KR20190019175A - 지승체, 계측 장치, 및 계측 방법 - Google Patents

Abstract

구조물의 상부 구조에 고정되는 상부 슈(3)와, 구조물의 하부 구조에 고정되는 하부 슈(2) 사이에 배치되며, 구조물의 상부 구조측으로부터 가해지는 하중을 지지하는 하중 지지 부재(5)를 구비한다. 또한, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)가 하중 지지 부재(5)를 사이에 두고 겹쳐 있는 방향에 있어서의, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량을 계측하는 근접 센서(10, 11)를 구비한다.

Description

지승체, 계측 장치, 및 계측 방법

본 발명은, 교량이나 빌딩 등의 구조물의 상부 구조와 하부 구조 사이에 배치하는 지승체, 및, 이 지승체에 가해지고 있는 하중에 따른 힘의 변화를 계측하는 기술에 관한 것이다.

종래, 교량이나 빌딩 등의 구조물은, 상부 구조와, 하부 구조 사이에 지승체(이하, 간단히 지승이라 함)를 배치하고 있다. 예를 들어, 자동차나 열차 등의 이동체가 주행하는 교량은, 다리 거더(상부 구조)와, 교각(하부 구조) 사이에 지승을 배치하고 있다. 지승은, 상부 구조로부터의 하중을 지지하고, 하부 구조에 전달하는 부재이다. 지승에는, 다리 거더의 무게에 의한 사하중이나, 다리 거더를 주행하는 차량 등에 의한 활하중이 가해진다.

최근, 구조물의 유지 관리 등을 위해, 지승의 반력을 계측하고 싶다는 요망이 있다. 지승의 반력은, 지승의 열화, 하부 구조의 침하, 하부 구조의 변동 등에 의해 변화된다. 즉, 지승의 반력을 계측하고, 그 변화를 얻음으로써, 지승의 열화, 하부 구조의 침하, 하부 구조의 변동 등의 문제가 발생하고 있는지 여부의 판단을 행할 수 있다.

반력을 계측할 수 있는 지승으로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 것이 있다. 이 특허문헌 1에 개시된 지승은, 후육의 상하부 강판 및 박육의 복수의 중간부 강판으로 이루어지는 강판과 고무층을 교대로 적층하여 이루어지는 적층 고무를, 다리 거더측으로부터 교각측에 가해지는 하중을 지지하는 하중 지지 부재로 한 고무 지승이다. 적층 고무는, 상하부 강판 중 어느 한쪽으로부터 그 두께 방향으로 관통하여, 인접하는 고무층 내부에 도달하는 복수의 측정 구멍을 마련하고, 각 측정 구멍에 점성 유체를 충전함과 함께, 각 측정 구멍의 강판측 부분에 압력 센서를 설치하고 해당 측정 구멍을 폐쇄한 구성이다.

일본 특허 제4891891호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 지승은, 압력 센서를 설치하기 위한 복수의 측정 구멍을 하중 지지 부재인 적층 고무에 설치하는 공정, 점성 유체를 각 측정 구멍에 충전하는 공정, 압력 센서를 각 측정 구멍의 강판측 부분에 설치하는 공정, 및 압력 센서를 설치한 각 측정 구멍을 폐쇄하는 공정을 행하여 제조된다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 지승은, 하중 지지 부재인 적층 고무의 제조 공정이 복잡하였다.

본 발명의 목적은, 가해지고 있는 하중에 따른 반력 등의 물리량의 계측을 행할 수 있고, 제조 공정이 간단한 지승체를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 지승체에 가해지고 있는 하중에 따른 힘의 변화의 계측을 행할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 지승체는, 상기 목적을 달성하기 위해, 이하와 같이 구성하고 있다.

상부 슈는 구조물의 상부 구조에 고정되고, 하부 슈는 구조물의 하부 구조에 고정된다. 하중 지지 부재는, 상부 슈와 하부 슈 사이에 배치되며, 구조물의 상부 구조측으로부터 가해지는 하중을 지지한다. 또한, 센서는, 상부 슈와 하부 슈가 하중 지지 부재를 사이에 두고 겹쳐 있는 방향에 있어서의, 상부 슈와 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량을 계측한다.

