JP2002221453A - System for collecting load information of structure - Google Patents
System for collecting load information of structureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば橋架にお
ける各橋脚の荷重バランスなど、構造体の荷重に関する
各種の情報を収集する、構造体の荷重情報収集装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load information collecting apparatus for a structure, which collects various kinds of information relating to the load on the structure such as the load balance of each pier in a bridge.
【０００２】[0002]
【従来の技術】構造体の荷重情報収集装置として、たと
えば従来、鉄塔基礎の不同変位を感知する装置が提案さ
れている（特開平１１−５１７８７号公報参照）。2. Description of the Related Art As a load information collecting device for a structure, for example, a device for detecting unequal displacement of a steel tower foundation has been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-51787).
【０００３】この従来の装置は、鉄塔の基礎の四面のう
ち任意の面において、上部荷重による鉄塔強度に直接影
響を及ぼさない補助部材を予め変位可能に接続してお
き、この補助部材の変位により、センサーを変形または
破壊させることによって、鉄塔基礎の不同変位を感知す
る構成であった。In this conventional apparatus, an auxiliary member which does not directly affect the strength of the tower due to an upper load is connected in advance to any of the four surfaces of the foundation of the tower so as to be displaceable. The sensor is configured to detect uneven displacement of the tower foundation by deforming or destroying the sensor.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、補助部材が必要であり、設置コストが上
昇するばかりでなく、適切な補助部材を設置することが
困難あるいは不可能な構造体においては、事実上不同変
位を感知できないという課題があった。また、センサー
を変形または破壊させるような大きな不同変位は検知で
きるものの、不同変位を殆ど生じさせない荷重の不均衡
を検知することができず、さらには荷重の値を測定する
こともできなかった。However, the above-mentioned conventional apparatus requires an auxiliary member, which not only increases the installation cost but also makes it difficult or impossible to install an appropriate auxiliary member in a structure. Has a problem that the unequal displacement cannot be sensed practically. In addition, although a large unequal displacement that causes deformation or destruction of the sensor can be detected, a load imbalance that hardly causes unequal displacement cannot be detected, and furthermore, the value of the load cannot be measured.
【０００５】[0005]
【発明の開示】本発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、補助部材を設けることなく、構造
体の複数箇所に作用する荷重を正確に測定できる構造体
の荷重情報収集装置を提供することを、その課題とす
る。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been conceived in view of the above circumstances, and has a structure capable of accurately measuring loads acting on a plurality of portions of a structure without providing an auxiliary member. It is an object to provide an information collection device.
【０００６】上記の課題を解決する為、本発明では、次
の技術的手段を講じている。In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
【０００７】本発明の第１の側面によれば、構造体の複
数の箇所にそれぞれ埋設固定されて、作用する力に応じ
た検出信号を出力する歪センサと、各歪センサからの検
出信号に基づいて、構造体の荷重に関する情報を演算す
る演算手段とを備えたことを特徴とする、構造体の荷重
情報収集装置が提供される。According to a first aspect of the present invention, a strain sensor which is embedded and fixed at a plurality of locations of a structure and outputs a detection signal according to an acting force, and a detection signal from each strain sensor is provided. And a calculating means for calculating information on the load on the structure based on the load information.
【０００８】好ましい実施の形態によれば、各歪センサ
は、構造体に加わる外力により作用する曲げ応力、捻じ
り応力、引っ張り応力、圧縮応力、および剪断応力のう
ち、各歪センサの配置位置における荷重を測定するため
に選択された応力が存在し、かつそれ以外の応力が最小
または極小になる領域である応力中心帯あるいはその近
傍に配置されている。[0008] According to a preferred embodiment, each of the strain sensors includes a bending stress, a torsional stress, a tensile stress, a compressive stress, and a shear stress that are applied by an external force applied to the structure. It is located at or near the central stress zone, which is the region where the stress selected to measure the load is present and other stresses are minimal or minimal.
