KR20060047105A - Bridge bearing with buit-in optic fiber sensor for measurement - Google Patents

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KR20060047105A
KR20060047105A KR1020040092943A KR20040092943A KR20060047105A KR 20060047105 A KR20060047105 A KR 20060047105A KR 1020040092943 A KR1020040092943 A KR 1020040092943A KR 20040092943 A KR20040092943 A KR 20040092943A KR 20060047105 A KR20060047105 A KR 20060047105A
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Abstract

본 발명은 계측용 광섬유센서가 일체로 내장결합된 교량받침에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되고 상부판, 하부판 및 중간판을 포함하여 이루어지는 교량받침에 있어서, 하부판의 상면에는 오목 구면이 형성되어 있고, 하부판 상면의 오목 구면과 면접되도록 중간판의 하면이 볼록 구면으로 형성되어 있고, 상부판과 중간판의 사이에는 복합재 재질의 미끄럼판이 삽입 설치되어지되, 복합재의 미끄럼판의 내부에는 다중점의 광섬유센서가 형성된 계측용 광섬유가 일체로 내장결합되어 있는 것을 특징으로 하여, 그 제작, 설치, 유지, 관리, 보수가 용이함은 물론 장기간의 계측시에도 모니터링이 가능한 내구성을 지니며, 전자기 간섭에 영향을 받지 않고 장기간 계측시에도 신호가 안정적이며, 우수(雨水)와 같은 외부로부터의 침입요소에도 부식되지 않는 내부식성을 지니며, 많은 양의 와이어(wire)가 필요한 일반 스트레인 게이지와는 달리 하나의 선에 의해서도 다지점 계측이 용이한 효과를 갖는다. The present invention relates to a bridge support in which the optical fiber sensor for measurement is integrally integrated, and more particularly, in a bridge support provided between an upper structure and a lower structure of a bridge and including an upper plate, a lower plate, and an intermediate plate, The upper surface of the lower plate is formed with a concave spherical surface, the lower surface of the intermediate plate is formed with a convex spherical surface so as to be interviewed with the concave sphere of the upper surface of the lower plate, the sliding plate of the composite material is inserted between the upper plate and the intermediate plate, The inside of the sliding plate is integrally combined with a measuring optical fiber in which a multi-point optical fiber sensor is formed, and is easy to manufacture, install, maintain, manage, and repair, and to monitor during long-term measurement. Durable, stable to signals even when measured for a long time without being affected by electromagnetic interference It has corrosion resistance that does not corrode even from intrusion elements from the outside such as water, and unlike a general strain gauge which requires a large amount of wire, it is easy to measure a multipoint by one wire.

계측장치, 복합재, 교량받침, 광섬유센서 Measuring device, composite material, bridge bearing, fiber optic sensor

Description

계측용 광섬유센서가 일체로 내장결합된 교량받침{bridge bearing with buit-in optic fiber sensor for measurement} Bridge bearing with buit-in optic fiber sensor for measurement}             

도 1은 종래 하중 계측용 교량받침에 있어 측정시스템의 구성도이고, 1 is a configuration diagram of a measurement system in a bridge bearing for conventional load measurement,

도 2a 및 도 2b는 종래에 계측용 교좌장치의 설치구조를 나타내는 도면이고, Figure 2a and Figure 2b is a view showing the installation structure of the measuring instrument for the prior art,

도 3은 본 발명에 의한 교량받침을 도시한 단면도이고, 3 is a cross-sectional view showing the bridge bearing according to the present invention,

도 4는 광섬유의 단면을 나타내는 단면도이고,4 is a cross-sectional view showing a cross section of an optical fiber,

도 5는 미끄럼판과 이에 다중화된 광섬유센서가 형성된 계측용 광섬유가 일체로 내장결합된 것을 나타내는 도면이고,5 is a view showing that the sliding optical fiber and the measuring optical fiber formed with a multiplexed optical fiber sensor are integrally coupled to each other,

도 6은 본 발명의 교량받침에 가해진 하중에 대해 최종적으로 산출된 스트레인 값을 나타내는 그래프이고, Figure 6 is a graph showing the strain value finally calculated for the load applied to the bridge bearing of the present invention,

도 7은 본 발명의 교량받침에 가해진 하중에 대해 미끄럼판의 측면에서의 신축변위값을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing the expansion and contraction value at the side of the sliding plate with respect to the load applied to the bridge bearing of the present invention.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※ ※ Explanation of code about main part of drawing ※