상부 슈와 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량에는,

(1) 상부 구조와 하부 구조의 거리

(2) 하부 슈와 상부 구조의 거리

(3) 상부 슈와 하부 구조의 거리

(4) 상부 슈와, 하부 슈의 거리

등이 있다.

상부 슈와 하부 슈의 거리의 변화는, 하중 지지 부재의 변형의 변화이다. 이 때문에, 센서에 의해 계측한 물리량과, 하중 지지 부재의 영 계수 E를 사용함으로써, 지승체(하중 지지 부재)의 반력을 산출할 수 있다.

따라서, 센서에 의한 상부 슈와 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량의 계측을 계속적, 또는 정기적으로 행함으로써, 지승체의 반력 등의 변화를 취득할 수 있다. 그리고, 취득한 지승체의 반력 등의 변화를 사용함으로써, 구조물의 유지 관리 등을 간단하면서 적정하게 행할 수 있다.

또한, 센서는, 상부 슈와 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량을 계측할 수 있으면, 상부 슈, 하부 슈, 구조물의 상부 구조, 또는 구조물의 하부 구조 중 어느 것에 설치되어도 된다.

특히, 센서를 상부 슈, 또는 하부 슈의 한쪽에 설치하고, 센서에 의해 계측하는 검지 대상물을 상부 슈, 또는 하부 슈의 다른 쪽에 설치하면, 지승에 하중이 가해지지 않은 상태에서, 상부 슈와 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량의 기준값을 계측할 수 있다. 이 기준값을 사용하면, 구조물의 상부 구조와 하부 구조 사이에 설치하였을 때에, 구조물의 상부 구조에 의한 사하중의 크기를 얻을 수도 있다.

또한, 센서의 개수는, 1개여도 되고, 복수여도 된다. 센서의 개수가 복수인 경우에는, 하중 지지 부재를 사이에 둔 양측에 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 계측 장치는, 센서에 의한 상부 슈와 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량의 계측값으로부터, 지승체의 반력 등의 변화를 산출한다.

또한, 본 발명의 계측 방법에 따르면, 센서에 의한 상부 슈와 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량의 계측을 간단하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가해지고 있는 하중에 따른 반력 등에 관한 물리량의 계측을 행할 수 있는 지승체의 제조 공정을 간단하게 할 수 있다.

또한, 지승체에 가해지고 있는 하중에 따른 반력 등에 관한 물리량의 계측을 간단하게 행할 수 있다.

도 1은 고가 도로교의 교축 방향의 개략 단면도이다.
도 2는 고가 도로교의 교축 직각 방향의 개략 단면도이다.
도 3의 (A)는 교축 방향으로 본 지승의 개략 평면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)에 있어서의 A-A 방향의 단면도이다.
도 4의 (A)는 도 3의 (A)에 있어서의 B-B 방향의 단면도이고, 도 4의 (B)는 도 3의 (A)에 있어서의 C-C 방향의 단면도이다.
도 5는 다른 예에 관한 지승을 도시하는 도면이다.
도 6의 (A), (B)는 다른 예에 관한 지승을 도시하는 도면이다.
도 7의 (A), (B)는 다른 예에 관한 지승을 도시하는 도면이다.
도 8은 감시 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 9는 반력 계측 장치의 주요부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은 관리 장치의 주요부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 11은 반력 계측 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 기억부에 기억되는 계측 데이터를 도시하는 도면이다.
도 13은 계측 시각과, 지승의 반력 R의 변화량 ΔR의 관계를 도시하는 도면이다.
도 14는 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR의 최댓값을 도시하는 것이다.
도 15는 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR의 빈도를 도시하는 도면이다.
도 16은 반력 계측 방법의 수순을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 먼저, 지승체(이하, 간단히 지승이라 함)의 실시 형태에 대하여 설명한다.

