KR102489940B1 - 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템은 교대와 교각을 연결하는 수평강선과, 상기 수평강선과 연결되어 교량의 처짐을 측정하는 측정장치와, 상기 측정장치의 하부에 형성되며, 교량에 고정되어 교량의 처짐을 측정하기 전 보정계수 파악을 위한 보정측정장치와, 상기 측정장치 및 상기 보정측정장치와 연결되며, 교량의 처짐을 산출하는 산출장치를 구비할 수 있다.

Description

처짐 측정 스마트 모니터링 시스템 및 방법{Deflection Measuring Smart Monitoring System and Method thereof}
본 발명은 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직접 처짐을 측정하기 어려운 구간에 적용할 수 있는 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
교량 구조물의 구조 안전성 평가에 있어서 실시간으로 전체적인 구조 거동을 관리하기 위해 기하학적인 형상 변화를 측정하는 것은 매우 중요하다.
거더의 처짐 측정은 대표적으로 변위측정 자기센서(Linear Variable Differential Transformer: LVDT)를 이용한 방법이 있고, 레이저 측정기, CCTV(Closed Circuit Television)를 이용한 처짐 측정, GPS(Global Positioning System)를 이용한 처짐 측정 또는 유선 계측 장비를 이용하는 방법 등이 있다.
한국 등록특허 제10-1154489호 "철도교의 재하실험 장치와 이를 이용한 철도교의 내하력 산출방법 및 철도교의 처짐 측정방법"이 개시되어 있다. 이 특허 문헌의 방법은 거더의 처짐을 측정하기 위해 거더에 와이어(Wire)를 연결하고, 와이어의 끝단에 스프링을 연결하여 텐션(Tension)을 가한다. 스프링을 당겨 변형시키고, 와이어의 변위와 스프링의 변위를 측정하여 처짐 보정비를 구한다. 거더가 하중에 의해 변형될 때 스프링의 변위를 LVDT에 의해 측정하여 거더 처짐을 산출하고 있다.
그러나 상기와 같은 기존의 처짐 측정 방법은 과선교, 해상교량, 수심이 깊은 교량 등에서 적용이 어려워 직접 처짐을 측정하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템은 직접 처짐을 측정하기 어려운 구간에 적용할 수 있는 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템은 교대와 교각을 연결하는 수평강선과, 상기 수평강선과 연결되어 교량의 처짐을 측정하는 측정장치와, 상기 측정장치의 하부에 형성되며, 교량에 고정되어 교량의 처짐을 측정하기 전 보정계수 파악을 위한 보정측정장치와, 상기 측정장치 및 상기 보정측정장치와 연결되며, 교량의 처짐을 산출하는 산출장치를 포함한다.
상기 수평강선은 교량에 고정되며, 상기 수평강선의 장력을 조절하는 장력조절부와,상기 장력조절부와 타단부에 형성되며, 상기 수평강선의 장력을 측정하는 장력측정부와, 상기 장력측정부에 형성되며, 장력을 표출하는 장력표출부(410)를 구비할 수 있다.
상기 측정장치는 교량에 설치되는 프레임과, 상기 프레임의 상부에 형성되며, 교량의 처짐 발생시 작동하는 작동부와, 상기 프레임의 내측에 형성되며, 상기 작동부와 연결되어 교량의 처짐 발생 시 처짐 정도를 측정하는 계측부를 구비할 수 있다.
상기 작동부는 일단이 상기 내부공간에 위치하며, 수평강선과 연결되는 수직강선과,일단이 상기 수직강선과 결합하며, 상기 계측부와 맞대어지는 반력판과, 일단이 상기 반력판과 결합되며, 타단이 상기 프레임에 고정되어 교량의 처짐 발생시 일 방향으로 탄력적으로 움직이는 탄성체를 구비할 수 있다.
상기 계측부는 일단이 상기 반력판과 맞대어져 교량의 처짐 발생시 작동하는 처짐측정기와, 상기 처짐측정기의 외측에 구비되며, 상기 프레임에 고정됨에 따라 상기 처짐측정기를 상기 프레임에 고정하는 고정철물을 구비할 수 있다.