【０００９】他の好ましい実施の形態によれば、各歪セ
ンサは、構造体に加わる全ての外力方向からそれぞれ単
独に外力を加えたときの剪断応力に関し、各歪センサの
配置位置における荷重を測定するために必要な方向の剪
断応力が存在し、かつそれ以外の方向の剪断応力が最小
または極小になる領域である応力中心帯あるいはその近
傍に配置されている。According to another preferred embodiment, each of the strain sensors measures a load at a position where the strain sensor is disposed with respect to a shear stress when an external force is applied independently from all external force directions applied to the structure. Is located in or near the stress center zone, which is the region where the shear stress in the direction necessary to perform the shearing exists and the shear stress in the other direction is minimized or minimized.
【００１０】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段は、携帯型のコンピュータであり、コンピュータは、
構造体の適所に設置された端子盤に内臓されたコネクタ
に着脱自在なコネクタを備えており、これらのコネクタ
を介して各歪センサに接続される。According to another preferred embodiment, the computing means is a portable computer, and the computer comprises:
A connector built in a terminal board installed at an appropriate position in the structure has a detachable connector, and is connected to each strain sensor via these connectors.
【００１１】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段により演算される情報は、各歪センサの配置位置にお
ける荷重の値が許容範囲内であるか否かを表す荷重値情
報を含む。According to another preferred embodiment, the information calculated by the calculating means includes load value information indicating whether the value of the load at the position where each strain sensor is arranged is within an allowable range.
【００１２】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段により演算される情報は、各歪センサの配置位置にお
ける荷重の比が許容範囲内であるか否かを表す荷重配分
情報を含む。According to another preferred embodiment, the information calculated by the calculating means includes load distribution information indicating whether or not the load ratio at the position where each strain sensor is arranged is within an allowable range.
【００１３】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段により演算された情報を蓄積する記憶手段を有し、演
算手段は、演算した情報と記憶手段に記憶されている情
報とに基づいて、各歪センサの配置位置における荷重の
変化率の値を演算し、その値が設計時に予め求められた
安全範囲内であるか否かを判断する。According to another preferred embodiment, there is provided storage means for accumulating information calculated by the calculation means, and the calculation means stores the information based on the calculated information and the information stored in the storage means. The value of the rate of change of the load at the position where each strain sensor is arranged is calculated, and it is determined whether or not the value is within a safe range previously determined at the time of design.
【００１４】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段により演算された情報を蓄積する記憶手段を有し、演
算手段は、演算した情報と記憶手段に記憶されている情
報とに基づいて、未来の情報の予測値を演算する。According to another preferred embodiment, there is provided storage means for accumulating information calculated by the calculation means, and the calculation means stores the information based on the calculated information and the information stored in the storage means. Calculate the predicted value of future information.
【００１５】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段は、情報を常時演算し、演算結果が許容範囲を越えた
ときに、その旨を報知するための報知手段を駆動する。According to another preferred embodiment, the calculating means always calculates the information and, when the calculation result exceeds the allowable range, drives the notifying means for notifying the fact.
【００１６】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段は、構造体の完成時、あるいは完成時から所定期間が
経過したときに、荷重値情報に基づいて、各歪センサの
配置位置における荷重の値が設計時に予め求められた安
全範囲内であるか否かを判断する。According to another preferred embodiment, when the structure is completed, or when a predetermined period has elapsed from the completion of the structure, the calculating means calculates the load at the position of each strain sensor based on the load value information. It is determined whether or not the value is within the safety range obtained in advance at the time of design.
【００１７】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段は、地震などにより構造体に過大な外力が作用したと
きに、荷重値情報に基づいて、各歪センサの配置位置に
おける荷重の値が設計時に予め求められた安全範囲内で
あるか否かを判断する。According to another preferred embodiment, the calculating means calculates the load value at the position of each strain sensor based on the load value information when an excessive external force acts on the structure due to an earthquake or the like. It is determined whether or not the safety range is obtained in advance at the time of design.
【００１８】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段は、構造体の完成時、あるいは完成時から所定期間が
経過したときに、荷重配分情報に基づいて、複数の歪セ
ンサの配置位置における荷重バランスが設計時に予め求
められた安全範囲内であるか否かを判断する。According to another preferred embodiment, when the structure is completed, or when a predetermined period has elapsed since the completion of the structure, the calculating means determines the position of the plurality of strain sensors based on the load distribution information. It is determined whether or not the load balance is within a safety range previously determined at the time of design.