지승은, 교량이나 빌딩 등의 구조물의 상부 구조와, 하부 구조 사이에 배치하여, 상부 구조의 하중을 지지하는 부재이다. 지승은, 상부 구조의 진동을 감쇠하여, 하부 구조에 전달한다.

도 1은 구조물인 고가 도로교(교량)의 교축 방향(차량의 주행 방향)의 개략 단면도이다. 도 2는 고가 도로교의 교축 직각 방향(차량의 폭 방향)의 개략 단면도이다. 고가 도로교는, 하부 구조인 교각(100)과, 상부 구조인 메인 거더(101) 사이에, 지승(1)을 배치하고 있다. 교각(100)은 교축 방향으로 적당한 간격으로 나열되어 있다. 상부 구조에는, 메인 거더(101)의 상면(교각측의 반대면)측에 설치한 상판 위에, 자동차가 주행하는 노면이나 측벽 등이 형성되어 있다. 지승(1)은 메인 거더(101)를 포함하는 상부 구조의 하중을 지지한다. 지승(1)은 상부 구조의 무게에 의한 사하중이나, 노면을 주행하는 차량의 중량이나 하부 구조에 대한 상부 구조의 상대적인 변위에 의한 진동 등에 의한 활하중을 지지한다. 이 예에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 교각(100)의 상면(메인 거더(101)와의 대향면)에는, 3개의 지승(1)이 교축 직각 방향으로 나열되어 고정되어 있다.

도 3의 (A)는 교축 방향으로 본 지승의 개략 평면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)에 있어서의 A-A 방향의 단면도이다. 또한, 도 4의 (A)는 도 3의 (A)에 있어서의 B-B 방향의 단면도이고, 도 4의 (B)는 도 3의 (A)에 있어서의 C-C 방향의 단면도이다. 지승(1)은 하부 슈(2)와, 상부 슈(3)와, 베이스 플레이트(4)와, 하중 지지 부재(5)와, 근접 센서(10, 11)와, 설치 금속 부재(20, 21)를 구비하고 있다.

지승(1)은, 메인 거더(101)측으로부터, 상부 슈(3), 하중 지지 부재(5), 하부 슈(2), 베이스 플레이트(4)의 순서로 겹쳐 있다.

상부 슈(3)는, 메인 거더(101)에 고정되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(4)는 도시하지 않은 앵커 볼트 등에 의해 교각(100)에 고정되어 있다. 하부 슈(2)는, 베이스 플레이트(4)에 설치된다. 즉, 하부 슈(2)는, 베이스 플레이트(4)를 통해 교각(100)에 고정되어 있다. 지승(1)에는, 이 예와 같이, 하부 슈(2)와, 베이스 플레이트(4)를 각각의 부재로 구성한 것이 있으면, 하부 슈(2)와, 베이스 플레이트(4)를 1개의 부재로 구성한 것도 있다. 지승(1)은 하부 슈(2)와, 베이스 플레이트(4)를 각각의 부재로 구성한 것이어도 되고, 하부 슈(2)와, 베이스 플레이트(4)를 1개의 부재로 구성한 것이어도 된다. 또한, 하부 슈(2)에는, 교각(100)의 반대면측(메인 거더(101)의 대향면측)에 오목부(패임부)가 형성되어 있다.

하중 지지 부재(5)는, 교각(100)측의 단부가 하부 슈(2)의 오목부에 끼움 삽입되고, 메인 거더(101)측의 단부가 하부 슈(2)의 오목부로부터 돌출되어 있다. 하중 지지 부재(5)와, 상부 슈(3)는, 대향하는 면에서 접촉하고 있다. 하부 슈(2)와, 상부 슈(3) 사이에는, 하중 지지 부재(5)가 위치하고, 하부 슈(2)와, 상부 슈(3)는 접촉하고 있지 않다. 하중 지지 부재(5)는 수평 방향(교축 방향이나, 교축 직각 방향)에 있어서의 상부 슈(3)와, 하부 슈(2)의 상대적인 변위에 의한 수평력(수평 하중)을 지지하는 부재나, 연직 방향에 있어서의 힘(연직 하중)을 지지하는 부재 등으로 구성된다.