상기 처짐측정기는 상기 고정철물에 의해 상기 프레임에 고정되는 본체와, 상기 반력판과 맞대어지며, 교량의 처짐 발생시 상기 본체 내부에서 인출되는 인출핀을 구비할 수 있다.
상기 보정측정장치는 상기 측정장치의 프레임에 형성되며, 지면과 이격되어 형성되는 보정판과, 상기 보정판에 맞대어지며, 교량의 처짐 발생시 상기 보정판의 변위를 측정하는 보정변위계와, 상기 보정변위계와 상기 보정판의 하단에 형성되어 위치를 가변시키는 가변기를 구비할 수 있다.
상기 산출장치는 교량의 처짐을 표출하는 표출부와 상기 표출부에 형성되며, 상기 측정장치 및 상기 보정측정장치와 통신하는 통신부를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 처짐 측정 방법은 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템을 활용한 교량의 처짐 계측 방법에 있어서, 교량의 상부구조물 상부에 상기 수평강선과 상기 측정장치를 설치하는 설치단계; 상기 설치단계 후, 상기 보정측정장치에서 보정계수를 측정하는 보정단계; 상기 보정단계 후, 교량에 시험차량을 통행시켜 교량의 처짐을 측정하는 처짐측정단계; 상기 처짐측정단계 후, 상기 산출장치에서 교량의 처짐을 산출하는 산출단계;를 포함한다.
상기 설치단계 중, 교량의 상부구조물 상부에 상기 수평강선을 설치하는 제 1설치단계; 상기 제 1설치단계 후, 상기 수평강선의 중심에 상기 측정장치와 상기 보정측정장치를 설치하는 제 2설치단계; 상기 제 2설치단계 후, 상기 측정장치의 상기 수직강선과 상기 수평강선을 연결하는 강선연결단계;를 구비할 수 있다.
상기 보정단계 중, 상기 가변기에 의하여 상기 보정판의 위치를 조절하는 조절단계;상기 조절단계 후, 상기 보정변위계에 의하여 상기 보정판의 보정변위를 측정하는 보정변위측정단계; 상기 측정단계 후, 복수의 보정변위를 비교하여 보정계수를 산출하는 보정계수산출단계;를 구비할 수 있다.
본 발명의 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템에 의하면, 직접 처짐을 측정하기 어려운 구간에 용이하게 적용할 수 있다.
그리고 보정계수를 측정함에 따라 온도, 풍속 등에 의한 외부 환경에서 정확한 교량의 처짐을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교량에 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템이 설치된 모습을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템을 나타낸 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템의 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이스부에 설치된 측정장치를 나타낸 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 측정장치를 통한 교량의 처짐을 측정하는 모습을 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동부를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 처짐 측정 방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교량에 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템이 설치된 모습을 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템은 교량의 교대(10)와 교각(20)에 의해 길이 방향 양단이 받쳐지는 상부구조물(30)의 중앙에 설치될 수 있다. 교량의 상부구조물(30)은 교대(10)와 교각(20)에 단기간 또는 장기간 거치 되는 형태로 구비되므로 상부구조물(30)의 중앙에 설치되는 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템을 통해 교량의 단기 또는 장기 거동을 관찰할 수 있는 측정 장비로 활용할 수 있다.
이를 위해, 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템이 설치되는 교량에는 교대(10)와 교각(20)을 잇는 수평강선(100)이 구비될 수 있다. 수평강선(100)은 양단이 각각 교대(10)와 교각(20) 또는 상부구조물(30)에 고정되고, 중심이 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템과 연결되어 상부구조물(30)의 처짐 발생시 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템을 통해 처짐 정도를 측정할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 교량의 상부구조물(30)이 교대(10)와 교각(20)에 의해 받쳐지는 것을 보였으나, 상부구조물(30)은 교대(10)와 교대(10), 교각(20)과 교각(20)에 의해 받쳐질 수 있다. 이때, 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템이 단기로 형성될 경우 측정 경간장의 차이에 따라 수평강선(100)의 길이도 달라지고, 수평강선(100)에서 발생되는 장력 차이로 발생되는 오차가 발생하므로 초기 수평강선(100)에 도입하는 긴장력의 차이에 따라 발생되는 오차를 보정한다. 그리고 장기로 형성될 경우 계절별, 및 시간대별 온도 차이에 따라 수평강선(100)의 온도 변형이 발생하고, 풍속에 의해서도 수평강선(100)의 진동 등에 의한 오차가 발생하므로 대기온도 및 풍속에 의해 발생하는 오차를 보정한다.