3 : 상부판 4 : 하부판3: upper plate 4: lower plate

5 : 중간판 6 : 미끄럼판5: intermediate plate 6: sliding plate

7 : 광섬유 7a : 광섬유센서7: optical fiber 7a: optical fiber sensor

7b : 코어(core) 7c : 클래딩(cladding)7b: core 7c: cladding

7c : 버퍼(buffer) 8 : 컨넥터(connector)7c: buffer 8: connector

본 발명은 계측용 광섬유센서가 일체로 내장결합된 교량받침에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 그 제작, 설치, 유지, 관리, 보수가 용이함은 물론 장기간의 변위 계측시에도 모니터링이 가능한 내구성을 지니며, 전자기 간섭에 영향을 받지 않고 장기간 계측시에도 신호가 안정적이며, 우수(雨水)와 같은 외부로부터의 침입요소에도 부식되지 않는 내부식성을 지니며, 많은 양의 와이어(wire)가 필요한 일반 스트레인 게이지와는 달리 하나의 선에 의해서도 다지점 계측이 용이한 계측용 광섬유센서가 일체로 내장결합된 교량받침에 관한 것이다. The present invention relates to a bridge support in which the optical fiber sensor for measurement is integrally integrated. More specifically, it is easy to manufacture, install, maintain, manage, and repair, and has durability that can be monitored even during long-term displacement measurement. It is a general strain gauge that is not affected by electromagnetic interference and has a stable signal even during long-term measurement, and has a corrosion resistance that does not corrode from external invasive elements such as rainwater, and requires a large amount of wire. Unlike the above, the present invention relates to a bridge support in which an optical fiber sensor for measuring multi-point measurement is easily integrated by a single line.

일반적으로 교량받침이란 교량의 상판 구조물과 교각 또는 교대 콘크리트 사이에 설치되어 구조물 상부로부터 전달되는 하중을 하부의 교각 또는 교대 콘크리트에 전달하는 역할을 하는 장치를 말한다.In general, the bridge support refers to a device installed between the upper structure of the bridge and the bridge or alternating concrete to transfer the load transmitted from the upper portion of the structure to the lower pier or alternating concrete.

상기한 교량받침에 대해 최근 단순히 하중을 전달, 흡수하는 기능만 수행하는 것이 아니라 두 구조물을 연결함으로서 발생될 수 있는 문제점을 해결하기 위하여 여러가지 기능을 추가 수행할 수 있도록 하는 연구가 활발히 진행되고 있는 실 정이다.In recent years, studies have been actively conducted to perform various functions in order to solve problems that may be caused by connecting two structures instead of simply transferring and absorbing loads. Jung.

이에, 종래 하중 계측용 교량받침에 있어 측정시스템의 구성도에 관한 도 1에 도시된 바와 같이, 상기한 교량받침에 계측기능을 추가하기 위해 로드셀(load cell) 장치를 하부판에 삽입 설치하여 교량 상판에 작용하는 하중이나 변위량 등을 상시 측정할 수 있는 계측용 교량받침이 제안되었었다. Thus, as shown in Figure 1 of the configuration of the measurement system in the bridge support for conventional load measurement, in order to add a measurement function to the bridge support, the load cell (load cell) device is inserted into the lower plate to install the bridge top plate In order to measure the load or displacement applied to the bridge, a measuring bridge support has been proposed.

그러나, 상기한 종래 계측용 교량받침은 각 교량받침의 하부판에 로드셀이 매설되는 관계로 설치작업이 용이하지 못하였고, 그 유지, 관리, 보수가 상당히 어려웠으며, 장기간 경과시 상부하중에 의하여 변형이 발생하여 측정오차율이 크게 나타나는 등 측정치에 대한 신뢰성을 저하시켰을 뿐만 아니라, 상부하중을 측정하기 위한 로드셀 접촉부위가 고무판 저면에서 면접촉된 상태를 이루고 있기 때문에, 정밀한 측정이 어렵게 되는 문제점이 있었다. However, the conventional measuring bridge support is not easy to install because the load cell is embedded in the lower plate of each bridge support, the maintenance, management, maintenance was very difficult, and deformation by the upper load after a long time In addition to lowering the reliability of the measured value such as the occurrence of a large measurement error rate, the load cell contact portion for measuring the upper load is in the surface contact state on the bottom of the rubber plate, there was a problem that the precise measurement is difficult.