또한, 지승(1)은 수평 방향에 있어서의 상부 슈(3)와, 하부 슈(2)의 상대적인 변위량을 제한하는 사이드 블록(도시하지 않음)을 구비하는 것이어도 된다.

또한, 이 예의 지승(1)은, 2개의 근접 센서(10, 11)를 하부 슈(2)에 설치하고 있다. 근접 센서(10, 11)는, 근접 센서(10, 11)의 검지면으로부터 검지 대상물까지의 거리의 계측을 비접촉으로 행할 수 있는 센서이면 어떠한 것이어도 된다. 근접 센서(10, 11)는, 예를 들어 http://www.fa.omron.co.jp/products/family/1457/에 기재되어 있는 센서를 사용하면 된다.

근접 센서(10, 11)는, 하중 지지 부재(5)를 사이에 두고 지승(1)의 양측에 설치되어 있다. 근접 센서(10, 11)는, 교축 직각 방향으로 나열되어 있다. 근접 센서(10, 11)는, 하부 슈(2)에 설치한 설치 금속 부재(20, 21)에 설치되어 있다. 설치 금속 부재(20, 21)는, 하부 슈(2)에 고정되어 있다. 이 근접 센서(10, 11)는, 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리를 계측한다. 근접 센서(10, 11)의 검지면은, 메인 거더(101)의 저면에 대향하고 있다. 이 예에 있어서의 근접 센서(10, 11)는, 하부 슈(2)와 상부 구조(메인 거더(101))의 거리를 계측한다.

지승(1)은, 상부 구조측으로부터 하중이 가해짐으로써, 하중 지지 부재(5)가 변형된다. 따라서, 지승(1)에 가해지고 있는 상부 구조측으로부터 하중이 변화되면, 하중 지지 부재(5)의 변형량이 변화되고, 그 결과, 교각(100)과, 메인 거더(101)의 대향면간의 거리가 변화된다. 교각(100)과, 메인 거더(101)의 대향면간의 거리의 변화량과, 하부 슈(2)와 상부 구조(메인 거더(101))의 거리의 변화량은 동일하다. 또한, 교각(100)과, 메인 거더(101)의 대향면간의 거리의 변화량과, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량은 동일하다. 즉, 근접 센서(10, 11)에 의해 계측되는 하부 슈(2)와 상부 구조(메인 거더(101))의 거리의 변화량은, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량이다.

후술하는 반력 계측 장치(50)는, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx를,

Δx=(Δx1+Δx2)/2

에 의해 산출한다. Δx1은, 근접 센서(10)의 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리의 변화량이며,

Δx1=근접 센서(10)의 기준 거리-근접 센서(10)의 계측 거리

에 의해 산출한다. 또한, Δx2는, 근접 센서(11)의 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리의 변화량이며,

Δx2=근접 센서(11)의 기준 거리-근접 센서(11)의 계측 거리

에 의해 산출한다. 근접 센서(10, 11)의 기준 거리는, 지승(1)의 설치 시 등에, 각 근접 센서(10, 11)에 의해 계측한 거리로 하면 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 근접 센서(10, 11)는, 하중 지지 부재(5)를 사이에 두고, 교축 직각 방향으로 나열되어 설치되어 있다. 그리고, 근접 센서(10)의 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리의 변화량 Δx1과, 근접 센서(11)의 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리의 변화량 Δx2의 평균을, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx로서 산출한다. 따라서, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx에 있어서, 교축 직각 방향에 있어서의 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량의 차(Δx1과, Δx2의 차)를 캔슬할 수 있다.

이와 같이, 이 지승(1)은, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx를 계측할 수 있다. 또한, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리가 Δx 짧아졌을 때에 있어서의, 하중 지지 부재(5)의 반력 R의 변화량 ΔR은,

ΔR=E×Δx

이다. 단, E는, 하중 지지 부재(5)의 영 계수이다. 즉, 이 지승(1)은 하중 지지 부재(5)의 반력 R의 변화에 대해서도 계측할 수 있다.