다음은 본 발명의 일 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템에 대해 자세히 설명하도록 한다. 이하의 설명에서는 상술한 실시 예와 서로 다른 부분만을 상세하게 설명하며 동일하거나 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템을 나타낸 정면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 수평강선(100)은 직경 2.38mm 이상의 강연선으로 형성되며, 0.9 ~ 1.1kN의 인장하중으로 형성됨이 바람직하다. 이러한 수평강선(100)은 교량 또는 상부구조물(30)의 상부 또는 하부에 고정되며, 수평강선(100)의 장력을 조절하는 장력조절부(110)와, 장력조절부(110)와 타단부에 형성되며, 수평강선(100)의 장력을 측정하는 장력측정부(120)와, 장력측정부(120)에 형성되며, 장력을 표출하는 장력표출부(130)를 구비한다.
장력조절부(110)는 수평강선(100)의 일단부를 고정하는 것으로 교대(10), 교각(20)에 고정되어 형성된다. 장력조절부(110)는 수평강선(100)을 권취하여 장력을 조절하기 위한 것으로 수동 및 자동으로 형성될 수 있으며, 윈치, 권취 모터 등 다양하게 형성된다. 그리고 장력조절부(110)와 수평강선(100)의 타단부에 형성되는 장력측정부(120)는 로드셀로 형성되며, 장력측정부(120)에 의하여 조절되는 장력을 측정한다. 이때, 장력측정부(120)에는 장력을 표출하는 인디게이터(243) 등의 장력표출부(130)가 형성되어 장력을 시험자가 확인할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템의 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이스부에 설치된 측정장치를 나타낸 정면도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템은 수평강선(100)과 연결되어 교량의 처짐을 측정하는 측정장치(200)와 측정장치(200)의 하부에 형성되며, 교량에 고정되어 교량의 처짐을 측정하기 전 보정계수 파악을 위한 보정측정장치(300)와, 측정장치(200) 및 보정측정장치(300)와 연결되며, 교량의 처짐을 산출하는 산출장치(400)를 구비할 수 있다.
이때, 측정장치(200)는 교량에 설치되는 프레임(210)과, 프레임(210)의 상부에 형성되며, 교량의 처짐 발생시 작동하는 작동부(220)와, 프레임(210)의 내측에 형성되며, 작동부(220)와 연결되어 교량의 처짐 발생 시 처짐 정도를 측정하는 계측부(230)를 구비할 수 있다.
여기서, 프레임(210)은 금속 재질로 형성되며, 지면에 고정되어 풍하중에 의하여 측정장치(200)가 이동하거나 파손되는 것을 방지한다. 그리고 프레임(210)은 지면에 고정되는 하부프레임(212)과 하부프레임(212)의 상부에 체결되어 간격이 조절되는 상부프레임(211)이 형성된다. 그리고 하부프레임(212)과 상부프레임(211)은 각각 분리되어 형성됨에 따라 작동부(220)의 높이가 조절될 수 있다. 이와 같은 하부프레임(212)과 상부프레임(211)은 유압 또는 공압의 실린더 또는 유압잭에 의하여 승하강할 수 있으며, 고정철물(250)에 의하여 위치가 고정될 수 있다.
작동부(220)는 계측부(230)와 함께 상부프레임(211)에 노출되도록 설치되거나 케이스부(50)의 내부에 수용되어 형성될 수 있다. 케이스부(50)는 교량의 상부구조물(30)에 형성되는 것으로 내부공간(51)을 형성하여 작동부(220)와 계측부(230)를 내장함에 따라 작동부(220)와 계측부(230)가 외부의 충격 등의 외부 환경에 노출되지 않도록 한다.
케이스부(50)에 대하여 자세히 설명하면, 케이스부(50)는 커버, 받침판(52) 및 관통홀(53)을 구비할 수 있다.