【００１９】他の好ましい実施の形態によれば、演算手
段は、地震などにより構造体に過大な外力が作用したと
きに、荷重配分情報に基づいて、複数の歪センサの配置
位置における荷重バランスが設計時に予め求められた安
全範囲内であるか否かを判断する。[0019] According to another preferred embodiment, the arithmetic means determines, when an excessive external force is applied to the structure due to an earthquake or the like, the load balance at the arrangement positions of the plurality of strain sensors based on the load distribution information. It is determined whether or not the safety range is obtained in advance at the time of design.
【００２０】他の好ましい実施の形態によれば、構造体
は、橋架であり、各歪ゲージは、橋架の基礎または荷重
の支持部材または各橋脚に配置されている。According to another preferred embodiment, the structure is a bridge, and each strain gauge is arranged on a foundation or load-bearing member of the bridge or on each pier.
【００２１】他の好ましい実施の形態によれば、構造体
は、建築物であり、各歪ゲージは、建築物の基礎または
荷重の支持部材または各柱に配置されている。According to another preferred embodiment, the structure is a building, and each strain gauge is arranged on a foundation or load supporting member or each column of the building.
【００２２】他の好ましい実施の形態によれば、構造体
の少なくとも一部はコンクリート製であり、複数の歪セ
ンサのうちの少なくとも一部は、ブロック体に予め埋設
されてセンサブロック化されており、センサブロックを
構造体のコンクリート部分の構築時に埋設した。According to another preferred embodiment, at least a part of the structure is made of concrete, and at least a part of the plurality of strain sensors is embedded in the block body in advance to form a sensor block. The sensor block was buried when building the concrete part of the structure.
【００２３】他の好ましい実施の形態によれば、複数の
歪センサのうちの少なくとも一部は、ブロック体に予め
埋設されてセンサブロック化されており、センサブロッ
クを構造体の表面に固着して構造体と一体化することに
より、応力中心帯をブロック体の内部に移動させた。According to another preferred embodiment, at least a part of the plurality of strain sensors is embedded in the block body in advance to form a sensor block, and the sensor block is fixed to the surface of the structure. By integrating with the structure, the stress center zone was moved to the inside of the block body.
【００２４】本発明によれば、作用する力に応じた検出
信号を出力する歪センサを、構造体の複数の箇所にそれ
ぞれ埋設固定し、各歪センサからの検出信号に基づい
て、構造体の荷重に関する情報を演算する演算手段を設
けたので、補助部材を設けることなく、構造体の複数箇
所に作用する荷重を正確に測定できる。According to the present invention, the strain sensors for outputting the detection signals corresponding to the acting forces are buried and fixed at a plurality of locations of the structure, respectively, and based on the detection signals from the respective strain sensors, the strain sensors are output. Since the calculation means for calculating the information on the load is provided, the load acting on a plurality of portions of the structure can be accurately measured without providing the auxiliary member.
【００２５】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明
らかとなろう。[0025] Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図面を参照して具体的に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【００２７】図１は、本発明の一実施形態における構造
体の荷重情報収集装置を備えた橋架の側面図である。橋
架１は、基礎２および多数の橋脚３を備えている。橋架
１の近傍には、端子盤４が設置されている。各橋脚３に
は、橋脚３に作用する荷重を測定するためのセンサブロ
ック（図１には図示せず）が埋設されている。FIG. 1 is a side view of a bridge provided with a structure load information collecting device according to an embodiment of the present invention. The bridge 1 includes a foundation 2 and a number of piers 3. A terminal board 4 is installed near the bridge 1. In each pier 3, a sensor block (not shown in FIG. 1) for measuring a load acting on the pier 3 is embedded.