또한, 근접 센서(10, 11)에 의해 계측하는 거리는, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화에 따라서 변화되는 거리이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 근접 센서(10, 11)를 상부 슈(3)에 설치하고, 근접 센서(10, 11)의 검지면과, 베이스 플레이트(4)의 대향면의 거리를 계측하도록 구성해도 된다. 또한, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 근접 센서(10, 11)를 하부 슈(2)에 설치함과 함께, 근접 센서(10, 11)의 검지면에 대향하는 검지 대상물(30, 31)을 상부 슈(3)에 설치하고, 근접 센서(10, 11)의 검지면과, 검지 대상물(30, 31)의 대향면의 거리를 계측하도록 구성해도 된다. 또한, 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 근접 센서(10, 11)를 상부 슈(3)에 설치함과 함께, 근접 센서(10, 11)의 검지면에 대향하는 검지 대상물(30, 31)을 하부 슈(2)에 설치하고, 근접 센서(10, 11)의 검지면과, 검지 대상물(30, 31)의 대향면의 거리를 계측하도록 구성해도 된다.

또한, 지승(1)에 설치하는 근접 센서의 개수나, 그 배치도 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 지승(1)은 2개의 근접 센서(10, 11)를, 도 7의 (A)에 도시한 바와 같이 설치하는 구성이어도 되고, 4개의 근접 센서(10, 11, 12, 13)를 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이 설치하는 구성이어도 된다.

또한, 도 5 및 도 6은 도 3의 (A)와 동일한 방향으로부터 본 도면이고, 도 7은 도 4의 (B)에 대응하는 방향의 단면도이다.

다음에, 반력 계측 장치(본 발명에서 말하는, 계측 장치에 상당함)의 실시 형태에 대하여 설명한다. 여기에서는, 도 3에 도시한 지승(1)을 예로 한다.

도 8은 이 예에 관한 반력 계측 장치를 사용한, 감시 시스템을 도시하는 개략도이다. 이 감시 시스템은, 복수의 반력 계측 장치(50)와, 관리 장치(60)를 구비한다. 각 반력 계측 장치(50)는 네트워크(70)를 통해 관리 장치(60)와 통신 가능하게 접속되어 있다. 이 예에서는, 반력 계측 장치(50)와, 지승(1)을 일대일로 대응짓고 있다. 반력 계측 장치(50)는, 대응지어져 있는 지승(1)(하중 지지 부재(5))의 반력을 연산하고, 그 연산 결과를 네트워크(70)를 통해 관리 장치(60)에 통지한다.

관리 장치(60)는 교량의 상태를 관리하는 관리 사무소 등에 설치된다. 관리자는, 이 관리 장치(60)에 있어서, 각 지승(1)의 상태의 확인 등을 행한다.

도 9는 반력 계측 장치의 주요부의 구성을 도시하는 블록도이다. 반력 계측 장치(50)는 제어부(51)와, 센서 처리부(52)와, 기억부(53)와, 통신부(54)를 구비하고 있다.

제어부(51)는 반력 계측 장치(50) 본체 각 부의 동작을 제어한다.

센서 처리부(52)는 지승(1)의 근접 센서(10, 11)가 접속되어 있다. 센서 처리부(52)는, 근접 센서(10, 11)의 계측 신호(검지면으로부터 대향면까지의 계측 거리)가 입력된다. 근접 센서(10, 11)는, 상술한 바와 같이, 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리를 계측한다. 센서 처리부(52)는, 접속되어 있는 근접 센서(10, 11)마다, 그 근접 센서(10, 11)로부터 입력된 계측 신호를 처리하고, 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR을 연산하는 처리 회로(이 예에서는, 2개의 처리 회로)를 구비하고 있다. 센서 처리부(52)가, 본 발명에서 말하는 입력부 및 연산부를 구비하고 있다.

기억부(53)는 근접 센서(10, 11)의 기준 거리나, 계측 데이터 등을 기억한다.

