대한 교량 인상 과정을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 유압 장치가 설치된 상부 구조물의 구체적인 모습을 나타낸 횡단면도.
도 3은 인상구간과 고정구간 사이에 접속가교가 설치된 모습을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 스마트 교량 인상 제어 공법을 나타낸 순서도.
도 5는 고정가교 및 인상가교를 포함하는 접속가교를 도시한 단면도.
도 6은 연결가교를 포함하는 접속가교를 도시한 단면도.
도 7은 보조패널을 포함하는 구조를 나타낸 개념도.
도 8은 보조패널의 측단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1는 인상구간에 대한 교량 인상 과정을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 유압 장치가 설치된 상부 구조물의 구체적인 모습을 나타낸 횡단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 기초적인 교량 인상 과정을 설명하면, 본 발명의 스마트 교량 인상 제어 공법의 경우 교량(10)의 상부 구조물(100) 중 인상을 수행하고자 하는 구간인 인상구간(110), 그리고 인상되지 않는 구간인 고정구간(120)사이에 접속가교를 설치하고 접속가교를 매개로 하여 교량(10)의 상부 구조물(100), 그 중에서도 인상구간(110)의 인상 시에도 차량의 통행을 가능케 한 것을 특징으로 한다.

이때 교량(10)의 상부 구조물(100)이라 함은 교각(200) 상에 설치되는 것으로서, 차량, 열차 등이 통행할 수 있도록 구비된 것을 의미한다. 이러한 상부 구조물(100) 및 이를 인상하는 장치를 자세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 교량 인상 제어 공법이 수행되기 위해서는 인상구간(110) 및 고정구간(120)을 포함하는 상부 구조물(100) 및 교각(200) 사이에 유압 장치(300) 및 컨트롤러(400)가 설치되어야 하는데, 이러한 유압 장치(300)는 기본적으로 유압 펌프(310), 유압 라인(320), 유압 잭(330)이 포함될 수 있다.

일반적으로 상부 구조물(100)은 차량 등이 다닐 수 있도록 하는 바닥판을 의미하며, 교각(200)에 의해 안전하게 지지된다. 이러한 상부 구조물(100)을 안전하게 인상하기 위해서는 도면에 도시된 바와 같이 복수 개의 유압 잭(330)을 상부 구조물(100) 및 교각(200) 사이에 각각 설치하고 유압 펌프(310)와 유압 잭(330)을 유압 라인(320)으로 연결하여 유압이 동시에 흐를 수 있도록 작동시킬 수 있다. 이때 유압 잭(330)을 교각(200) 상에 설치하는 위치 및 개수는 상부 구조물(100)의 인상 환경에 따라 적절히 변경하여 설치할 수 있음은 물론이다.

유압 라인(320)은 유압 펌프(310) 혹은 별도의 유압 분배기와 연결되고, 유압 펌프(310)의 유량 제어를 통해 복수의 유압 잭(330)에 동일한 유량의 오일이 유입되어 동일한 유압으로 유압 잭(330)을 인상 및 인하시킬 수 있다.

이때 복수 개의 유압 잭(330)이 유압 라인(320)에 의해 유압 펌프(310)와 연결되어 유압 잭(330)에 오일이 제공될 수 있으며, 또는 복수의 유압 잭(330)을 하나의 그룹으로 묶어 유압 펌프(310)에 연결될 수도 있음은 물론이다. 이러한 유압 잭(330)에 오일이 제공되어 유압이 발생하게 되고 이렇게 발생된 유압을 제어함으로써 유압 잭(330)을 인상 및 인하, 즉 상부 구조물(100)을 인상 및 인하시킬 수 있다.

더불어 상기 상부 구조물(100)을 인상 및 인하할 시 이러한 유압 장치(300)를 용이하게 제어하기 위해 유압 장치(300)와 무선으로 통신하여 유압 장치(300)의 구동을 제어하는 컨트롤러(400)가 포함될 수 있다.

컨트롤러(400)는 작업자로부터 상부 구조물(100)의 인상 높이를 입력받고 입력된 값에 따라 상부 구조물(100)을 인상시키기 위해 유압 장치(300)의 구동을 제어하는 것으로서, 교량(10) 상부 구조물(100)이 인상된 높이가 표시되는 디스플레이와 상부 구조물(100)의 최종 인상 높이 등을 포함하는 설정 데이터를 입력할 수 있는 복수의 버튼들이 구비될 수 있다.

이러한 컨트롤러(400)는 유압 장치(300)(구체적으로, 유압 펌프(310)와 유선으로 연결될 수 있으며, 혹은 유압 펌프(310)에 별도의 통신부를 구비하여 무선으로 통신이 가능할 수 있다.