또한, 상기한 문제점을 극복하고자 종래에 도 2a 및 도 2b에 도시된 한국 실용신안등록 제 340114호(계측용 교좌장치의 설치구조)에 개시된 바와 같이, 상부판(12)과 하부판(22)이 교량의 상부 구조물(10)과 하부구조물(20)에 각각 고정 설치되고, 이들 상하부판 사이에 고무판(13)이 면접되는 형태로 삽입 고정되며, 상기 하부판(22)에는 상부측 고무판(13)과 접촉되어 상부 하중을 측정하기 위한 로드셀(15)이 설치된 계측용 교좌장치에 있어서, 상기 하부판(22)과 고무판(13) 사이에는 적어도 하나 이상의 설치공(14a)을 갖는 로드셀 거치플레이트(14)가 삽입되고, 하부판(22)의 내측 바닥면에는 상기 설치공(14a)과 대응되는 로드셀 안착홈(22a)이 형성된 것을 특징으로 하는 계측용 교좌장치의 설치구조가 제안된 바 있었다. In addition, in order to overcome the above problems, as disclosed in Korean Utility Model Registration No. 340114 (Installation Structure of Measuring Instrument for Measurement) shown in FIGS. 2A and 2B, the upper plate 12 and the lower plate 22 are It is fixed to the upper structure 10 and the lower structure 20 of the bridge, respectively, the rubber plate 13 is inserted and fixed in the form of an interview between the upper and lower plates, the lower plate 22 and the upper rubber plate 13 and In the measuring device for a load cell 15 installed in contact with each other to measure an upper load, a load cell mounting plate 14 having at least one mounting hole 14a is provided between the lower plate 22 and the rubber plate 13. The installation structure of the measuring instrument for measuring, characterized in that the insertion is inserted, the load cell seating groove 22a corresponding to the installation hole (14a) formed on the inner bottom surface of the lower plate (22).

그러나, 상기한 종래 기술도 적어도 하나 이상의 설치공(14a)을 갖는 로드셀 거치플레이트(14)의 성형 제조 및 하부판(22)의 내측 바닥면에 설치공(14a)과 대응되는 로드셀 안착홈(22a)의 성형 제조가 상당히 어려웠고, 각 교량받침의 로드셀 거치플레이트(14)에 간격유지를 위한 원형링(14b)이 삽입된 채로 로드셀이 매설되는 관계로 설치작업이 용이하지 못하는 점은 여전하였고, 그에 따라 그 유지, 관리, 보수가 상당히 어려웠으며, 큰 상부 하중이 장기간 작용할 경우 원형링(14b)의 파손, 로드셀 거치플레이트(14)로의 함입 등등에 의해 로드셀에 변형이 발생하여 측정오차율이 크게 나타나는 문제점은 여전하였고, 중심부에만 측정이 가능하여 편심 측정이 불가능함은 물론 그 정밀한 측정에도 한계가 있었다.However, the above-described prior art also manufactures a load cell mounting plate 14 having at least one mounting hole 14a and a load cell seating groove 22a corresponding to the mounting hole 14a on the inner bottom surface of the lower plate 22. It was still difficult to manufacture the molding, and the installation work was not easy because the load cell was embedded with the circular ring 14b for maintaining the spacing in the load cell mounting plate 14 of each bridge support. The maintenance, management, and repair were very difficult, and if a large upper load acts for a long time, the load cell was deformed due to breakage of the circular ring 14b, incorporation into the load cell mounting plate 14, and the measurement error rate was large. It was still possible to measure only at the center, which made it impossible to measure eccentricity, and there was a limit to the precise measurement.

즉, 로드셀과 같은 일반 스트레인 게이지(strain gage)의 경우, 다지점 계측(multiplexing)을 위해서 측정하고자 하는 위치마다 게이지를 설치해야 하며 설치하는 게이지마다 최소 2가닥 이상의 케이블(cable)이 나오기 때문에 관리상 어려움이 많고 측정구간이 늘어날수록 증가하는 케이블의 부피로 인한 구조물의 강도 저하 등이 문제가 되었고, 게이지와 케이블의 내구성도 문제가 되어 장기간 계측시 신뢰도가 떨어지는 한계가 있었다. That is, in case of general strain gage such as load cell, the gauge should be installed at each position to be measured for multiplexing, and at least two strands of cable will be provided for each gauge installed. The problem was that the strength of the structure decreased due to the increase in the volume of the cable as the difficulty and the measuring interval increased, and the durability of the gauge and the cable also became a problem.