통신부(54)는 네트워크(70)를 통한 관리 장치(60)와의 통신을 제어하고, 기억부(53)에 기억되어 있는 계측 데이터를 관리 장치(60)에 송신한다.

또한, 각 반력 계측 장치(50)에는, 자장치를 식별하는 식별 코드가 부여되어 있다. 상술한 바와 같이, 반력 계측 장치(50)와, 지승(1)을 일대일로 대응짓고 있으므로, 반력 계측 장치(50)의 식별 코드로부터, 대응하는 지승(1)을 특정할 수 있다.

도 10은 관리 장치의 주요부의 구성을 도시하는 블록도이다. 관리 장치(60)는 제어부(61)와, 조작부(62)와, 표시부(63)와, 기억부(64)와, 통신부(65)를 구비하고 있다.

제어부(61)는 관리 장치(60) 본체 각 부의 동작을 제어한다.

조작부(62)에는, 마우스나 키보드 등의 입력 디바이스가 접속되어 있다. 오퍼레이터는, 조작부(62)에 접속되어 있는 입력 디바이스를 조작함으로써, 관리 장치(60) 본체에 대한 입력 조작을 행한다. 조작부(62)는 관리 장치(60) 본체에 대한 입력을 접수한다.

표시부(63)에는, 액정 디스플레이 등의 표시 디바이스가 접속되어 있다. 표시부(63)는 접속되어 있는 표시 디바이스에 있어서의 화면 표시를 제어한다.

기억부(64)는 관리 장치(60) 본체의 동작 제어에 사용하는 각종 파라미터 등을 기억한다.

통신부(65)는 네트워크(70)를 통한 반력 계측 장치(50)와의 통신을 제어한다.

이하, 반력 계측 장치(50)의 동작에 대하여 설명한다.

도 11은 반력 계측 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다. 반력 계측 장치(50)는, 근접 센서(10, 11)에 의해 계측된, 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리의 계측값을, 미리 정해진 계측 시간 간격 a(예를 들어, 20msec 간격)로 반복하여 취득한다. 반력 계측 장치(50)는 근접 센서(10, 11)에 의해 계측된, 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리의 계측값을 취득하면(s1), 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx를 산출한다(s2).

상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx는, 상술한 바와 같이,

Δx=(Δx1+Δx2)/2

이다. 또한, Δx1 및 Δx2는,

Δx1=근접 센서(10)의 기준 거리-근접 센서(10)의 계측 거리

Δx2=근접 센서(11)의 기준 거리-근접 센서(11)의 계측 거리

이다.

반력 계측 장치(50)는, 근접 센서(10)의 기준 거리 및 근접 센서(11)의 기준 거리를 기억부(53)에 기억하고 있다.

반력 계측 장치(50)는, s2에서 산출한 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx를 사용하여 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR을 산출한다(s3). 반력 R의 변화량 ΔR은,

ΔR=E×Δx

이다. 단, E는 하중 지지 부재(5)의 영 계수이다.

반력 계측 장치(50)는, 계측 시각, s1에서 근접 센서(10, 11)가 계측한 검지면으로부터 메인 거더(101)의 대향면까지의 거리, s2에서 산출한 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx, 및 s3에서 산출한 하중 지지 부재(5)의 반력 R의 변화량 ΔR을 대응지은 레코드(금회의 계측 결과)를 계측 데이터에 추가 등록하고(s4), s1로 되돌아간다.

도 12는 기억부에 기억되는 계측 데이터를 도시하는 도면이다. 도 12에서는, 계측 시간 간격 a를 20msec로 한 경우의 예이다. 도 12에 있어서, Sa#(#=1, 2, 3…)은, 근접 센서(10)에 의한 메인 거더(101)의 대향면까지의 계측 거리이고, Sb#은, 근접 센서(11)에 의한 메인 거더(101)의 대향면까지의 계측 거리이다. 또한, ave#은, s2에서 산출한 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화량 Δx이다. 또한, ΔR#은, s3에서 산출한 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR이다.