커버는 내부공간(51)을 형성하여 실질적으로 작동부(220)와 계측부(230)를 내장하는 역할을 하며, 도면에 도시된 바와 같이, 직육면체 형태를 비롯한 다양한 형태로 구비될 수 있다.
받침판(52)은 내부공간(51)에 구비되며, 인디게이터(243)가 상부에 위치하여 인디게이터(243)를 받치는 역할을 함과 동시에 하부에 후술되는 탄성체(223)를 고정할 수 있다.
여기서, 내부공간(51)은 받침에 의해 분할되어 제 1공간부와 제 2공간부로 구분될 수 있으며, 제 1공간부는 받침판(52)의 상부에 형성되어 인디게이터(243)가 위치하고, 제 2공간부는 받침판(52)의 하부에 형성되어 작동부(220), 처짐측정기(240) 및 고정철물(250)이 위치할 수 있다.
관통홀(53)은 내부공간(51)의 하부에 형성되어 수직강선(221)이 내부공간(51)의 내부 또는 외부를 관통하도록 하여 수직강선(221)의 일단이 작동부(220)에 연결되고 타단이 수평강선(100)에 연결된 상태를 유지하도록 할 수 있다.
그리고 작동부(220)는 일단이 상기 내부공간(51)에 위치하며, 수평강선(100)과 연결되는 수직강선(221)과, 일단이 상기 수직강선(221)과 결합하며, 상기 계측부(230)와 맞대어지는 반력판(222)과, 일단이 상기 반력판(222)과 결합되며, 타단이 상기 프레임(210)에 고정되어 교량의 처짐 발생시 일 방향으로 탄력적으로 움직이는 탄성체(223)를 구비할 수 있다.
수직강선(221)은 일단이 케이스부(50)의 내부공간(51)에 위치하거나 프레임(210)에 형성되어 반력판(222)에 결합된다. 그리고 수직강선(221)의 타단은 케이스부(50)의 하부를 관통하거나 탄성체(223)에서 하부로 연장되어 교량에 설치된 수평강선(100)과 연결된다. 이때, 수직강선(221)은 수평강선(100)의 중심과 연결됨이 바람직하며, 이는 교량의 상부구조물(30)의 최대 처짐이 발생하는 곳에 설치되도록 하기 위함이다.
반력판(222)은 도 6을 참조하면, 원판 형상의 금속재질로 형성되며, 철판으로 형성됨에 따라 계측부(230)와 맞대어지는 거치판(222a), 거치판(222a)의 상부에 구비되는 제 1결합부(222b) 및 거치판(222a)의 하부에 구비되어 수직강선(221)과 결합하는 제 2결합부(222c)를 구비할 수 있다. 그리고 탄성체(223)는 일단이 반력판(222)의 제 2결합부(222c)와 결합하고, 타단이 케이스부(50) 또는 프레임(210)의 상부에 고정되어 탄력적으로 움직일 수 있다.
여기서, 반력판(222)은 수직강선(221)과 탄성체(223)를 연결함과 동시에 계측부(230)와도 맞대어지도록 구비되어 작동부(220)와 계측부(230)를 연동하는 역할을 하여 상부구조물(30)의 처짐 발생시 처짐 정도가 용이하게 측정되도록 할 수 있다.
계측부(230)는 케이스부(50)의 내부공간(51)에 위치하며, 작동부(220)와 연결되어 교량의 상부구조물(30)의 처짐 발생 시 처짐 정도를 계측할 수 있다. 계측부(230)에 대해 자세히 살펴보면, 계측부(230)는 처짐측정기(240), 고정철물(250), 케이블을 구비할 수 있다.
처짐측정기(240)는 일단이 반력판(222)의 거치판(222a)과 맞대어지며 상부구조물(30)의 처짐 발생시 작동할 수 있다. 이를 위해, 처짐측정기(240)는 본체(241)와 일단이 본체(241)의 내부에 위치하고 타단이 거치판(222a)과 맞대어진 상태로 본체(241)의 내부에서 인출되는 인출핀(242)을 구비할 수 있다. 그리고 인출핀(242)은 거치판(222a)이 상하방향으로 움직일 시 거치판(222a)의 하면과 맞대어진 상태로 함께 상하 방향으로 움직여 작동부(220)와 계측부(230)가 항시 연결된 상태를 유지하도록 할 수 있다.