한편, 최근들어 재료산업의 발달로 성분이나 형태가 다른 두 종류 이상의 소재가 거시적으로 조합되어 기계적 강도와 내열성이 우수한 복합재료가 상당수 개발되어 왔으며, 이러한 복합재료는 금속에 비해 월등히 가볍고, 내구성이 우수할 뿐만 아니라 기계적 가공성이 우수하기 때문에 항공산업 등에서는 널리 사용되고 있으며, 건설자재로서도 사용이 증가하고 있는 추세이다. (두 종류 이상의 재료가 미 시적으로 조합되어 거시적으로 균질성을 갖는 합금들은 복합재료가 아님.)In recent years, due to the development of the material industry, two or more kinds of materials having different components or forms are combined macroscopically, and many composite materials having excellent mechanical strength and heat resistance have been developed. These composite materials are much lighter and have superior durability compared to metals. In addition, it is widely used in the aviation industry because of its excellent mechanical processability, and its use is increasing as a construction material. (All alloys with microscopic combinations of two or more types of materials are not composites.)

또한, 재료의 효율적인 조합에 의하여 높은 무게비 강도 및 강성 뿐만 아니라, 여러 가지 우수한 재료특성을 가질 수 있는 복합재료는 그 특성을 효과적으로 활용함으로써 기존재료를 대체할 뿐만 아니라, 더 나아가서 기술혁신에 큰 역할을 하고 있다. 나아가, 복합재료는 성능과 생산성이 우수한 장점이 있기 때문에, 설계의 유연성으로 인하여 새로운 설계개념을 실현시킬 수 있는 유일한 재료가 되기도 한다. 섬유, 입자, 층, 모재 등으로 구성되는 복합재료는 일반적으로 층상 복합재료, 입자강화 복합재료, 섬유강화 복합재료 등으로 구분할 수 있는 데, 본 발명에서 사용되는 복합재료는 섬유강화 복합재료에 속한다. In addition, the composite material, which can have not only high weight ratio strength and stiffness but also various excellent material properties due to the efficient combination of materials, effectively utilizes the properties to replace existing materials, and furthermore, plays a big role in technological innovation. Doing. Furthermore, composite materials have the advantage of superior performance and productivity, and they are the only materials that can realize new design concepts due to the flexibility of design. Composite materials composed of fibers, particles, layers, base materials and the like can be generally classified into layered composites, particle reinforced composites, fiber reinforced composites, etc. The composite materials used in the present invention belong to the fiber reinforced composites. .

또 한편, 최근 들어 구조물이 외부 환경 변화를 감지하고 이에 적절히 반응하도록 원거리에서 구조물의 상태를 관리(health monitoring)하여 구조물의 안정성 및 신뢰성을 확보하고자 하는 연구가 진행중이다. 이렇게 상태가 관리되는 구조물들을 스마트 구조물(smart structure)이라 칭하기도 한다. 상기 스마트 구조물의 관리를 위해서 생명체의 신경망과 같은 새로운 계측/관리 시스템이 많이 연구되고 있는 데, 최근 들어서는 광섬유센서(optical fiber sensor), 특히 브래그 격자 섬유(FBG, Fiber Bragg Granting)를 이용한 연구가 활발히 이루어지고 있다. On the other hand, in recent years, research is being conducted to secure the stability and reliability of the structure by health monitoring the structure of the structure at a distance so that the structure detects the external environmental changes and responds appropriately. Structures whose states are managed are sometimes called smart structures. Many new measurement / management systems such as neural networks of living things are being studied for the management of the smart structure, and recently, studies using optical fiber sensors, particularly Bragg grating fibers (FBG), are actively being conducted. It is done.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 그 제작, 설치, 유지, 관리, 보수가 용이함은 물론 장기간의 계측시에도 모니 터링이 가능한 내구성을 지니며, 전자기 간섭에 영향을 받지 않고 장기간 계측시에도 그 신호가 안정적이며, 우수(雨水)와 같은 외부로부터의 침입요소에도 부식되지 않는 내부식성을 지니며, 많은 양의 와이어(wire)가 필요한 일반 스트레인 게이지와는 달리 하나의 선에 의해서도 다지점 계측이 용이한 계측용 광섬유센서가 일체로 내장결합된 교량받침을 제공하는 데에 있다. The present invention has been invented to solve the above problems, the object of the present invention is not only easy to manufacture, install, maintain, maintain, repair, but also has the durability to be monitored even during long-term measurement, Unlike normal strain gauges, which are not affected and have long-term measurement, their signals are stable, have corrosion resistance that does not corrode against external invasive elements such as rainwater, and require a large amount of wire. An optical fiber sensor for measurement that is easy to multi-point measurement by a single line is provided to provide a bridge support that is integrally integrated.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되고 상부판(3), 하부판(4) 및 중간판(5)을 포함하여 이루어지는 교량받침에 있어서, 상기 하부판(3)의 상면에는 오목 구면이 형성되어 있고, 상기 하부판 상면의 오목 구면과 면접되도록 상기 중간판(5)의 하면이 볼록 구면으로 형성되어 있고, 상기 상부판(3)과 중간판(4)의 사이에는 복합재 재질의 미끄럼판(6)이 삽입 설치되어지되, 상기 복합재의 미끄럼판(6)의 내부에는 다중화된 광섬유센서(7a)가 형성된 계측용 광섬유(7)가 일체로 내장결합되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is provided between the upper structure and the lower structure of the bridge and comprises a top plate 3, the lower plate 4 and the intermediate plate 5, the lower plate (3) A concave spherical surface is formed on the upper surface of the c), and a lower surface of the intermediate plate 5 is formed as a convex spherical surface so as to be interviewed with the concave spherical surface of the upper surface of the lower plate. The sliding plate 6 of the composite material is inserted into the installation, but the measurement optical fiber 7 in which the multiplexed optical fiber sensor 7a is formed is integrally integrated in the sliding plate 6 of the composite material. It is done.