또한, 반력 계측 장치(50)는, 미리 정해진 통지 타이밍이 되면, 통신부(54)가 기억부(53)에 기억하고 있는 계측 데이터를 관리 장치(60)에 송신한다. 이 통지 타이밍은, 1일마다나 수시간마다로 설정하면 된다.

관리 장치(60)는, 반력 계측 장치(50)로부터 송신되어 온 계측 데이터를 통신부에서 수신하고, 기억부(64)에 기억한다.

또한, 관리 장치(60)는, 조작부(62)에 있어서의 오퍼레이터의 입력 조작에 따라서, 기억부(64)에 기억하고 있는 계측 데이터(반력 계측 장치(50)로부터 송신되어 온 계측 데이터)를 처리하고, 그 처리 결과를 표시부(63)에 표시한다.

예를 들어, 관리 장치(60)는, 조작부(62)에 있어서의 오퍼레이터의 입력 조작에 따라서, 계측 시각과, 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR의 관계를 표시부(63)에 표시하는 처리를 행한다. 도 13은 계측 시각과, 지승의 반력 R의 변화량 ΔR의 관계를 도시하는 도면이다. 도 13에 있어서, 횡축은 계측 시각이며, 종축은 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR의 크기이다. 도 13에 있어서, 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR이 큰 곳은, 주행하고 있는 차량의 축중이 지승(1)에 가해진 타이밍이다. 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR은, 활하중의 크기에 따라서 변화된다.

또한, 반력 계측 장치(50)는, 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR에 의해 활하중(예를 들어, 주행하고 있는 차량의 축중)의 크기를 얻을 수도 있다. 활하중의 크기는,

활하중=ΔR×A/H

에 의해 산출할 수 있다. 단, A는, 상부 슈(3)에 의해 하중 지지 부재(5)가 압박되는 면적(상부 슈(3)와, 하중 지지 부재(5)의 접촉 면적)이다. 또한, H는, 연직 방향(상부 슈(3)와, 하부 슈(2)의 나열 방향)에 있어서의 하중 지지 부재(5)의 길이(높이)이다.

또한, 반력 계측 장치(50)는, 조작부(62)에 있어서의 오퍼레이터의 입력 조작에 따라서, 도 14나, 도 15에 도시한 데이터를 표시부(63)에 표시해도 된다. 도 14는 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR의 최댓값을 도시하는 것이다. 또한, 도 15는 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR의 빈도를 도시하는 도면이다. 도 14는, 예를 들어 검출 시간 간격을 5분이나 10분으로 설정하고, 검출 시간마다, 그 검출 시간 내에 있어서의 지승(1)의 반력 R의 변화량 ΔR의 최댓값을 플롯한 그래프이다.

또한, 도 6에 도시한 구성의 지승(1)이면, 이 지승(1)에 하중이 가해지지 않은 상태에서, 근접 센서(10)가 계측한, 검지면과, 검지 대상물(30)의 거리를 근접 센서(10)의 기준 거리로 하고, 근접 센서(11)가 계측한, 검지면과, 검지 대상물(31)의 거리를 근접 센서(11)의 기준 거리로 함으로써, 사하중(상부 구조의 하중)에 의한, 지승(1)의 반력 R을 얻을 수 있다.

또한, 기설의 교량에 설치되어 있는 지승(1)이라도, 이 지승(1)에 대하여 반력 R의 변화량 ΔR을 계측할 수 있다.

구체적으로는, 도 16에 도시한 바와 같이, 반력 R의 변화량 ΔR을 계측하는 지승(1)에 대하여, 근접 센서(10, 11)를, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 대향면간의 거리의 변화에 따라서 변화하는 물리량(거리)의 계측을 행할 수 있도록 설치한다(s11). 또한, 근접 센서(10, 11)를 반력 계측 장치(50)에 접속한다(s12). 그리고, 반력 계측 장치(50)에, 도 11에 도시한 처리를 실행시킨다.

