중량이 많이 나가는 차량 교통량의 영향에 대한 꾸준한 감시: 고속도로 다리에 대한 장기간 감시

독일의 고속도로와 주요 도로에서 약 38,000 개의 다리에 대한 지속적인 내구성 시험은 육중한 차량 교통량이 증가함에 따라 더 필요합니다. 이러한 영향을 조사하기 위해, 연방 고속도로 연구 기관(Federal Highway Research Institute, BASt)은 하노버 라이프니츠 대학의 Massivbau(콘크리트 구조 연구소)에 위탁 의뢰하여, P.S. 콘크리트 박스 형교(prestressed concrete box girder bridge)에 관한 측정을 수행하였습니다. HBM의 측정 기술은, 컴포넌트 온도, 다양한 교통 상황하의 휨 및 변형에 대한 측정을 일년 동안 수행하였습니다. 

하노버의 라이프니츠(Leibniz) 대학의 연구 프로젝트


P.S. 콘크리트 박스 형교의 하중을 견디는 구조에 대해, 현재의 육중한 차량 교통의 영향에 대해 조사하기 위해서, 연방 고속도로 연구 기관(Federal Highway Research Institute, BASt)은, 하노버 라이프니츠 대학의 Massivbau(콘크리트 구조 연구소)에 위탁 의뢰하여, A8고속도로에 관련한 콘크리트 박스 형교(prestressed concrete box girder bridge)에 관한 측정을 수행하였습니다. A8은 룩셈부르크에서 짤스부르크 근처 오스트리아 국경에 까지 연결 되어 있고, 남부 독일의 동-서를 잇는 주요 도로 중의 하나입니다.


다음의 질문에 대한 답변이 필요함:


• 육중한 차량 교통의 전체 부하가 점점 더 커져가는 데에 대한 영향은?
• 표준 부하 평가 상에서 실제 교통량 구성의 측정에서 이끌어 낼 수 있는 결론은?
• 표준을 업데이트하기 위한 권고사항을 반듯이 이끌어 내야 하는가?


시험 설정


측정은 3개의 횡단면, 컴포넌트, 내부 및 외부 공기 온도, 콘크리트 변형 및 관련 변형에 대해 실행 되고, 기록되었습니다. 횡단의 변형 및 횡단 사이의 상응하는 얇은 층의 변형이, 고속도로 연결점(roadway joints, RJ)의 두 지점에서 기록되었습니다. 이에 더하여, 팟(pot) 베어링의 변형 및 움직임도 기록 되었습니다.


레이저 빛 방벽(Laser light barriers)은 기존의 소음 방지 벽의 측면에 설치하여, 육중한 차량의 속도를 감지 및 측정 하였습니다. 이는 추가적인 측정 값을 전달 하였는데, 여기에는 다리의 어떤 차선에서 육중한 차량(HGV)가 있었는지를 알려주는 정보도 포함되어 있었습니다.


센서와 증폭기 사이의 먼 거리


전체적으로, 측정 시스템은 96개의 채널로 구성 됩니다. 이러한 구조 내에서 센서들과 증폭기 사이의 거리는 상당합니다. ‘CANbus’ 시스템은 여러 다른 측정 지점들을 합치는데 쓰인다. CD 1010 송신-주파수 증폭기를 가진, 4개의 CANHEAD 모듈CANHEAD modules 이 여기에 사용됩니다.
측정 채널들은, 증폭기 시스템 ‘MGCplus’amplifier system MGCplus 에서 여러 접속 카드와 함께 쓰인다. PT100 온도 트렌스두서에 대한 DC 모듈, TF 모듈 및 연결이 ‘MGCplus’에서 조합됩니다. ‘MGCplus’에 더하여, 두 개의 Spider8Spider8 amplifiers 증폭기는 측정 컴퓨터에 직렬로 연결되고, 측정 컴퓨터의 병렬 포트를 통해 연결 됩니다. 이를 통해 베어링 몸체의 변형 및 움직임에 대한 측정을 수행할 수 있었습니다. 측정 데이터 수집은 소프트웨어 catman®software catman®을 사용하였습니다.