또한, 본 발명은 상기 다지점의 광섬유센서(7a)가 형성되어 있고, 상기 복합재의 미끄럼판(6)의 내부에서 일체로 내장결합된 광섬유의 끝단에는 컨넥터(connector, 8)가 연결되어 있음을 특징으로 한다.
In addition, the present invention is that the multi-point optical fiber sensor (7a) is formed, the connector (connector, 8) is connected to the end of the optical fiber integrally integrated in the interior of the sliding plate 6 of the composite material It features.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the configuration and operation of the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 교량받침을 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 교량받침은 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되고 상부판(3), 하부판(4) 및 중간판(5)을 포함하여 이루어지는 데, 상기 하부판(3)의 상면에는 오목 구면이 형성되어 있고, 상기 하부판 상면의 오목 구면과 면접되도록 상기 중간판(5)의 하면이 볼록 구면으로 형성되어 있고, 상기 상부판(3)과 중간판(4)의 사이에는 미끄럼판(6)이 삽입 설치되어 있음을 알 수 있다. 3 is a cross-sectional view showing the bridge bearing according to the present invention, as shown, the bridge bearing of the present invention is installed between the upper structure and the lower structure of the bridge and the upper plate (3), lower plate (4) and the intermediate plate And a concave spherical surface is formed on the upper surface of the lower plate 3, and the lower surface of the intermediate plate 5 is formed as a convex spherical surface so as to be interviewed with the concave spherical surface of the upper surface of the lower plate. It can be seen that the sliding plate 6 is inserted between the upper plate 3 and the intermediate plate 4.

상기 미끄럼판(6)은 상기한 바와 같이 금속에 비해 월등히 가볍고, 내구성이 우수하며, 기계적 가공성이 우수하고, 높은 무게비 강도 및 강성을 지니는 (섬유강화) 복합재질이고, 상기 복합재의 미끄럼판(6)의 내부에는 다중화된 광섬유센서(7a)가 형성된 계측용 광섬유(7)가 내장결합되어 있다.The sliding plate 6 is a (fiber-reinforced) composite material having a significantly lighter weight, superior durability, and excellent mechanical processability, higher weight ratio strength and rigidity than the metal as described above, and the sliding plate 6 of the composite material. ) Is internally coupled to the measurement optical fiber 7 in which the multiplexed optical fiber sensor 7a is formed.

다만, 상기 복합재질의 미끄럼판(6)은 기계적 가공성이 우수하기는 하나, 단순히 미끄럼판 내부를 기계적으로 가공하여 광섬유를 심어 제조되는 것이 아니다. 왜냐하면, 상기한 바와 같이 기계적으로 가공하여 제조하기도 어렵거니와, 그렇게 제조하게 된다고 할지라도, 광섬유와 복합재질 사이의 결합력이 약해지게 되고, 그에 따라 장기간 큰 하중 및 압력이 가해지게 되는 상황에서 서서히 광섬유와 복합재질 사이가 격리되는 현상이 발생하게 될 뿐만 아니라 정밀한 측정도 이루어지지 않게 되기 때문이다. However, the sliding plate 6 of the composite material is excellent in mechanical processability, but is not manufactured by simply planting an optical fiber by mechanically processing the inside of the sliding plate. Because it is difficult to manufacture by mechanically processing as described above, even if manufactured so, the bonding force between the optical fiber and the composite material is weakened, so that in the situation where a large load and pressure are applied for a long time, This is because not only does the separation between the composites occur, but precise measurement is not made.