【００２８】図２は、センサブロックの正面図である。
センサブロック５は、直方体状のブロック６に歪センサ
７を埋設固定し、歪センサ７に接続されたケーブル８を
ブロック６の外部に導出したものである。ブロック６
は、たとえばセラミック製である。センサブロック５
は、歪センサ７が橋架１の橋脚３の応力中心帯あるいは
その近傍に位置するように各橋脚３に埋設固定されてい
る。ここで、応力中心帯とは、橋架１に加わる全ての外
力方向からそれぞれ単独に外力を加えたときの剪断応力
に関し、歪センサ７の配置位置における荷重を測定する
ために必要な方向の剪断応力が存在し、かつそれ以外の
方向の剪断応力が最小または極小になる領域をいう。こ
の応力中心帯の位置は、橋架１の設計時点において、た
とえばＦＥＭ解析などの手法を用いて決定しておく。こ
の決定手法としては、たとえば特開平７−３５６３２号
公報に開示されているような周知の手法を採用できる。FIG. 2 is a front view of the sensor block.
The sensor block 5 is one in which a strain sensor 7 is embedded and fixed in a rectangular parallelepiped block 6, and a cable 8 connected to the strain sensor 7 is led out of the block 6. Block 6
Is, for example, made of ceramic. Sensor block 5
Are buried and fixed to each pier 3 so that the strain sensor 7 is located at or near the stress center zone of the pier 3 of the bridge 1. Here, the stress center zone refers to the shear stress when external force is applied independently from all the external force directions applied to the bridge 1, and the shear stress in the direction necessary for measuring the load at the position where the strain sensor 7 is arranged. Is present, and a region where the shear stress in the other direction is minimized or minimized. The position of the stress center zone is determined at the time of designing the bridge 1 by using a technique such as FEM analysis. As this determination method, for example, a well-known method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-35632 can be adopted.
【００２９】図３は、歪センサの斜視図である。歪セン
サ７は、矩形の基板１１の一方および他方の主面に、そ
れぞれ全面にわたって絶縁膜を形成し、その上に１対の
ゲージ抵抗膜１２をクロス状に形成し、さらにその上に
保護膜を形成したものである。すなわち、ゲージ抵抗膜
１２は、基板１１の一方の主面と他方の主面との双方に
それぞれ１対が形成されており、１対のゲージ抵抗膜１
２は、互いに中心位置を同じくし、かつ９０度の角度を
なして配置されている。FIG. 3 is a perspective view of the strain sensor. The strain sensor 7 includes an insulating film formed on one and the other main surface of a rectangular substrate 11 over the entire surface thereof, a pair of gauge resistance films 12 formed thereon in a cross shape, and a protective film formed thereon. Is formed. That is, a pair of the gauge resistance films 12 are formed on both the one main surface and the other main surface of the substrate 11, respectively.
2 are arranged at the same center position and at an angle of 90 degrees.
【００３０】図４は、１個のゲージ抵抗膜１２の平面図
である。ゲージ抵抗膜１２の両端部には、アルミニウム
膜からなる端子１３ａ，１３ｂが形成されている。この
端子１３ａ，１３ｂは、一端が基板１１の主面の端縁に
位置しており、他端部がゲージ抵抗膜１２の端部上に位
置している。端子１３ａ，１３ｂには、ケーブル８の導
線１４ａ，１４ｂが接続されている。FIG. 4 is a plan view of one gauge resistance film 12. At both ends of the gauge resistance film 12, terminals 13a and 13b made of an aluminum film are formed. One end of each of the terminals 13 a and 13 b is located at an edge of the main surface of the substrate 11, and the other end is located on an end of the gauge resistance film 12. The conductors 14a, 14b of the cable 8 are connected to the terminals 13a, 13b.
【００３１】基板１１は、鉄とニッケルとの合金であっ
てニッケルを３６重量％含むインバーからなり、厚み
０．５ｍｍ程度である。また、表面粗さＲａ＜５ｎｍに
なるように表面研磨されている。これは、熱膨張係数が
４．５×１０-6／℃以下であるインバーを採用すること
によって、基板１１の熱膨張や熱収縮に起因する歪によ
る測定誤差を避けるためであり、また、基板１１を表面
研磨することによって、凹凸に起因するゲージ抵抗膜１
２の抵抗値への影響を避けるためである。The substrate 11 is an alloy of iron and nickel and is made of Invar containing 36% by weight of nickel, and has a thickness of about 0.5 mm. The surface is polished so that the surface roughness Ra <5 nm. This is because the use of Invar having a thermal expansion coefficient of 4.5 × 10 −6 / ° C. or less avoids a measurement error due to distortion caused by thermal expansion or thermal contraction of the substrate 11. 11 is polished to obtain a gauge resistance film 1 caused by unevenness.