유연한 시스템


하노버 라이프니츠 대학의 Massivbau(콘크리트 구조 연구소)의 정부 관련 토목 엔지니어 잰 피터 리빅은 측정 기술의 선택에 대해 다음과 같이 말합니다:


“ ‘MGCplus’을 사용하기로 결정한 것은 요구되는 측정 채널의 숫자에 때문입니다. 더욱이, ‘MGCplus’ 시스템은 초기부터 사용이 가능했고, ‘CANHEAD’ 모듈과도 같이 사용하고, 많은 측정 채널을 묶고, 먼 거리로도 데이터를 전송 할 수 있었습니다. 이 측정 시스템은 또한 우리가, 플러그-인 카드의 유연한 사용에 때문에 필요한 다양한 센서 신호를 증폭기 시스템에 보낼 수 있도록 해 주었습니다. MGCplus 및 Spider8의 조합은 최고의 실질적인 것으로 보여지는 데, 이는 catman® 소프트웨어가 다양한 증폭기를 조합 할 수 있도록 해 주었기 때문입니다.


GSM을 통한 측정의 온라인 모니터링


측정 주기는 일년으로 설정 되었습니다. 측정 대상이 라이프니츠 대학의 근교가 아니기에, 측정을 원거리에서 수행 할 필요가 있었고, 이는 측정에 영향을 주었습니다. 두 개의 GSM 모듈은 측정 시스템에서 이러한 목적으로 통합하였습니다. 하나의 모듈은 측정용 컴퓨터 및 증폭기에 대한 전력 공급에 대한 개별 제어에 사용되고, 다른 하나는 측정에 대한 온라인 모니터링에 사용되었습니다.


매일 1.4 GB 측정 데이터


측정 센서 신호들은 세 개의 측정 비율 그룹에 저장됩니다. 최소 1200 Hz의 측정 주파수는 고속도로 연결점이 매우 짧은 기간 동안에 작동하는 것이 요구 됩니다. 변형은 50 Hz로, 온도는 1 Hz로 기록 됩니다. 약 10억 개의 측정 값의 채널 깊이를 가진 측정 데이터는 매일 약 1.4 GB가 됩니다, 그래서, 시스템의 정기적인 모니터링이 필요합니다.


장기간 시험에 대한 요구사항


일년이라는 측정 기간은 기기 및 측정 센서에 대한 높은 요구사항을 요구하게 됩니다. 고로, 날씨 영향에 대해 측정 기구를 보호하는 것에 큰 비용이 발생 합니다. RJ 상의 센서들은, 구조물이 사용 되는 동안에 RJ 가 어떤 곳에서 틈이 있게 됨에 따라, 물 과 제설제 염화물이 침투하는 것에 대해 보호받을 필요가 있습니다. 사전에 스트레스를 가한 철강 휨을 측정 하기 위해, 두 지점에서 미리 스트레스를 가한 노출형 철강에 두는 것이 필요합니다. 이들 측정 포인트는 일단 설치가 완료되면, 다시 봉해집니다.


측정 시스템 교정


모든 설치 작업 완료 후에, 일단 모든 측정 절차가 원만하게 되면, 브릿지 상의 측정 시스템은 계산 됩니다. 다른 총합 무게의 다양한 중장비 차량의 결합은, 이 목적으로, 다른 속도로, 브릿지 상에 구동 됩니다. 교정 프로그램 동안에, 연속 교통량에 기초한 스트레스에 관련한 결론을 내기 위해, 측정을 하게 됩니다. 모듈 방식 상업 차량 개념에 기초한 25톤 평상형 트럭, 40톤 트레일러 트럭, 및 60톤 차량 조합의 형태로, Daimler AG에 의한 이 교정 프로그램 동안에 지원이 제공 됩니다. 고속도로 브릿지는, 교정 동안에도 연속적인 교통량에 근접합니다. 그래서 다수의 측정 드라이브가 가능합니다.

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