이러한 본 발명의 유압 장치(300) 및 컨트롤러(400)를 통한 교량(10)의 상부 구조물(100) 인상에 있어, 본 발명에서는 후술할 접속가교의 설치를 통해 인상 중에도 차량의 통행이 가능하도록 하였다. 이러한 본 발명의 스마트 교량 인상 제어 공법을 순서와 함께 설명하면 다음과 같다.

도 3은 인상구간과 고정구간 사이에 접속가교가 설치된 모습을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명의 스마트 교량 인상 제어 공법을 나타낸 순서도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법은 접속가교 설치단계(S100), 데이터 설정단계(S200), 장치 설치단계(S300), 교량 인상 제어 단계(S400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

(S100) 접속가교 설치 단계

가장 먼저, 교량(10) 상부 구조물(100)의 인상구간(110), 그리고 인상구간(100)이 아닌 고정구간(120) 사이에 접속가교(600)를 설치한다. 이때 접속가교(600)는 바람직하게 일부는 인상구간(110), 일부는 고정구간(120)에 겹쳐진 상태에서 앵커볼트 등을 통하여 체결되어 설치될 수 있다.

더불어 이러한 접속가교(600)는 단일 구조의 패널로 구성될 수도 있으나, 도 3과 같이 힌지를 매개로 각도의 조절이 가능하도록 2개 내지 3개의 가교가 연결된 형태로 구성될 수도 있다. 본 발명의 도 3에서는 2개의 구조가 연결 처리되어 각도의 회동이 가능한 접속가교(600)를 도시하였으며, 이러한 구조의 접속가교(600)는 힌지를 매개로 2개 이상의 구조체가 연결되어 꺾임이 용이하다.

즉 이러한 2개의 구조체가 하나의 접속가교(600)를 이루는 경우, 하나의 구조체는 인상구간(110)에 앵커볼트 등을 통하여 체결될 수 있고, 다른 하나의 구조체는 고정구간(120)에 앵커볼트 등을 통해 체결될 수 있다. 즉 이 경우 인상구간(110)의 인상 시 접속가교(600)가 힌지를 매개로 꺾이게 되는 것이다.

더불어 접속가교(600)는 단순한 패널 형상일 수도 있으며, 혹은 양 단에 기립된 단턱을 구비한 형태일 수도 있으며 그 형상 및 두께에는 제한을 두지 않는다.

(S200) 데이터 설정 단계

데이터 설정 단계는 교량(10)의 상부 구조물(100)에 대한 최종 인상 높이와, 최종 인상 높이가 될 때까지 인상을 수행하는 1회 인상 높이를 포함하는 설정 데이터를 설정하는 기능을 수행한다.

여기서 1회 인상 높이라 함은 최종 인상 높이까지의 인상에 있어 한 번에 몇 mm 내지 몇 cm 씩 교량(10)을 인상할건지와 같은 교량(10)의 인상 정도를 의미하는 것이다. 즉 설정 데이터는 1회 인상 높이 및 최종 인상 높이를 매개로 하여 몇 번의 교량 인상 작업을 수행할건지에 여부 등을 더 포함할 수 있다.

(S300) 장치 설치 단계

다음으로 장치 설치 단계(S300)는 상술한 바와 같은 유압 장치(300) 및 컨트롤러(400), 변위계(500) 및 차량 진입 감지를 위한 차량감지센서(510) 등을 설치하는 단계이다.

이때 유압 장치(300)라 함은 유압 펌프(310), 유압 라인(320), 그리고 유압 잭(330)을 포함할 수 있다 하였다. 유압 장치(300)의 설치의 경우 작업자에 의해 이루어지는데, 작업자가 교량(10) 상부 구조물(100)과 교각(200) 사이에 유압 잭(330)을 설치하고, 유압 잭(330)과 유압 펌프(310)를 연결하는 유압 라인(320)을 구비하여 유압 펌프(310)에 의해 오일이 흐르면서 유압 잭(330)까지 유압이 흘러 유압 잭(330)이 구동되도록 할 수 있다.

더불어 유압 장치(300) 및 컨트롤러(400)를 설치하고, 나아가 변위계(500)를 함께 설치하게 되는데, 이러한 변위계(500)라 함은 높이 변위계, 좌우 변위계, 각도 변위계를 포함하며, 변위계(500)의 경우 교량(10)의 상부 구조물(100)의 상측, 하측, 그리고 교각(200) 상에 설치된다. 이러한 변위계(500)는 센서를 포함하여 높이 변위, 좌우 변위, 각도 변위를 측정하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상술한 바와 같이 이때 높이 변위라 함은 지면으로부터 수직 방향으로의 변위를 의미하고, 좌우 변위라 함은 교량(10) 상부 구조물(100)을 평면상에서 바라볼 때 교량(10) 상부 구조물(100)의 중심을 기준으로 좌우 위치 변위를 의미하며, 각도 변위라 함은 교량(10) 상부 구조물(100)이 지면을 기준으로 기울어진 각도를 의미한다.