This is to avoid the influence on the resistance value of No. 2.
【００３２】絶縁膜は、インバーのアニール温度以下で
製膜可能な低温スパッタ法により形成された膜厚０．２
μｍ程度のＳｉＯ2 膜と、その上に有機溶剤に溶かした
ＳｉＯ2 をスピンコート法により塗布して４５０℃で１
時間焼成した膜厚０．８μｍ程度のＳｉＯ2 膜との複合
ＳｉＯ2 膜である。これは、基板１１との密着性を高
め、かつピンホールの発生を防ぎ、さらには生産性を向
上させるためである。The insulating film has a thickness of 0.2 formed by a low-temperature sputtering method that can be formed at an annealing temperature of Invar or lower.
and μm of about SiO 2 film, a SiO 2 dissolved in an organic solvent thereon is applied by spin coating 1 at 450 ° C.
A composite SiO 2 film with time fired thickness 0.8μm about SiO 2 film. This is for improving the adhesion to the substrate 11, preventing the occurrence of pinholes, and improving the productivity.
【００３３】ゲージ抵抗膜１２は、膜厚１５０ｎｍ程度
のＣｒＯX からなる。このゲージ抵抗膜は、金属Ｃｒを
ターゲットとして、ＡｒにＯ2 ガスを混ぜた反応性スパ
ッタリング法により成膜し、硝酸第２セリウムアンモニ
ウム水溶液を用いて所定形状に微細加工したものであ
る。ゲージ抵抗膜１２の抵抗値は５ｋΩであり、抵抗値
の温度変化は５０ｐｐｍ／℃程度である。The gauge resistance film 12 is made of CrO X having a thickness of about 150 nm. The gauge resistance film is formed by a reactive sputtering method in which O 2 gas is mixed with Ar using a metal Cr as a target, and finely processed into a predetermined shape using an aqueous ceric ammonium nitrate solution. The resistance value of the gauge resistance film 12 is 5 kΩ, and the temperature change of the resistance value is about 50 ppm / ° C.
【００３４】保護膜は、スパッタリングにより成膜され
たＳｉＯ2 膜からなる。この保護膜には、端子１３ａ，
１３ｂに導線１４ａ，１４ｂを接続するために端子１３
ａ，１３ｂの表面を露出させるべく、ＣＦ4 プラズマエ
ッチングによりコンタクトホールが形成されている。The protective film is made of a SiO 2 film formed by sputtering. The protective film includes terminals 13a,
Terminal 13 is used to connect conductors 14a and 14b to 13b.
Contact holes are formed by CF 4 plasma etching to expose the surfaces of a and 13b.
【００３５】歪センサ７は、大きなインバー基板を用い
て多数個が同時に製作され、各種の半導体素子と同様な
ダイシング法により切り分けられたものであって、１辺
が３ｍｍ程度の大きさである。A large number of strain sensors 7 are manufactured at the same time using a large invar substrate, and are cut out by a dicing method similar to various semiconductor elements, and each side has a size of about 3 mm.
【００３６】各橋脚２に埋設された歪センサ７に一端が
接続されたケーブル８は、橋架１の適所に沿って配線さ
れ、端子盤４に内臓されたコネクタ（図示せず）に他端
が接続されている。したがって、端子盤４の扉を開扉し
てパーソナルコンピュータなどをコネクタに接続するこ
とにより、各歪センサ７からの検出信号をパーソナルコ
ンピュータなどに取り込むことができる。A cable 8 having one end connected to a strain sensor 7 embedded in each pier 2 is routed along an appropriate position of the bridge 1, and the other end is connected to a connector (not shown) built in the terminal board 4. It is connected. Therefore, by opening the door of the terminal board 4 and connecting a personal computer or the like to the connector, the detection signal from each strain sensor 7 can be taken into the personal computer or the like.