고정철물(250)은 처짐측정기(240)의 외측에 구비되어 처짐측정기(240)의 본체(241)를 감싸는 형태로 프레임(210) 또는 케이스부(50)에 고정되어 처짐측정기(240)를 고정하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 고정철물(250)의 위치는 탄성체(223)의 탄성과 수직강선(221)의 강성을 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.
인디게이터(243)는 처짐측정기(240)와 연결되어 실질적으로 교량의 상부구조물(30)의 처짐 정도를 계측하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 인디게이터(243)에는 온도센서(41), 풍속센서(42)가 구비되어 여름 및 겨울철 온도 차이에 따른 강선의 온도변화를 감지함과 동시에 풍하중을 측정하여 정확한 처짐 측정이 이루어지도록 할 수 있다.
케이블은 인디게이터(243)와 처짐측정기(240)를 연결하여 처짐측정기(240)를 통해 측정된 처짐 정도를 인디게이터(243)에서 계측하도록 할 수 있다.
이와 같은 측정장치(200)는 도 5를 참조하면, 작동 원리를 설명하면 교량의 상부구조물(30)에서 처짐이 발생할 경우, 교량의 상부구조물(30)에 설치된 프레임(210)이 함께 하강하게 된다. 이때, 교대(10)와 교각(20)을 잇는 수평강선(100)과 연결된 수직강선(221)은 상대적으로 상승하게 되고, 반력판(222)을 통해 수직강선(221)과 연결된 탄성체(223)가 압축력을 받아 짧아진다. 여기서, 반력판(222)도 탄성체(223)에 의해 상승하게 되고, 반력판(222)의 거치판(222a)과 맞대어지는 처짐측정기(240)의 인출핀(242)도 상승하면서 작동하게 된다. 그리고 케이블을 통해 처짐측정기(240)와 연결된 인디게이터(243)에서 처짐을 계측하게 된다.
도 5는 도 1에 도시된 처짐 보정측정장치(300)의 작동 모습을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 보정측정장치(300)는 차량의 통행이 없는 교량의 중심에 고정되어 상부의 측정장치(200)를 승하강시킴에 따라 교량의 처짐을 측정하기 전 측정장치(200)의 보정계수를 파악하는 것이다. 이는 측정장치(200)의 온도 변화, 강선의 릴렉세이션에 의한 처짐, 풍하중에 의한 순간 처짐 등에 의하여 측정장치(200)의 처짐량과 실제 처짐량의 오차가 발생하는 것을 보정할 수 있다.
보정측정장치(300)는 측정장치(200)의 프레임(210)에 형성되며, 지면과 이격되어 형성되는 보정판(310)과, 보정판(310)에 맞대어지며, 교량의 처짐 발생시 보정판(310)의 변위를 측정하는 보정변위계(320). 보정변위계(320)와 보정판(310)의 하단에 형성되어 보정판(310)의 위치를 가변시키는 가변기(330)를 구비할 수 있다.
보정판(310)은 하부프레임(212)에 형성되는 것으로 렉기어, 유압잭으로 형성되는 가변기(330)에 의하여 승하강하는 것으로 금속재질로 형성된다. 이때, 보정판(310)은 하나 또는 복수로 형성되며, 보정판(310)이 복수로 형성될 경우 높이조절볼트에 의하여 서로 이격 거리를 조절할 수 있다. 그리고 보정판(310)이 복수로 형성되면 상부의 보정판(310)은 고정되고 하부의 보정판(310)은 교량의 처짐에 의하여 위치가 가변될 수 있다.
그리고 보정변위계(320)는 보정판(310)의 상부에 형성되며, 변위계에서 인출되는 변위핀의 단부가 보정판(310)의 상부에 맞대어지도록 형성된다. 이때, 변위핀은 보정판(310)이 승하강함에 따라 인출되는 길이가 가변됨에 따라 변위값을 측정할 수 있는 것이다.