더불어 차량감지센서(510)가 설치된다 하였는데, 이러한 차량감지센서(510)는 상부 구조물(100)의 상측, 즉 차량이 통행하는 측에 설치되며, 차량이 인상하고자 하는 교량(10)에 진입 중인지를 감지하는 역할을 수행한다. 가장 바람직하게는 인상구간(110)의 상측에 설치되는 것이 바람직하며, 여기서 차량감지센서(510)는 주차장 등에서 사용되는 종래의 차량감지센서(510)를 이용하면 되므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

더불어 이러한 차량감지센서(510)는 상부 구조물(100), 바람직하게는 인상구간(110)의 양쪽 끝단에 모두 설치되어 양 방향에서 차량이 교량(10)에 진입하는 지를 판단할 수 있어야 함은 물론이다.

(S400) 교량 인상 제어 단계

마지막으로, 교량 인상 제어 단계(S400)는 상술한 설정 데이터 및 차량감지센서(510)를 통해 감지된 차량의 진입 여부에 따라 유압 장치(300)의 구동을 제어하여 교량(10)의 상부 구조물(100) 중에서도 인상구간(110)을 인상시키는 과정이다.

이는 상술한 변위계(500)를 통해 생성된 교량(10) 상부 구조물(100)의 높이 변위, 좌우 변위, 각도 변위를 포함하는 최종 인상 높이와 설정 데이터 산출 단계(S200)를 통해 산출된 설정 데이터를 확인하면서 오일의 유량을 제어함으로써 유압 장치(300)의 구동을 제어하고, 이를 통해 교량(10)의 상부 구조물(100)이 인상되게 하는 것이다.

더불어 이때 변위계(500)를 통해 생성된 높이 변위, 좌우 변위, 각도 변위를 포함하는 변위값이 설정 데이터에 포함된 1회 인상 높이를 초과하는 경우, 컨트롤러(400)등을 매개로 알림정보를 발생시킴으로써 1회 인상 높이 범위를 초과하는 교량(10) 인상이 진행되지 않도록 하여 안전성을 높일 수 있다.

따라서 설정 데이터의 값에 따라 1회 인상 시 인상되는 높이 변위, 각도 변위, 그리고 좌우 변위만큼 유압 장치(300)의 구동을 제어하여 상부 구조물(100)이 1회 인상 높이만큼 인상되도록 하고, 이를 반복하여 최종 인상 높이까지 교량(10)의 상부 구조물(100)이 인상되도록 하는 것이며, 최종 인상 높이에 다다르는 경우 유압 장치(300)의 가동을 중지하여 교량(10) 상부 구조물(100)의 낙하를 방지하며 교량(10)의 인상이 완료되게 한다.

나아가 상부 구조물(100)의 인상이 1회 인상 높이를 초과하는 경우 작업자의 안전이 위험받을 수 있는 상황이므로, 이를 알리는 경고 알림정보를 컨트롤러(400)를 매개로 작업자에게 제공하도록 하여 작업자가 위험을 감지하고 대피할 수 있도록 할 수 있다.

이 때 컨트롤러(400)를 통한 알림 표시 방법에 있어서는 컨트롤러(400)에 구비된 디스플레이를 매개로 경고 메시지 창을 출력하거나, 혹은 컨트롤러(400)에 구비된 조명을 점등시키거나, 혹은 컨트롤러(400)에 구비된 스피커를 통해 알림음을 출력시키는 등 그 방법에 제한이 없음은 물론이다.

나아가 인상구간(110)을 인상시키되, 차량의 진입 여부에 따라 교량(10) 인상 속도를 차등 조정하여 차량이 진입 중인 경우 인상구간(110) 인상 속도를 낮추고, 차량이 진입하지 않은 상태인 경우 인상구간(110)의 인상 속도를 높여 차량의 진입 여부에 따라 교량(10) 인상의 속도를 제어할 수 있도록 하게 된다.

보다 상세하게는 차량 통행 시에는 유압 장치(300)의 유압 조절을 통해 인상 속도를 낮추고, 차량의 통행이 완료된 상태에서 다시 유압 장치(300)로 하여금 유압 조절을 수행하게 함으로써 인상 속도를 높일 수 있게 된다.

따라서 이를 위해서는 차량감지센서(510)를 유압 장치(300)에 구비된 변위 센서(500)나 유압 센서 등과 연계 가능하도록 함으로써, 차량 통과 시에는 유압 장치(300)를 통한 유압 공급을 상대적으로 줄이고, 차량이 통과하지 않을 때 발생되는 변위 차 발생 시 유압 공급을 높일 수 있게 된다.