【００３７】図５は、端子盤４のコネクタに接続される
パーソナルコンピュータのＭＰＵ(microprocessor uni
t) により実現される機能のブロック図である。ＭＰＵ
２１は、荷重計測部２２、荷重値検討部２３、荷重バラ
ンス検討部２４、および荷重変化率検討部２５を実現し
ている。荷重計測部２２は、Ａ／Ｄ変換部２６に接続さ
れている。荷重計測部２２には、荷重変化率検討部２５
および記憶部２７が接続されている。荷重値検討部２
３、荷重バランス検討部２４、および荷重変化率検討部
２５は、表示部２８に接続されている。FIG. 5 shows an MPU (microprocessor uniprocessor) of a personal computer connected to the connector of the terminal board 4.
It is a block diagram of the function implement | achieved by t). MPU
21 implements a load measuring unit 22, a load value examining unit 23, a load balance examining unit 24, and a load change rate examining unit 25. The load measurement unit 22 is connected to the A / D conversion unit 26. The load measuring unit 22 includes a load change rate examining unit 25.
And a storage unit 27 are connected. Load value examination part 2
3. The load balance examining unit 24 and the load change rate examining unit 25 are connected to the display unit 28.
【００３８】荷重計測部２２は、各歪センサ７からのア
ナログの検出信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変
換部２６からのデジタルデータに基づいて、各橋脚３に
作用している荷重を演算する。各歪センサ７からの検出
信号の取り込みに際しては、たとえばパーソナルコンピ
ュータのインターフェイス回路（図示せず）を制御し
て、各歪センサ７のゲージ抵抗膜１２とＡ／Ｄ変換部２
６とを順次接続し、各歪センサ７からの検出信号に対応
するデジタルデータを順次図外のＲＡＭ（randomaccess
memory）に記憶させる。そして、荷重計測部２２がＲ
ＡＭに蓄積されたデジタルデータを必要に応じて読み出
すことにより、各橋脚２に作用している荷重を演算す
る。演算結果は、ＲＡＭおよび記憶部２７に格納され
る。記憶部２７は、たとえばハードディスクにより実現
されている。The load measuring unit 22 calculates a load acting on each pier 3 based on digital data from an A / D converter 26 which converts an analog detection signal from each strain sensor 7 into digital data. I do. When the detection signal from each strain sensor 7 is taken in, for example, an interface circuit (not shown) of a personal computer is controlled so that the gauge resistance film 12 of each strain sensor 7 and the A / D converter 2
6 are sequentially connected, and digital data corresponding to the detection signal from each strain sensor 7 is sequentially stored in a RAM (random access) (not shown).
memory). Then, the load measuring unit 22
The load acting on each pier 2 is calculated by reading out the digital data stored in the AM as needed. The calculation result is stored in the RAM and the storage unit 27. The storage unit 27 is realized by, for example, a hard disk.
【００３９】荷重値検討部２３は、荷重計測部２２によ
り演算された各橋脚３に作用している荷重と、設計上各
橋脚３に作用すべき荷重とを、各橋脚２毎に比較し、そ
の比較結果を文字、表、あるいはグラフなどの形式でパ
ーソナルコンピュータの表示部２８に表示させる。もち
ろん、実際に作用している荷重が設計上の荷重よりも所
定値以上大きな橋脚２が存在すれば、その旨を表示画面
上で明瞭に報知する。The load value examining unit 23 compares the load acting on each pier 3 calculated by the load measuring unit 22 with the load acting on each pier 3 in design for each pier 2, The comparison result is displayed on the display unit 28 of the personal computer in the form of a character, a table, or a graph. Of course, if there is a pier 2 whose actual load is greater than the design load by a predetermined value or more, the fact is clearly notified on the display screen.
【００４０】荷重バランス検討部２４は、荷重計測部２
２により演算された各橋脚２の荷重に基づいて、橋架１
全体の荷重バランスを演算し、その実際の荷重バランス
と設計上の荷重バランスとを比較し、その比較結果を文
字、表、あるいはグラフなどの形式でパーソナルコンピ
ュータの表示部２８に表示させる。もちろん、実際に作
用している荷重バランスが設計上の荷重バランスから所
定値以上ずれていれば、その旨を表示画面上で明瞭に報
知する。The load balance examining unit 24 includes the load measuring unit 2
2 based on the load of each pier 2 calculated by
The overall load balance is calculated, the actual load balance is compared with the design load balance, and the result of the comparison is displayed on the display unit 28 of the personal computer in the form of a character, a table, or a graph. Of course, if the load balance that is actually acting deviates from the designed load balance by a predetermined value or more, the fact is clearly notified on the display screen.