그리고 보정변위계(320)는 유선 또는 무선으로 산출장치(400)와 연동하는 것으로 산출장치(400)는 측정장치(200)에 연결된 강선의 길이 및 장력을 조절하여 측정한 제 1측정값과 보정변위계(320)를 통한 실제 교량의 제 2측정값을 비교하여 보정계수를 산출한다.
이에 대해 자세히 설명하면, 산출장치(400)는 제 1측정값과 제 2측정값의 차이로 1차직선의 기울기값을 다양한 강선의 길이 및 장력에 따라 복수로 산정한 후 각각의 기울기로 보정계수를 산출한다. 이에 따라 산출된 계산식은 [수학식 1]과 같다.
Figure 112022031860051-pat00001
이와 같은 계산식은 교량 경간장에 따른 온도변화 기울기에 대한 보정이 필요하므로 대기온도에 따른 보정계수를 반영한다.
이때, 산출장치(400)에서 산출된 보정계수 및 교량의 처짐은 표출부(410)에서 표출되는 것으로 표출부(410)는 교량의 처짐을 상시 표출하여 관리가 용이하도록 형성된다. 그리고 산출장치는 교량의 상부에서 처짐을 측정할 경우 주행하는 차량에 의하여 위험할 수 있으므로, 측정장치(200) 또는 보정측정장치(300)와 유선 또는 무선으로 연결되는 통신부(420)가 형성된다. 통신부(420)는 다양한 방법으로 측정장치(200) 또는 보정측정장치(300)와 통신하는 것으로 통신 방법에 대해서는 한정하지 않는다.
그리고 산출장치(400)는 상시 교량의 처짐을 측정하기 위하여 PC, 테블릿, 어플 등으로 측정장치(200) 또는 보정측정장치(300)와 통신하여 정보가 표출될 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 처짐 측정 방법을 설명함에 있어 상술한 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 처짐 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 S1100에서는 교량의 상부구조물(30) 상부 또는 하부에 수평강선(100)과 측정장치(200)를 설치하는 설치단계(S1100)가 형성된다. 설치단계(S1100)는 단계 S1110에서 교량의 상부구조물(30)에 수평강선(100)을 설치하는 제 1설치단계(S1110)가 형성된다. 이때, 수평강선(100)은 일단에 윈치, 권취 모터로 형성되는 장력조절부(110)가 형성되고 타단에 수평강선(100)을 고정하는 고정체(111)가 형성된다. 그리고 수평강선(100)은 장력조절부(110)에 의하여 장력이 조절될 수 있으며, 로드셀로 형성되는 장력측정부(120)에 의하여 수평강선(100)의 장력을 측정한다. 이와 같은 수평강선(100)의 장력은 장력표출부(130)를 통해 시험자가 확인할 수 있다.
그리고 단계 S1110에서 수평강선(100)이 설치되면 단계 S1120의 제 2설치단계(S1120)에서 수평강선(100)의 중심에 프레임(210)을 설치하고 프레임(210)에 측정장치(200)와 보정측정장치(300)를 설치한다.
측정장치(200)는 교량에 설치되는 프레임(210)과, 프레임(210)의 상부에 형성되며, 교량의 처짐 발생시 작동하는 작동부(220)와, 프레임(210)의 내측에 형성되며, 작동부(220)와 연결되어 교량의 처짐 발생 시 처짐 정도를 측정하는 계측부(230)를 구비할 수 있다.
작동부(220)는 프레임(210)의 상부에 형성되며, 수평강선(100)과 연결되는 수직강선(221)이 형성된다. 그리고 수직강선(221)의 상부에는 반력판(222)이 형성되고 반력판(222)의 상부에는 탄성체(223)가 형성됨에 따라 교량의 처짐 발생시 탄력적으로 움직인다. 또한, 작동부(220)의 하단에는 계측부(230)가 형성되며, 계측부(230)는 반력판(222)과 맞대어지도록 형성됨에 따라 교량의 처짐을 측정하는 것이다.
그리고 보정측정장치(300)는 프레임(210)의 하단에 형성되며, 지면과 이격되어 형성되는 보정판(310)과, 보정판(310)에 맞대어지며, 교량의 처짐 발생시 보정판(310)의 변위를 측정하는 보정변위계(320)와, 보정변위계(320)와 보정판(310)의 하단에 형성되어 위치를 가변시키는 가변기(330)를 구비한다.