여기서 보다 상세하게는, 차량감지센서(510)를 통해 차량의 교량(10) 진입이 감지되면, 유압 잭(330)으로 들어가고 나오는 서브 밸브의 잠금 정도를 조절하도록 하여 유압 잭(330) 내부에만 유압의 변화가 다소 나타나나, 전체적인 유량 및 변위에는 변화가 없도록 하여 차량의 순간적인 진입에 의해서도 감압 조절을 수행하여 필요치 않은 변위 발생을 통제할 수 있도록 함으로써 차량의 통행을 막지 않고 통행을 가능케 하는 것이다.

따라서 이와 같은 본 발명의 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법에 따르면, 접속가교(600)를 매개로 하여 교량(10)의 인상 시에도 차량의 통행을 가능케 하는 것은 물론이거니와, 차량의 통행 여부에 따라 교량(10)의 인상 속도를 조절할 수 있도록 하고, 나아가 1회 인상 높이를 초과하는 경우 알림정보를 발생하도록 하여 안전성을 높인 효과가 있다.

도 5는 고정가교 및 인상가교를 포함하는 접속가교를 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 접속가교(600)는 2개의 구조체로 이루어질 수 있다고 상술하였다. 이는 바람직하게 고정가교(610) 및 인상가교(620)를 포함하는 것인데, 이때 고정구간(120)에 설치되는 구조체를 고정가교(610), 인상가교(620)에 설치되는 구조체를 인상가교(620)라고 한다.

즉 고정가교(610)는 고정구간(120)의 단부 인근에 앵커볼트 등을 매개로 설치되어 인상구간(110)의 인상 시 인상구간(110)까지 경사지게 연장되는 것이며, 이러한 고정가교(610)의 단부에서는 인상가교(620)가 연장되어 있다. 인상가교(620)의 타 단부는 인상구간(110)의 단부 인근에 앵커볼트 등을 매개로 설치된다. 즉 인상구간(110)의 인상 시에도 인상가교(620)는 평행하게 연장된다.

고정가교(610) 및 인상가교(620)는 힌지 등을 매개로 연결되어 있으며, 바람직하게는 고정가교(610) 및 인상가교(620)를 연결하는 힌지에도 유압 잭이 설치되어 인상구간(110)의 인상 시 인상가교(620)를 연결하는 힌지와 설치된 유압 잭을 매개로 힌지 부분의 인상이 일어날 수 있게 된다.

따라서 이러한 2단 구조의 접속가교(600)를 통해 인상구간(110)의 인상 시에도 접속가교(600)가 각도를 갖고 휘어져 차량의 통행에 지장을 가하지 않아 인상 및 차량 통행이 동시에 진행될 수 있게 된다.

도 6은 연결가교를 포함하는 접속가교를 도시한 단면도이다.

도 5의 실시예에서 더 나아가 도 6을 참조하여 설명하면, 고정가교(610) 및 인상가교(620)의 사이에는 연결가교(630)가 더 설치될 수 있다. 이 경우 접속가교(600)는 3개의 구조체로 이루어진 3단 형태가 되며, 인상가교(620)의 인상 시 3단으로 꺾인 형상을 갖게 된다. 즉 연결가교(630)의 일 단은 힌지를 매개로 고정가교(610)와 연결되어 있고, 타 단 역시 힌지를 매개로 인상가교(620)와 연결되어 있다. 이때 각각의 힌지 하단에는 유압 잭이 구비될 수 있다.

여기서 바람직하게는 고정가교(610)가 교량(10)의 상부 구조물 표면, 바람직하게는 고정구간(120) 표면을 기준으로 제 1 각도를 갖고 인상구간(110)까지 경사지게 연장된다고 하였을 때, 접속가교(600)의 경우 고정구간(120) 표면을 기준으로 제 1 각도보다 작은 제 2 각도를 갖도록 절곡 연장된다고 하였다.

따라서 이와 같은 연결가교(630)의 구성 시 인상가교(620)와 고정가교(610) 사이의 각도 차이를 완충하는 연결가교(630)를 통해 차량 바퀴에 가해지는 부담을 줄일 수 있으며, 이 경우 인상가교(620)와 연결가교(630) 사이의 힌지, 그리고 연결가교(630)와 고정가교(610) 사이의 힌지의 경우 차등적 인상이 수행되는 것을 기본으로 한다.

이와 같은 구성을 통해 인상구간(110)의 인상 시 인상가교(620)와 고정가교(610) 사이에 급격한 각도차가 나타나는 것을 연결가교(630)를 통해 완충 처리하여, 차량에 가해지는 부담을 최소화할 수 있게 된다.

도 7은 보조패널을 포함하는 구조를 나타낸 개념도이며, 도 8은 보조패널의 측단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 상술한 접속가교(600)의 양 단에는 보조패널(640)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 이때 보조패널(640)과 접속가교(600) 역시 볼트 등을 매개로 결합될 수 있으며, 이를 위해 접속가교(600) 및 보조패널(640)은 결합공(643)을 포함할 수 있다.