도 4는 광섬유의 단면을 나타내는 단면도이다. 광섬유 케이블은 크게 싱글 모드 케이블(single mode cable) 과 멀티 모드 케이블(multi mode cable)로 나눌 수 있는 데, 광신호(optical signal)를 전달하는 부분인 코어(core, 7b)의 크기는 케이블에 따라 다르다. 코어(7b)의 외주면을 감싸고 있는 클래딩(cladding, 7c)층 은 코어(7b)안에 광신호를 유지시키면서 또한 외부의 빛이 코어안으로 들어오는 것을 방지하는 역할을 하고, 그 구성성분은 코어와 비슷한 글래스(glass)로 되어 있지만 약간 다르다. 가장 바깥쪽의 층인 버퍼(buffer, 7d)는 안의 글래스(glass)를 보호하는 역할을 하며 그 성분은 보통 세라믹(ceramic)이나 플라스틱(plastic)으로 되어 있다.4 is a cross-sectional view showing a cross section of the optical fiber. Optical fiber cable can be divided into single mode cable and multi mode cable. Core (7b), the part that transmits optical signal, depends on the cable size. different. The cladding layer 7c surrounding the outer circumferential surface of the core 7b maintains an optical signal in the core 7b and also prevents external light from entering the core. It's made of glass, but slightly different. The outermost layer, the buffer (7d), serves to protect the inner glass and is usually made of ceramic or plastic.

본 발명은 상기한 바와 같이 복합재료가 섬유, 입자, 층, 모재 등으로 구성되고 광섬유케이블의 가장 바깥쪽의 층인 버퍼(7d)가 세라믹(ceramic)이나 플라스틱(plastic)으로 되어 있는 점에 착안하여 이루어졌다. 즉, 광섬유 케이블이 복합재의 미끄럼판을 이루는 수많은 섬유 중의 하나로서 되도록 미끄럼판의 복합재질과 함께 넣어 미끄럼판을 제작할 때 광섬유 케이블을 일체로 제작한 것이다. 즉, 예를 들어 인체 내부의 하나의 신경망과 같은 조직의 일부로 만든 것이다. The present invention focuses on the fact that the composite material is composed of fibers, particles, layers, base materials and the like as described above, and that the buffer 7d, which is the outermost layer of the optical fiber cable, is made of ceramic or plastic. Was done. In other words, when the optical fiber cable is put together with the composite material of the sliding plate so as to be one of the many fibers forming the sliding plate of the composite material, the optical fiber cable is integrally manufactured. In other words, it is made of a part of tissue, such as a neural network inside the human body.

그럼으로서, 상기한 장기간 큰 하중 및 압력이 가해지게 되다라도 광섬유와 복합재질 사이가 격리되지 아니하고 그럼으로서 장기간 안정적으로 정밀한 계측이 가능하도록 한 것이다. 물론 미끄럼판을 제작할 때 이에 들어가는 광섬유에는 다중화된 광섬유센서가 사전에 형성되어 있어야 함은 물론이다. As a result, even when the above-mentioned long load and pressure are applied, the optical fiber and the composite material are not isolated, thereby enabling stable and accurate measurement for a long time. Of course, when manufacturing the sliding plate, the optical fiber entered therein should be formed with a multiplexed optical fiber sensor.

도 5는 미끄럼판과 이에 다지점의 광섬유센서가 형성된 계측용 광섬유가 일체로 내장결합된 것을 나타내는 도면이다. 5 is a view showing that the sliding plate and the optical fiber for measurement in which the multi-point optical fiber sensor is formed are integrally coupled together.

도시된 바와 같이, 광섬유(7)의 중간에 측정하고자 원하는 위치마다 광섬유센서(7a)가 형성되어 있으며, 광섬유의 끝단에는 컨넥터(connector, 8)가 연결되어 있음을 알 수 있다. 도시된 것은 광섬유센서가 5개 형성되어 있으나, 본 발명의 사상의 범위내에서 다양한 갯수로 다양한 위치에서 형성될 수 있음은 물론이다.As shown, it can be seen that the optical fiber sensor 7a is formed at each desired position to be measured in the middle of the optical fiber 7, and a connector 8 is connected to the end of the optical fiber. 5 is formed of five optical sensors, of course, can be formed at various locations in various numbers within the scope of the spirit of the present invention.