단계 S1130은 수직강선(221)과 수평강선(100)을 연결하는 강선연결단계(S1130)가 형성된다.
이와 같이 수평강선(100)과 측정장치(200)가 설치되면 단계 S1200에서 보정계수를 산출한다. 여기서, 보정계수를 산출하기 위하여 단계 S1210에서 가변기(330)에 의하여 보정판(310)의 위치를 조절하는 조절단계(S1210)가 형성된다. 그리고 단계 S1220에서는 수평강선(100)의 장력 및 길이 변화에 따른 보정변위를 보정판(310)과 맞대어 형성되는 보정변위계(320)에서 측정하는 보정변위측정단계(S1220)가 형성된다.
이와 같이 복수의 보정변위가 측정되면 단계 S1230에서 복수의 보정변위를 비교하여 보정계수를 산출한다. 이때, 보정계수는 수평강선(100)의 장력 및 길이에 따라 측정장치(200)와 보정측정장치(300)에서 측정한 측정값의 차이를 1차직선의 기울기값으로 구하여 산출한다.
그리고 단계 S1300에서 교량에 시험차량을 적어도 한대 이상 통행시켜 측정장치(200)에서 교량의 처짐을 측정하는 처짐측정단계(S1300)가 형성된다. 단계 S1400에서는 단계 S1300에서 측정한 교량의 처짐에 온도, 풍하중 등의 보정을 위하여 단계 S1200에서 산출한 보정계수를 적용하여 정확한 교량의 처짐을 산출하는 산출단계(S1400)이 형성되는 것이다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 교대 20: 교각
30: 상부구조물 41: 온도센서
42: 풍속센서 50: 케이스부
51: 내부공간 52: 받침판
53: 관통홀 100: 수평강선
110: 장력조절부 111: 고정체
120: 장력측정부 130: 장력표출부
200: 측정장치 210: 프레임
211: 상부프레임 212: 하부프레임
220: 작동부 221: 수직강선
222: 반력판 222a: 거치판
222b: 제 1결합부 222c: 제 2결합부
223: 탄성체 230: 계측부
240: 처짐측정기 241: 본체
242: 인출핀 243: 인디게이터
250: 고정철물 300: 보정측정장치
310: 보정판 320: 보정변위계
330: 가변기 400: 산출장치
410: 표출부 420: 통신부
S1100: 설치단계 S1110: 제 1설치단계
S1120: 제 2설치단계 S1130: 강선연결단계
S1200: 보정단계 S1210: 조절단계
S1220: 보정변위측정단계 S1230: 보정계수산출단계
S1300: 처짐측정단계 S1400: 산출단계

Claims (11)

  1. 교대(10)와 교각(20)을 연결하는 수평강선(100)과,
    상기 수평강선(100)과 연결되어 교량의 처짐을 측정하는 측정장치(200)와,
    상기 측정장치(200)의 하부에 형성되며, 교량에 고정되어 교량의 처짐을 측정하기 전 보정계수 파악을 위한 보정측정장치(300)와,
    상기 측정장치(200) 및 상기 보정측정장치(300)와 연결되며, 교량의 처짐을 산출하는 산출장치(400)를 구비하고,
    상기 수평강선(100)은 교량에 고정되며, 상기 수평강선(100)을 권취하여 장력을 조절하는 장력조절부(110)와,
    상기 장력조절부(110)와 타단부에 형성되며, 상기 수평강선(100)의 장력을 측정하는 장력측정부(120)와,
    상기 장력측정부(120)에 형성되며, 장력을 표출하는 장력표출부(130)를 구비하고,
    상기 측정장치(200)는 교량에 고정되는 하부프레임(212)과 상기 하부프레임(212)의 상부에 체결되어 간격이 조절되는 상부프레임(211)을 구비하는 프레임(210)과,
    상기 상부프레임(211)에 형성되며, 교량의 처짐 발생시 작동하는 작동부(220)와,
    상기 상부프레임(211)의 내측에 형성되며, 상기 작동부(220)와 연결되어 교량의 처짐 발생 시 처짐 정도를 측정하는 계측부(230)를 구비하고,
    상기 보정측정장치(300)는 상기 하부프레임(212)에 형성되며, 지면과 이격되어 형성되는 보정판(310)과,
    상기 보정판(310)의 상부에 맞대어지며, 교량의 처짐 발생시 상기 보정판(310)의 변위를 측정하는 보정변위계(320)와,