이러한 보조패널(640)은 접속가교(600)와 인상구간(110) 또는 고정구간(120) 사이의 경계구간에 설치되는 것으로서, 그 두께는 접속가교(600)와 비슷하거나 얇을 수 있으며, 바람직하게는 접속가교(600)보다 얇은 두께를 갖고 차량을 접속가교(600)로 유도하는 기능을 수행할 수 있다.

따라서 이와 같이 보조패널(640)을 통한 접속가교(600)로의 차량 유도 효과를 강화하기 위해, 보조패널(640)은 도 8에서 나타난 바와 같이 확장부(641) 및 지지부(642)를 포함할 수 있다. 이러한 확장부(641) 및 지지부(642)는 보조패널(640)의 양 측단에서 기립 형성된 일종의 단턱이라고도 할 수 있다.

확장부(641)는 보조패널(640)의 양 측단에서 길이 방향을 따라 구비된 것으로서, 상광하협(上廣下狹)하게 테이퍼 처리된 형상을 가져 상방을 향할수록 그 폭이 점차 넓어지는 것을 특징으로 한다. 더불어 확장부(641)의 단부에서는 지지부(642)가 기립 형성되어 있다.

이와 같은 구조를 통해 확장부(641) 및 지지부(642)는 차량의 바퀴에 대한 일종의 단턱과 같은 역할을 수행하여 차량을 접속가교(600)로 유도하는 기능을 수행할 수 있음은 물론이거니와, 이때 확장부(641)를 통해 그 폭이 상방으로 향할수록 넓어지도록 하여 차량의 바퀴 상단부, 즉 차량의 프레임이나 차체가 보조패널(640)에 닿아 차량을 파손시키는 것을 방지하도록 하였다.

더불어 확장부(641)의 경우 직선의 형태로 구현될 수도 있으나, 상 방향을 향해 곡률을 갖고 테이퍼지게 연장되도록 확장부(641)를 구성하여 모서리 부분에 차체가 긁히는 것을 방지하여 안정성을 보다 높일 수 있음은 물론이다.

이를 통해, 보조패널(640)을 통해 차량이 접속가교(600)에 진입하도록 차량을 유도할 수 있음은 물론이거니와, 보조패널(640)에서 기립된 확장부(641)의 모서리가 차체에 부딪혀 차량을 파손시키지 않도록 할 수 있게 된다.

나아가 보조패널(640)의 저면, 즉 교량(10)의 상부 구조물(100)을 구성하는 인상구간(110) 및 고정구간(120)과 맞닿는 보조패널(640)의 면에는 폴리(L-락타이드)-폴리(비닐리덴플로라이드)-폴리(L-락타이드)(PLLA-PVDF-PLLA:Poly(L-lactide)-poly(vinylidene fluoride)-poly(L-lactide))을 포함하는 탄성 완충층이 코팅 처리될 수 있다.

이러한 탄성 완충층은 유효 성분으로서 폴리(L-락타이드)-폴리(비닐리덴플로라이드)-폴리(L-락타이드), 줄여서 PLLA-PVDF-PLLA를 유효성분으로 포함하는데, 이는 폴리(L-락타이드)와 폴리(비닐리덴플로라이드)의 삼중블록공중합체로서, 열적, 화학적, 기계적 안정성이 뛰어난 열가소성 수지이다. 특히 기계적 안정성이 뛰어나, 외부에서 가해지는 외력에 의해서도 쉽게 파괴되지 않으며 뛰어난 탄성을 나타내기도 한다.

교량 인상 과정에서 교량(10)에 가해지는 스트레스에 더하여, 차량의 통행 시에도 스트레스가 가해지게 되는데, 이때 인상구간(110)은 스트레스에 보다 취약할 수밖에 없다.

이때 이와 같은 PLLA-PVDF-PLLA를 포함하는 탄성 완충층이 보조패널(640)의 저면에 코팅 처리되는 경우, 차량이 보조패널(640)을 밟고 지나가며 가해지는 스트레스를 탄성 완충층이 탄성에 의해 흡수하며 완충시켜 상부 구조물에 가해지는 스트레스를 완화시킬 수 있으며, 교량(10)의 상부 구조물(100)과 보조패널(640)이 밀착될 수 있도록 한다.

나아가 탄성 완충층은 이 외에도 추가적인 조성을 더 포함할 수 있는데, 이러한 탄성 완충층은 제 1 물질을 제조하는 단계, 제 2 물질을 제조하는 단계, 탄성 완충층 조성물을 완성하는 단계를 통해 그 조성물이 제조될 수 있다

(S11) 제 1 물질을 제조하는 단계

가장 먼저, 클로로부틸고무 10 내지 30 중량부, 폴리(L-락타이드)-폴리(비닐리덴플로라이드)-폴리(L-락타이드)(PLLA-PVDF-PLLA) 20 내지 40 중량부, 다이클로로메테인(dichloromethane) 20 내지 50 중량부를 혼합하여 제 1 물질을 제조한다.