상기 광섬유센서는 여러가지 종류가 있으나 바람직하게는 측정된 스트레인의 정보가 경로차 대신에 파장의 변위로 측정될 수 있어 간섭계 광섬유 시스템에서 발생하는 광원, 광분할기(beam-splitter), 커플러(coupler)의 세기 파동현상과 무관하고 변형의 절대량의 측정이 가능한 광섬유 브래그 격자(FBG, Fiber Bragg Granting)에 의한 센서임이 바람직하다.The optical fiber sensor may be of various types, but preferably, the measured strain information may be measured by the displacement of the wavelength instead of the path difference, so that the light source, the beam splitter, and the coupler It is preferable that the sensor is a fiber Bragg grating (FBG) that can measure the absolute amount of deformation regardless of the intensity wave phenomenon.

상기 컨넥터(8)에는 스트레인 등에 대한 측정 결과의 정보를 처리하는 컴퓨터 시스템과 연결된다. The connector 8 is connected to a computer system that processes information of measurement results for strains and the like.

도 6은 본 발명의 교량받침에 가해진 하중에 대해 최종적으로 산출된 스트레인 값을 나타내는 그래프이다. 광섬유가 일체로 내장결합된 미끄럼판의 복합재질은 국내 에스케이(SK) 케미컬 사의 SKYFLEX(제품명)로 하였고, 하부판, 상부판, 중간판의 복합재질은 영국 ACM사의 L4로 하였다.Figure 6 is a graph showing the strain value finally calculated for the load applied to the bridge bearing of the present invention. The composite material of the sliding plate in which the optical fiber was integrally integrated was SKYFLEX (product name) of SK Chemicals Korea, and the composite material of the lower plate, the upper plate, and the intermediate plate was L4 of British ACM Corporation.

도시된 바와 같이, 여러 측정결과치에 대해 회귀분석을 통해 하중과 스트레인의 선형 관계식을 산출할 수 있고, 그럼으로서 본 발명의 교량받침의 계측의 정확도를 산출할 수 있음은 물론 산출된 스트레인값으로부터 역으로 교량에 가해지는 하중을 계산해낼 수 있다. As shown, it is possible to calculate the linear relationship between load and strain through regression analysis on various measurement results, thereby calculating the accuracy of the measurement of the bridge bearing of the present invention as well as inverse from the calculated strain values. To calculate the load on the bridge.

도 7은 본 발명의 교량받침에 가해진 하중에 대해 미끄럼판의 측면에서의 신축변위값을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the expansion and contraction value at the side of the sliding plate with respect to the load applied to the bridge bearing of the present invention.

도시된 바와 같이, 가해지는 하중이 커질수록 미끄럼판이 조금씩 늘어짐을 알 수 있고, 마찬가지로 하중과 미끄럼판의 늘어나는 길이에 대한 선형관계식을 산 출할 수 있음을 알 수 있다.As shown, it can be seen that the sliding plate is slightly stretched as the applied load increases, and similarly, a linear relationship between the load and the length of the sliding plate can be calculated.

상기한 바와 같이, 본 발명은 그 제작, 설치, 유지, 관리, 보수가 용이함은 물론 장기간의 계측시에도 모니터링이 가능한 내구성을 지니며, 전자기 간섭에 영향을 받지 않고 장기간 계측시에도 신호가 안정적이며, 우수(雨水)와 같은 외부로부터의 침입요소에도 부식되지 않는 내부식성을 지니며, 많은 양의 와이어(wire)가 필요한 일반 스트레인 게이지와는 달리 하나의 선에 의해서도 다지점 계측이 용이한 효과를 갖는다.
As described above, the present invention is not only easy to manufacture, install, maintain, manage and repair, but also has durability that can be monitored even during long-term measurement, and the signal is stable even during long-term measurement without being affected by electromagnetic interference. It has corrosion resistance that does not corrode even from invasive elements such as rainwater, and it is easy to multi-point measurement by one wire unlike general strain gauges that require a large amount of wire. Have

Claims (3)