    상기 보정변위계(320)와 상기 보정판(310)의 하단에 형성되며, 상기 보정변위계(320)와 상기 보정판(310)의 위치를 가변시키는 가변기(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 작동부(220)는 일단이 상기 측정장치(200)의 내부에 위치하며, 수평강선(100)과 연결되는 수직강선(221)과,
    일단이 상기 수직강선(221)과 결합하며, 상기 계측부(230)와 맞대어지는 반력판(222)과,
    일단이 상기 반력판(222)과 결합되며, 타단이 상기 프레임(210)에 고정되어 교량의 처짐 발생시 일 방향으로 탄력적으로 움직이는 탄성체(223)를 구비하는 것을 특징으로 하는 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 계측부(230)는 일단이 상기 반력판(222)과 맞대어져 교량의 처짐 발생시 작동하는 처짐측정기(240)와,
    상기 처짐측정기(240)의 외측에 구비되며, 상기 프레임(210)에 고정됨에 따라 상기 처짐측정기(240)를 상기 프레임(210)에 고정하는 고정철물(250)을 구비하는 것을 특징으로 하는 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 처짐측정기(240)는 상기 고정철물(250)에 의해 상기 프레임(210)에 고정되는 본체(241)와,
    상기 반력판(222)과 맞대어지며, 교량의 처짐 발생시 상기 본체(241) 내부에서 인출되는 인출핀(242)을 구비하는 것을 특징으로 하는 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 산출장치(400)는 교량의 처짐을 표출하는 표출부(410);
    상기 표출부(410)에 형성되며, 상기 측정장치(200) 및 상기 보정측정장치(300)와 통신하는 통신부(420);를 포함하는 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템.
  9. 청구항 1, 4 내지 6, 8 중 어느 한 항의 처짐 측정 스마트 모니터링 시스템을 활용한 교량의 처짐 계측 방법에 있어서,
    교량의 상부구조물(30) 상부에 상기 수평강선(100)과 상기 측정장치(200)를 설치하는 설치단계(S1100);
    상기 설치단계(S1100) 후, 상기 보정측정장치(300)에서 보정계수를 측정하는 보정단계(S1200);
    상기 보정단계(S1200) 후, 교량에 시험차량을 통행시켜 교량의 처짐을 측정하는 처짐측정단계(S1300);
    상기 처짐측정단계(S1300) 후, 상기 산출장치(400)에서 교량의 처짐을 산출하는 산출단계(S1400);를 구비하고,
    상기 보정단계(S1200) 중, 상기 가변기(330)에 의하여 상기 보정판(310)의 위치를 조절하는 조절단계(S1210);
    상기 조절단계(S1210) 후, 상기 보정변위계(320)에 의하여 상기 수평강선(100)의 장력 및 길이 변화에 따른 상기 보정판(310)의 보정변위를 측정하는 보정변위측정단계(S1220);
    상기 보정변위측정단계(S1220) 후, 상기 측정장치(200)에서 측정한 측정값과 상기 보정측정장치(300)에서 측정한 보정변위의 차이를 1차직선의 기울기값으로 구하여 보정계수를 산출하는 보정계수산출단계(S1400);를 구비하는 것을 특징으로 하는 처짐 측정 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 설치단계(S1100) 중, 교량의 상부구조물(30) 상부에 상기 수평강선(100)을 설치하는 제 1설치단계(S1110);
    상기 제 1설치단계(S1110) 후, 상기 수평강선(100)의 중심에 상기 측정장치(200)와 상기 보정측정장치(300)를 설치하는 제 2설치단계(S1120);
    상기 제 2설치단계(S1120) 후, 상기 측정장치(200)의 상기 수직강선(221)과 상기 수평강선(100)을 연결하는 강선연결단계(S1130);를 구비하는 것을 특징으로 하는 처짐 측정 방법.
  11. 삭제
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