클로로부틸고무는 헥산과 같은 가벼운 지방족 탄화수소에 부틸고무를 녹인 상태에서 염소원자를 반응시켜 만든 고무이다. 극성고무에는 속하지 않으며 변형되지 않은 부틸고무의 독특한 특성을 모두 지니는 것으로 알려져 있다. 일반 부틸고무에 비해 가황 반응성이 높고 낮은 가스투과성, 높은 히스테리시스(hysteresis), 양호한 내오존성, 내후성, 내약품성을 나타내는 것으로 알려져 있으며 탄성력이 강해 탄성 완충층 조성물에 첨가 시 탄성계수를 높이는데 기여할 수 있다.

폴리(L-락타이드)-폴리(비닐리덴플로라이드)-폴리(L-락타이드), 줄여서 PLLA-PVDF-PLLA는 상술한 바와 같이 기계적 안정성이 뛰어나, 외부에서 가해지는 외력에 의해서도 쉽게 파괴되지 않으며 뛰어난 탄성을 갖는다고 하였다.

다이클로로메테인은 극성을 갖는 유기용매로서, 클로로부틸고무 및 PLLA-PVDF-PLLA에 대한 용해도가 뛰어난 용매이다.

(S12) 제 2 물질을 제조하는 단계

다음으로, 상기 제 1 물질 75 내지 90 중량부와, n-사이클로헥실-2-벤조티아질 설폰아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfonamide) 5 내지 10 중량부 및, 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)(P2EHA:poly(2-ethylhexyl acrylate)) 5 내지 15 중량부를 혼합하여 제 2 물질을 제조한다.

n-사이클로헥실-2-벤조티아질설폰아미드는 설폰아미드계 가교 촉진제이며, n-사이클로헥실-2-벤조티아질설폰아미드첨가에 따라 상술한 탄성 완충층 조성물의 가교가 촉진된다.

폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)는 가공성 향상을 위해 첨가되는 고분자로써 탄성계수가 기존의 열가소성 탄성체에 비해 뛰어나며 외부에서 압력을 가할 시 압력가공이 뛰어난 특성을 가지므로, 탄성 완충층 조성물의 탄성을 통한 충격 흡수 효과를 강화하는 기능을 수행한다.

(S13) 탄성 완충층 조성물을 완성하는 단계

마지막으로, 제 2 물질 85 내지 95 중량부와, 징크디벤질디티오카바메이트(zinc dibenzyl dithiocarbamate) 2 내지 10 중량부 및, 폴리메타페닐렌 이소프탈아미드(Poly(m-phenyleneisophthalamide))를 포함하는 표면강도 강화제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 탄성 완충층 조성물을 완성한다.

징크디벤질디티오카바메이트는 카바메이트계 가교 촉진제로써, 징크디벤질디티오카바메이트 첨가에 따라 탄성 완충층 조성물의 가교 온도가 낮아지고 나아가 가교에 걸리는 속도가 단축되는 효과가 있다.

표면강도 강화제는 그 유효성분으로써 폴리메타페닐렌 이소프탈아미드를 포함하는데, 이는 우수한 인장강도를 나타내는 성질이 있어 탄성 완충층 조성물에 포함될 시 탄성 완충층의 표면 강도를 높일 수 있는 물성 개선 효과가 존재한다.

따라서 이와 같은 탄성 완충층 조성물이 보조패널(640)의 저면에 코팅되는 경우 차량 통행으로 발생할 수 있는 충격 및 스트레스를 탄성을 갖는 탄성 완충층이 흡수할 수 있도록 할 수 있으며, 탄성 완충층 조성물의 경우 탄성과 같은 물성이 뛰어나고 가교 속도가 빠를 뿐 아니라 표면 강도 역시 높다는 장점이 있다.

더불어 표면강도 강화제는 폴리메타페닐렌 이소프탈아미드 이외에도 추가적인 조성을 더 포함할 수 있는데, 이러한 표면강도 강화제는 1차 물질을 제조하는 단계(S21), 2차 물질을 제조하는 단계(S22), 표면강도 강화제를 완성하는 단계(S23)을 통해 제조될 수 있다.

(S21) 1차 물질을 제조하는 단계

가장 먼저, 폴리메타페닐렌 이소프탈아미드(Poly(m-phenylene isophthalamide)) 20 내지 50 중량부와, 4-아크릴로일몰포린(4-Acryloylmorpholine) 10 내지 25 중량부 및, 디메틸아세타민(Dimethylacetamine) 30 내지 50 중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조한다.