이에 의해, 기설의 교량에 설치되어 있는 지승(1)에 대해서도, 반력 R의 변화량 ΔR을 계측할 수 있다.

또한, 이 경우, 근접 센서(10, 11)의 기준 거리를, 지승(1)에 활하중이 가해지고 있지 않은 타이밍에 있어서, 근접 센서(10, 11)가 계측한 거리로 하면 된다.

이와 같이, 상부 슈(3)와, 하부 슈(2)가 하중 지지 부재(5)를 사이에 두고 겹쳐 있는 방향에 있어서의, 상부 슈(3)와 하부 슈(2)의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량을 계측하는 근접 센서(10, 11)를 설치한다는 간단한 방법에 의해, 가해지고 있는 하중에 따른 반력 등에 관한 물리량의 계측을 행할 수 있다.

1 : 지승
2 : 하부 슈
3 : 상부 슈
4 : 베이스 플레이트
5 : 하중 지지 부재
10 내지 13 : 근접 센서
20, 21 : 설치 금속 부재
30, 31 : 검지 대상물
50 : 반력 계측 장치
51 : 제어부
52 : 센서 처리부
53 : 기억부
54 : 통신부
100 : 교각
101 : 메인 거더

Claims (10)

1. 구조물의 상부 구조에 고정되는 상부 슈와,
   상기 구조물의 하부 구조에 고정되는 하부 슈와,
   상기 상부 슈와, 상기 하부 슈 사이에 배치되며, 상기 구조물의 상기 상부 구조측으로부터 가해지는 하중을 지지하는 하중 지지 부재와,
   상기 상부 슈와 상기 하부 슈가 상기 하중 지지 부재를 사이에 두고 겹쳐 있는 방향에 있어서의, 상기 상부 슈와 상기 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량을 계측하는 센서를 구비한, 지승체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서는, 상기 상부 슈, 또는 상기 하부 슈의 한쪽에 설치되어 있는, 지승체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 센서는, 상기 상부 슈, 또는 상기 하부 슈의 한쪽에 설치되고, 상기 상부 슈, 또는 상기 하부 슈의 다른 쪽에 설치되어 있는 계측 대상물까지의 거리를 계측하는, 지승체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   복수의 상기 센서를 구비하고 있는, 지승체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 센서는, 상기 상부 슈와 상기 하부 슈가 상기 하중 지지 부재를 사이에 두고 겹쳐 있는 방향에 대하여 직교하는 방향에 있어서, 상기 하중 지지 부재를 사이에 둔 양측에 설치되어 있는, 지승체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 구조물은, 교량이고,
   상기 센서는, 상기 하중 지지 부재를 사이에 둔 교축 직각 방향의 양측에 설치되어 있는, 지승체.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 지승체가 구비하는 상기 센서에 의해 계측된 물리량이 입력되는 입력부와,
   상기 입력부에 입력된 물리량을 처리하고, 상기 하중 지지 부재에 가해지고 있는 하중에 따른 힘의 변화량을 연산하는 연산부를 구비한, 계측 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 연산부는, 상기 하중 지지 부재의 반력의 변화량을 연산하는, 계측 장치.
9. 구조물의 상부 구조와 하부 구조 사이에 배치되며, 상기 상부 구조측으로부터 상부 슈, 하중 지지 부재, 하부 슈의 순서로 겹쳐 있는 지승에 대하여, 상기 하중 지지 부재에 가해지고 있는 하중에 따른 힘을 계측하는 계측 방법이며,
   상기 상부 슈와 상기 하부 슈가 상기 하중 지지 부재를 사이에 두고 겹쳐 있는 방향에 있어서의, 상기 상부 슈와 상기 하부 슈의 거리의 변화에 따라서 변화되는 물리량을 계측하는 센서를 설치하고,
   연산부가, 상기 센서에 의해 계측된 물리량을 처리하고, 상기 하중 지지 부재에 가해지고 있는 하중에 따른 힘의 크기를 연산하는, 계측 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 하중 지지 부재의 반력의 변화량을 연산하는, 계측 방법.

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