JP2000046527A - ひずみ検知付きｐｃ材、そのひずみ検知システム及び方法 - Google Patents

ひずみ検知付きｐｃ材、そのひずみ検知システム及び方法

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玉井真一
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＰＣ材のひずみを容易に検知すること。 【解決手段】ＰＣ材２と共に一体に配置された光ファイ
バ３を備え、光ファイバ３に光パルスを入射し、反射光
を測定し、光ファイバ３のひずみ分布からＰＣ材２のひ
ずみを求めるためのひずみ検知付きＰＣ材、ひずみ検知
システム、又ひずみ検知方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＣ材のひずみの
検知に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＰＣ鋼材などのＰＣ材ａのひずみ
を測定するためには、図８のように、ＰＣ材ａにひずみ
ゲージｂを取り付ける方法がとられている。しかし、以
下の問題点を有している。 ＜イ＞ＰＣ材ａの長さ方向のひずみ分布を捉えるために
は、無数のひずみゲージｂを取り付ける必要がある。 ＜ロ＞ひずみゲージｂには、細いコードｃが付いている
が、切れ易く、また、ひずみゲージｂの数に比例して、
コードの本数が増えて、管理がしずらい。 ＜ハ＞ＰＣ構造では、シースの中にＰＣ材ａを通すた
め、ひずみケージｂのコードｃは端部からしか取り出す
ことができない。 ＜ニ＞ＰＣ構造をシースに挿入時にひずみケージｂを損
傷する可能性が高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＰＣ材のひ
ずみを容易に検知できるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＣ材のひず
みを検知するひずみ検知付きＰＣ材において、ＰＣ材の
動きに連動するように配置された光ファイバを備え、光
ファイバのひずみの測定からＰＣ材のひずみを検知する
ことを特徴とする、ひずみ検知付きＰＣ材、また、前記
ひずみ検知付きＰＣ材において、光ファイバがＰＣ材に
編込まれていることを特徴とする、ひずみ検知付きＰＣ
材、また、前記ひずみ検知付きＰＣ材において、光ファ
イバがＰＣ材の中心に配置されていることを特徴とす
る、ひずみ検知付きＰＣ材、また、前記ひずみ検知付き
ＰＣ材において、光ファイバがＰＣ材の外周に固着され
ていることを特徴とする、ひずみ検知付きＰＣ材、ま
た、前記ひずみ検知付きＰＣ材において、光ファイバ
は、耐熱材で被覆されていることを特徴とする、ひずみ
検知付きＰＣ材、また、前記ひずみ検知付きＰＣ材にお
いて、耐熱材で被覆された光ファイバをＰＣ材の中心に
配置することを特徴とする、ひずみ検知付きＰＣ材、ま
た、ＰＣ材のひずみを検知するＰＣ材ひずみ検知システ
ムにおいて、ＰＣ材の動きに連動するように配置された
光ファイバと、光ファイバのひずみを検知するひずみ検
知装置とを備えていることを特徴とする、ＰＣ材ひずみ
検知システム、又、ＰＣ材のひずみを検知するＰＣ材ひ
ずみ検知方法において、ＰＣ材の動きに連動するように
配置された光ファイバに光を入射し、その反射光から光
ファイバーのひずみを測定し、ＰＣ材のひずみを検知す
ることを特徴とする、ＰＣ材ひずみ検知方法にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。
【０００６】＜イ＞ひずみ検知付きＰＣ材 ひずみ検知付きＰＣ材１は、光ファイバ３をＰＣ材２の
動きに連動するようにＰＣ材２に一体化して配置したも
のである。なお、ＰＣ材２は、炭素繊維やアラミド繊維
などの繊維からなる繊維ケーブルや、ＰＣ鋼線やＰＣ鋼
より線などからなるＰＣ鋼材、また、これらの混合した
ものなどが使用される。
【０００７】ひずみ検知付きＰＣ材１は、例えば、図１
のように、光ファイバ３を繊維ケーブルなどのＰＣ材２
に編み込み一体化したものを使用できる。また、例えば
図２のように、ＰＣ鋼材などのＰＣ材の周囲に光ファイ
バ３を樹脂などの接着剤４で取り付けたものも使用でき
る。
【０００８】光ファイバ３は、耐熱材で被覆すると良
い。例えば図３のように光ファイバを耐熱材５で被覆
し、ステンレスなどの補強材６で覆い、その外側にピア
ノ線（ＰＣ線）７などＰＣ材の材料で補強したものも使
用できる。
【０００９】なお、ひずみ検知付きＰＣ材１は、橋梁、
ＰＣタンクなどのＰＣ材２を用いたすべての構造物に適
用することができる。
【００１０】＜ロ＞ひずみ検知システム ひずみ検知システムは、コンクリート８中にひずみ検知
付きＰＣ材１を配置し、ＰＣ材２の一端より延びた光フ
ァイバ３にひずみ検知装置１０を取り付けたものであ
る。ひずみ検知付きＰＣ材１は、例えば図４及び図５の
ように、コンクリート８中にシース９を介して挿入され
て緊張ジャッキ１１などで緊張される。また、定着具１
２などによりコンクリート２中に定着される。
【００１１】ひずみ検知装置１０は、光ファイバ３のひ
ずみを検出する装置であり、例えば、光ファイバ３に入
射光を送出し、光ファイバ３から戻ってくる反射光を受
信し、入射光と反射光から光ファイバ３のひずみ分布を
求めるものである。ひずみ検知装置１０は、例えば、光
ファイバ歪／損失アナライザ（ＡＱ８６０２安藤電気株
式会社製）を使用することができる。
【００１２】ひずみ検知装置の測定原理は、例えば図６
のように、周波数（ν0＋νS）の入射パルスを光ファイ
バ３に入射し、光ファイバ３から戻ってくる周波数（ν
0＋νS−νAB）や（ν0＋νS−νBB）の反射パルスを受
信する（周波数νAB、νBBは、ブリルアン散乱光の周波
数である）。ひずみ箇所Ａで周波数（ν0＋νS−ν AB）
のシフト量の光が反射し、ひずみ箇所Ｂで周波数（ν0
＋νS−νBB）のシフト量の光が反射する。
【００１３】この際、反射光は、図７のように、光ファ
イバ３のひずみの状態に依存してブリルアン散乱光の周
波数がシフトする。これら周波数のシフトから光ファイ
バ３のひずみ状態を測定することができる。また、入射
光の送出から反射光の受信までの遅延時間から光ファイ
バ３のひずみ位置を測定することができる。このよう
に、周波数のシフト量と遅延時間とを測定することによ
り、光ファイバ３の位置と、その位置でのひずみ状態を
求めることができる。
【００１４】＜ハ＞ひずみ検知方法 いずみ検知付きＰＣ材１が図４のように配置された状態
を例に取ると、ＰＣ材２や光ファイバ３は緊張ジャッキ
１１により緊張状態にあり、両者とも等しいひずみが発
生する。
【００１５】また、同様にひずみ検知付きＰＣ材１が図
５のように配置された状態を例に取ると、ＰＣ材２や光
ファイバ３は定着具１２により緊張状態で定着されてい
るが、コンクリート８の乾燥収縮やクリープ、ＰＣ材１
及びＰＣ材２のリラクゼーション等に代表される各々の
経年変化により、ＰＣ材２とともに一体化された光ファ
イバ３のひずみも変化する。
【００１６】ひずみ検知装置１０は、これらＰＣ材２お
よび光ファイバ３に発生した、又は変化したひずみを捕
らえるべく光ファイバ３に入射光のパルスを入射し、光
ファイバか３ら戻ってくる反射光を受信し、周波数のシ
フト量と遅延時間とを測定し、光ファイバ３又はＰＣ材
２のひずみ分布を測定する。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を得ることが
できる。 ＜イ＞ＰＣ材の任意の位置における、又は全長にわたる
ひずみを容易に測定することができる。 ＜ロ＞ＰＣ材が構造物中にあっても、ひずみを容易に測
定することができる。 ＜ハ＞上記イ、ロの効果により、ＰＣ構造物における緊
張工の施工精度を高めることができる。 ＜ニ＞構造物築造後、将来にわたってＰＣ材のひずみを
モニタリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ひずみ検知付きＰＣ材の断面図
【図２】他のひずみ検知付きＰＣ材の断面図
【図３】他のひずみ検知付きＰＣ材の断面図
【図４】ＰＣ材緊張作業中におけるひずみ検知装置の配
置図
【図５】ＰＣ材定着後におけるひずみ検知装置の配置図
【図６】光ファイバ中の入射光と反射光の説明図
【図７】ひずみとブリルアン散乱光のシフト量の関係図
【図８】従来のＰＣ材のひずみ測定の説明図
【符号の説明】
１・・・ひずみ検知付きＰＣ材 ２・・・ＰＣ材 ３・・・光ファイバ ４・・・接着剤 ５・・・耐熱材（外側ＳＵＳ被覆） ６・・・補強材 ７・・・ピアノ線 ８・・・コンクリート ９・・・シース １０・・ひずみ検知装置 １１・・緊張ジャッキ １２・・定着具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝木太 東京都港区芝浦３−９−14 芝浦工業大学 内 Ｆターム(参考） 2F065 AA65 CC00 DD00 FF00 FF31 LL02 QQ44