폴리메타페닐렌 이소프탈아미드의 경우 상술한 바와 같이 우수한 인장강도를 나타내는 성질이 있어 탄성 완충층 조성물에 포함될 시 탄성 완충층의 표면 강도를 높일 수 있다고 하였으며, 디메틸아세타민은 폴리메타페닐렌 이소프탈아미드를 위한 용매로서 첨가되었다.

4-아크릴로일몰포린은 표면강도 강화제가 첨가된 탄성 완충층 조성물의 점착력 및 부착력을 높이고 피막 강도를 보다 높이기 위해 첨가된다. 이를 통해 4-아크릴로일몰포린이 첨가된 표면강도 강화제의 경우 뛰어난 부착력과 함께 높은 피막강도를 나타낼 수 있다.

(S22) 2차 물질을 제조하는 단계

다음으로, 1차 물질 75 내지 85 중량부와, 소듐실리케이트(sodium silicate) 10 내지 15 중량부 및, 다이스테아다이모늄헥토라이트(Disteardimonium Hectorite) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조한다.

소듐실리케이트는 표면강도 강화제가 첨가된 탄성 완충층의 도막강도를 높이기 위해 첨가됨과 동시에 혼화재 및 경화촉진제의 역할을 수행하기 위해 첨가된다. 이러한 소듐실리케이트는 탄성 완충층 표면에 형성될 수 있는 공극을 충전하여 강도증진 효과를 나타낸다.

다이스테아다이모늄헥토라이트는 몬모릴론석군 천연 점토 광물의 일종인 헥토라이트에 기초한 것으로, 디스테아릴디모늄클로라이드와 헥토라이트의 반응물이다. 용액 내에 포함된 불용성 고체의 분산을 돕는 역할을 하며, 본 발명에서는 코팅액에 포함된 소듐실리케이트와 같은 고체 성분의 분산을 도와 안정한 액상을 이루게 하기 위해 첨가된다.

(S23) 표면강도 강화제를 완성하는 단계

마지막으로, 상기 2차 물질 85 내지 95 중량부와, 뷰틸캐비톨아세테이트(butyl carbitol acetate) 5 내지 10 중량부 및, 미리스틸알코올(myristyl alcohol) 1 내지 10 중량부를 혼합하여 표면강도 강화제를 완성한다.

뷰틸캐비톨아세테이트는 표면강도 강화제에 점도성을 더하기 위해 첨가되며, 점도성을 더함과 동시에 포함된 다양한 성분들의 혼합성을 높이는 효과가 있다.

미리스틸알코올은 향유고래 뇌유, 돌고래의 뇌유 중에 지방산 에스테르로서 존재하는 노말사슬로 된 포화 알코올이다. 계면활성제의 기능을 수행하 표면강도 강화제에 포함된 다양한 성분이 분리되지 않고 안정한 용액으로 용해되도록 하는 것을 돕는다.

따라서 이러한 표면강도 강화제 조성물에 따르면, 높은 수준의 부착력과 점착력, 탄성을 나타낼 수 있음과 동시에 표면강도 및 인장강도 역시 뛰어나며, 나아가 조성물이 안정한 분산액 상을 이룬다는 특징이 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 교량 인상 제어 공법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

10 : 교량 100 : 상부 구조물
110 : 인상구간 120 : 고정구간
200 : 교각 300 : 유압 장치
310 : 유압 펌프 320 : 유압 라인
330 : 유압 잭 400 : 컨트롤러
500 : 변위계 510 : 차량감지센서
600 : 접속가교 610 : 고정가교
620 : 인상가교 630 : 연결가교
640 : 보조패널 641 : 확장부
642 : 지지부 643 : 결합공

Claims (9)