【００４１】荷重変化率値検討部２５は、荷重計測部２
２により演算された各橋脚３に作用している荷重と、記
憶部に記憶されている過去の荷重とに基づいて、荷重の
変化率を演算し、その値と設計段階で予め求められた閾
値とを各橋脚３毎に比較し、その比較結果を文字、表、
あるいはグラフなどの形式でパーソナルコンピュータの
表示部２８に表示させる。もちろん、荷重の変化率が安
全範囲外の橋脚３が存在すれば、その旨を表示画面上で
明瞭に報知する。The load change rate value examining unit 25 includes the load measuring unit 2
2, a change rate of the load is calculated based on the load acting on each pier 3 calculated in Step 2 and the past load stored in the storage unit, and the calculated value and a threshold determined in advance in the design stage. Is compared with each pier 3 and the comparison result is written in characters, tables,
Alternatively, it is displayed on the display unit 28 of the personal computer in the form of a graph or the like. Of course, if there is a pier 3 whose load change rate is out of the safe range, the fact is clearly notified on the display screen.
【００４２】次に動作を説明する。Next, the operation will be described.
【００４３】橋架１の各橋脚２に埋設されている歪セン
サ７のゲージ抵抗膜１２は、橋脚３に作用する荷重によ
り歪を生じ、それに応じて抵抗値が変化する。したがっ
て、ゲージ抵抗膜１２から出力される検出信号が橋脚３
に作用する荷重に応じて変化する。そこで、端子盤４の
コネクタにパーソナルコンピュータを接続し、歪センサ
７のゲージ抵抗膜１２からの検出信号をＡ／Ｄ変換部２
６によってデジタルデータに変換し、そのデジタルデー
タに基づいて荷重計測部２２によって各橋脚３に作用し
ている荷重を演算する。このとき、各歪センサ７は各橋
脚３に埋設固定されているので、歪センサ７を橋脚３の
表面に固定した場合と比較して、橋脚３に作用する荷重
の変化に対する感度が飛躍的に向上する。さらに、各歪
センサ７は、各橋脚３の応力中心帯あるいはその近傍に
埋設されているので、荷重を測定するために必要な方向
以外の方向に作用する力に起因するゲージ抵抗膜１２の
歪を最小限に抑えることができ、ノイズやクロストーク
などの影響のほとんど無い正確な測定を実現できる。The gauge resistive film 12 of the strain sensor 7 embedded in each pier 2 of the bridge 1 is distorted by a load acting on the pier 3, and the resistance value changes accordingly. Therefore, the detection signal output from the gauge resistive film 12 is
It changes according to the load acting on. Therefore, a personal computer is connected to the connector of the terminal board 4 and the detection signal from the gauge resistive film 12 of the strain sensor 7 is converted to the A / D converter 2.
The data is converted into digital data by 6 and the load acting on each pier 3 is calculated by the load measuring unit 22 based on the digital data. At this time, since each strain sensor 7 is buried and fixed to each pier 3, the sensitivity to the change in the load acting on the pier 3 is dramatically improved as compared with the case where the strain sensor 7 is fixed to the surface of the pier 3. improves. Further, since each strain sensor 7 is buried in or near the stress center zone of each pier 3, the strain of the gauge resistance film 12 caused by a force acting in a direction other than the direction required for measuring the load is measured. Can be minimized, and accurate measurement with almost no influence such as noise or crosstalk can be realized.