교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되고 상부판(3), 하부판(4) 및 중간판(5)을 포함하여 이루어지는 교량받침에 있어서,In the bridge support, which is installed between the upper structure and the lower structure of the bridge and comprises an upper plate 3, a lower plate 4 and an intermediate plate 5, 상기 하부판(3)의 상면에는 오목 구면이 형성되어 있고,The upper surface of the lower plate 3 is formed with a concave spherical surface, 상기 하부판 상면의 오목 구면과 면접되도록 상기 중간판(5)의 하면이 볼록 구면으로 형성되어 있고,The lower surface of the intermediate plate 5 is formed as a convex spherical surface so as to be interviewed with the concave spherical surface of the upper plate, 상기 상부판(3)과 중간판(4)의 사이에는 복합재 재질의 미끄럼판(6)이 삽입 설치되어지되, Between the upper plate 3 and the intermediate plate 4 is inserted into the sliding plate 6 of the composite material, 상기 복합재의 미끄럼판(6)의 내부에는 다중화된 광섬유센서(7a)가 형성된 계측용 광섬유(7)가 일체로 내장결합되어 있는 것을 특징으로 하는 계측용 광섬유센서가 일체로 내장결합된 교량받침.The measurement support optical fiber sensor bridge is integrally coupled to the interior of the sliding plate (6) of the composite material, characterized in that the optical fiber for measurement (7a) formed with a multiplexed optical fiber sensor (7a) is integrally coupled. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 상부판(3), 하부판(4) 및 중간판(5)은 복합재 재질인 것을 특징으로 하는 계측용 광섬유센서가 일체로 내장결합된 교량받침. The upper plate (3), the lower plate (4) and the intermediate plate (5) is a bridge support that is integrally coupled to the optical fiber sensor for measurement, characterized in that the composite material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 다중화된 광섬유센서(7a)가 형성되어 있고, 상기 복합재의 미끄럼판(6)의 내부에서 일체로 내장결합된 광섬유의 끝단에는 컨넥터(connector, 8)가 연결되어 있음을 특징으로 하는 계측용 광섬유센서가 일체로 내장결합된 교량받침.Multiplexed optical fiber sensor (7a) is formed, the measuring optical fiber sensor characterized in that the connector (connector, 8) is connected to the end of the optical fiber integrally integrated in the interior of the sliding plate (6) of the composite material Integrated bridge bearings
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564660A (en) * 2012-01-17 2012-07-11 福州大学 Method and intelligent force-measuring supporting seat for monitoring bridge health
CN105755950A (en) * 2015-12-31 2016-07-13 同济大学 Intelligent optical-fiber inhaul-cable damping support system
CN105862577A (en) * 2016-04-29 2016-08-17 铁道第三勘察设计院集团有限公司 Bridge force measurement swivel support with real-time monitoring function
CN110409294A (en) * 2019-07-22 2019-11-05 成都市新筑路桥机械股份有限公司 The accurate force-measuring module of convenient changing sensor under a kind of force status for bridge member
WO2021097960A1 (en) * 2019-11-20 2021-05-27 北京铁科首钢轨道技术股份有限公司 Vertical force measurement spherical bearing
CN113308988A (en) * 2020-06-30 2021-08-27 北京大学 Spherical bridge support with vertical pressure measurement function

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102410750B1 (en) 2021-12-29 2022-06-22 주식회사 동남 Smart sensor bolt and Monitoring system for safety management of bridge using the same
KR102394319B1 (en) 2022-01-06 2022-06-07 주식회사 동남 Monitoring system for safety management of bridge

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960029549A (en) * 1995-01-10 1996-08-17 우덕창 Bridge safety check method using fiber optic strain sensor
KR100412261B1 (en) * 2001-04-18 2003-12-31 주식회사 선진엔지니어링 종합건축사 사무소 a shoe for a bridge
KR100436432B1 (en) * 2002-03-25 2004-06-16 한국표준과학연구원 Bridge safety diagnosis method and device
KR20040077214A (en) 2003-02-28 2004-09-04 동일고무벨트주식회사 Structural bearing having a fiber-optic sensor and method for measuring the supporting load in use of the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564660A (en) * 2012-01-17 2012-07-11 福州大学 Method and intelligent force-measuring supporting seat for monitoring bridge health
CN105755950A (en) * 2015-12-31 2016-07-13 同济大学 Intelligent optical-fiber inhaul-cable damping support system
CN105755950B (en) * 2015-12-31 2017-04-05 同济大学 Intelligent optical fiber inhaul cable damping support saddle system
CN105862577A (en) * 2016-04-29 2016-08-17 铁道第三勘察设计院集团有限公司 Bridge force measurement swivel support with real-time monitoring function
CN110409294A (en) * 2019-07-22 2019-11-05 成都市新筑路桥机械股份有限公司 The accurate force-measuring module of convenient changing sensor under a kind of force status for bridge member
WO2021097960A1 (en) * 2019-11-20 2021-05-27 北京铁科首钢轨道技术股份有限公司 Vertical force measurement spherical bearing
CN113308988A (en) * 2020-06-30 2021-08-27 北京大学 Spherical bridge support with vertical pressure measurement function

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