1. 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법으로서,
   교량 상부 구조물의 인상구간과 인상구간이 아닌 고정구간 사이에 접속가교를 설치하는 접속가교 설치단계;
   교량의 상부 구조물에 대한 최종 인상 높이 및 1회 인상 높이를 포함하는 설정 데이터를 설정하는 데이터 설정 단계;
   상기 상부 구조물에 차량의 진입 여부를 감지하는 차량감지센서를 설치하고, 상기 인상구간에 유압 장치와 컨트롤러 및 변위계를 설치하는, 장치 설치 단계;
   상기 설정 데이터 및 상기 차량의 진입 여부에 따라 상기 유압 장치의 구동을 제어하여 상기 인상구간을 상기 최종 인상 높이까지 반복적으로 차등 인상시키되, 상기 변위계를 통해 산출된 변위값이 상기 1회 인상 높이를 초과할 경우 알림정보를 발생시키는 교량 인상 제어 단계;를 포함하되,
   상기 접속가교는,
   상기 고정구간의 단부 인근에 설치되어 상기 인상구간까지 경사지게 연장된 고정가교 및, 상기 고정가교의 단부에서 연장되어 상기 인상구간의 단부 일 측에 설치되는 것으로서 평행하게 연장된 인상가교를 포함하고,
   상기 고정가교는, 상기 교량의 상부 구조물 표면을 기준으로 제 1 각도를 갖고 상기 인상구간까지 경사지게 연장되고,
   상기 접속가교는, 일 단이 상기 고정가교와 연결되고 타 단이 상기 인상가교와 연장된 것으로서 상기 교량의 상부 구조물 표면을 기준으로 상기 제 1 각도보다 작은 제 2 각도를 갖도록 절곡 연장된 연결가교를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량 인상 제어 공법.
2. 차량 통행이 가능한 스마트 교량 인상 제어 공법으로서,
   교량 상부 구조물의 인상구간과 인상구간이 아닌 고정구간 사이에 접속가교를 설치하는 접속가교 설치단계;
   교량의 상부 구조물에 대한 최종 인상 높이 및 1회 인상 높이를 포함하는 설정 데이터를 설정하는 데이터 설정 단계;
   상기 상부 구조물에 차량의 진입 여부를 감지하는 차량감지센서를 설치하고, 상기 인상구간에 유압 장치와 컨트롤러 및 변위계를 설치하는, 장치 설치 단계;
   상기 설정 데이터 및 상기 차량의 진입 여부에 따라 상기 유압 장치의 구동을 제어하여 상기 인상구간을 상기 최종 인상 높이까지 반복적으로 차등 인상시키되, 상기 변위계를 통해 산출된 변위값이 상기 1회 인상 높이를 초과할 경우 알림정보를 발생시키는 교량 인상 제어 단계;를 포함하되,
   상기 접속가교는, 상기 접속가교의 양 단부 일 측에 탈착 가능하게 각각 결합되는 보조패널을 포함하고,
   상기 보조패널의 저면에는, 폴리(L-락타이드)-폴리(비닐리덴플로라이드)-폴리(L-락타이드)(PLLA-PVDF-PLLA:Poly(L-lactide)-poly(vinylidene fluoride)-poly(L-lactide))을 포함하는 탄성 완충층이 코팅 처리된 것을 특징으로 하는, 교량 인상 제어 공법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 보조패널은,
   양 측단에서 길이 방향을 따라 구비된 것으로서, 상광하협(上廣下狹)하게 테이퍼 처리된 확장부 및,
   상기 확장부의 단부에서 기립 형성된 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교량 인상 제어 공법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 확장부는,
   상 방향을 향해 곡률을 갖고 연장된 것을 특징으로 하는, 교량 인상 제어 공법.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 탄성 완충층은,
   클로로부틸고무 10 내지 30 중량부, 폴리(L-락타이드)-폴리(비닐리덴플로라이드)-폴리(L-락타이드)(PLLA-PVDF-PLLA:Poly(L-lactide)-poly(vinylidene fluoride)-poly(L-lactide)) 20 내지 40 중량부, 다이클로로메테인(dichloromethane) 20 내지 50 중량부를 혼합하여 제 1 물질을 제조하는 단계;
   상기 제 1 물질 75 내지 90 중량부와, n-사이클로헥실-2-벤조티아질 설폰아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfonamide) 5 내지 10 중량부 및, 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)(P2EHA:poly(2-ethylhexyl acrylate)) 5 내지 15 중량부를 혼합하여 제 2 물질을 제조하는 단계;
   상기 제 2 물질 85 내지 95 중량부와, 징크디벤질디티오카바메이트(zinc dibenzyl dithiocarbamate) 2 내지 10 중량부 및, 폴리메타페닐렌 이소프탈아미드(Poly(m-phenyleneisophthalamide)를 포함하는 표면강도 강화제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 탄성 완충층 조성물을 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 교량 인상 제어 공법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 표면강도 강화제는,
   폴리메타페닐렌 이소프탈아미드(Poly(m-phenylene isophthalamide)) 20 내지 50 중량부와, 4-아크릴로일몰포린(4-Acryloylmorpholine) 10 내지 25 중량부 및, 디메틸아세타민(Dimethylacetamine) 30 내지 50 중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조하는 단계;
   상기 1차 물질 75 내지 85 중량부와, 소듐실리케이트(sodium silicate) 10 내지 15 중량부 및, 다이스테아다이모늄헥토라이트(Disteardimonium Hectorite) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조하는 단계;
   상기 2차 물질 85 내지 95 중량부와, 뷰틸캐비톨아세테이트(butyl carbitol acetate) 5 내지 10 중량부 및, 미리스틸알코올(myristyl alcohol) 1 내지 10 중량부를 혼합하여 표면강도 강화제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 교량 인상 제어 공법.
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