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＰＣ材のひずみを検知するひずみ検知付き
    ＰＣ材において、 ＰＣ材の動きに連動するように配置された光ファイバを
    備え、 光ファイバのひずみの測定からＰＣ材のひずみを検知す
    ることを特徴とする、 ひずみ検知付きＰＣ材。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のひずみ検知付きＰＣ材に
    おいて、 光ファイバがＰＣ材に編込まれていることを特徴とす
    る、 ひずみ検知付きＰＣ材。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のひずみ検知付きＰＣ材に
    おいて、 光ファイバがＰＣ材の中心に配置されていることを特徴
    とする、 ひずみ検知付きＰＣ材。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のひずみ検知付きＰＣ材に
    おいて、 光ファイバがＰＣ材の外周に固着されていることを特徴
    とする、 ひずみ検知付きＰＣ材。
  5. 【請求項５】請求項１に記載のひずみ検知付きＰＣ材に
    おいて、 光ファイバは、耐熱材で被覆されていることを特徴とす
    る、 ひずみ検知付きＰＣ材。
  6. 【請求項６】請求項５に記載のひずみ検知付きＰＣ材に
    おいて、 耐熱材で被覆された光ファイバをＰＣ材の中心に配置す
    ることを特徴とする、 ひずみ検知付きＰＣ材。
  7. 【請求項７】ＰＣ材のひずみを検知するＰＣ材ひずみ検
    知システムにおいて、 ＰＣ材の動きに連動するように配置された光ファイバ
    と、 光ファイバのひずみを検知するひずみ検知装置とを備え
    ていることを特徴とする、 ＰＣ材ひずみ検知システム。
  8. 【請求項８】ＰＣ材のひずみを検知するＰＣ材ひずみ検
    知方法において、 ＰＣ材の動きに連動するように配置された光ファイバに
    光を入射し、その反射光から光ファイバーのひずみを測
    定し、ＰＣ材のひずみを検知することを特徴とする、 ＰＣ材ひずみ検知方法。
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