【００４４】荷重計測部２２により各橋脚３に作用する
荷重値が演算されると、その演算結果に基づいて、荷重
値検討部２３が、設計上の荷重値との差を各橋脚３毎に
演算し、その結果を表示部２８に表示させる。表示形式
は、数値、数表、グラフなどのうち、使用者によって指
定された１あるいは２以上の形式が選択される。このと
き、計測した荷重値が、設計段階で予め決められた限界
耐応力に相当する閾値以上の橋脚３が存在していれば、
その橋脚３を特定するための情報と、破壊の可能性があ
り放置しておけば危険である旨の情報とを、使用者が明
瞭に視認できるように、たとえば特定の色彩を用いて表
示部２８に表示させる。さらには、警告音による報知を
加えてもよい。When the load value acting on each pier 3 is calculated by the load measuring unit 22, the load value examining unit 23 calculates the difference from the designed load value for each pier 3 based on the calculation result. The calculation is performed, and the result is displayed on the display unit 28. As the display format, one or two or more formats specified by the user are selected from numerical values, numerical tables, graphs, and the like. At this time, if there is a pier 3 whose measured load value is equal to or greater than a threshold value corresponding to a critical stress resistance predetermined in a design stage,
The display unit uses, for example, a specific color so that the user can clearly recognize the information for specifying the pier 3 and the information indicating that there is a possibility of destruction and it is dangerous if left unattended. 28 is displayed. Further, a notification by a warning sound may be added.
【００４５】また、荷重計測部２２により各橋脚３に作
用する荷重値が演算されると、その演算結果に基づい
て、荷重バランス検討部２４が、橋架１全体の荷重バラ
ンスを演算し、設計上の荷重バランスとの差異を判断す
る。そしてその結果を、表示部２８に表示させる。表示
形式は、数値、数表、グラフなどのうち、使用者によっ
て指定された１あるいは２以上の形式が選択される。こ
のとき、計測した荷重バランスが、設計段階で予め決め
られた安全限界に相当する閾値を越えている場合、その
旨の情報と、破壊の可能性があり放置しておけば危険で
ある旨の情報とを、使用者が明瞭に視認できるように、
たとえば特定の色彩を用いて表示部２８に表示させる。
さらには、警告音による報知を加えてもよい。When the load value acting on each pier 3 is calculated by the load measuring unit 22, the load balance examining unit 24 calculates the load balance of the entire bridge 1 on the basis of the calculation result. Of the load balance is determined. Then, the result is displayed on the display unit 28. As the display format, one or two or more formats specified by the user are selected from numerical values, numerical tables, graphs, and the like. At this time, if the measured load balance exceeds the threshold value corresponding to the safety limit predetermined at the design stage, there is information indicating that there is a possibility of destruction and it is dangerous if left unchecked. Information so that users can see it clearly.
For example, it is displayed on the display unit 28 using a specific color.
Further, a notification by a warning sound may be added.
【００４６】また、荷重計測部２２により演算された各
橋脚３に作用する荷重値は、記憶部２７に記憶され、蓄
積されていく。そして、荷重変化率検討部２５が、荷重
計測部２２による演算結果と、記憶部２７に記憶されて
いる荷重値とに基づいて、荷重の変化率を各橋脚３毎に
演算する。そしてその結果を、表示部２８に表示させ
る。表示形式は、数値、数表、グラフなどのうち、使用
者によって指定された１あるいは２以上の形式が選択さ
れる。このとき、演算した荷重変化率が、設計段階で予
め決められた安全範囲外の場合、その旨の情報と、破壊
の可能性があり放置しておけば危険である旨の情報と
を、使用者が明瞭に視認できるように、たとえば特定の
色彩を用いて表示部２８に表示させる。さらには、警告
音による報知を加えてもよい。なお、荷重計測部２２に
よる演算結果と、記憶部２７に記憶されている演算結果
とに基づいて、各歪センサ７の設置位置における応力の
変化率すなわち応力変動値を演算し、その応力変動値が
構造体の耐荷重閾値に近づいた場合、疲労破壊あるいは
塑性変形の限界に向かっているものと判断して、危険を
報知するようにしてもよい。The load values acting on each pier 3 calculated by the load measuring unit 22 are stored in the storage unit 27 and accumulated. Then, the load change rate examination unit 25 calculates the load change rate for each pier 3 based on the calculation result of the load measurement unit 22 and the load value stored in the storage unit 27. Then, the result is displayed on the display unit 28. As the display format, one or two or more formats specified by the user are selected from numerical values, numerical tables, graphs, and the like. At this time, if the calculated load change rate is out of the safety range predetermined at the design stage, information indicating that fact and information indicating that there is a possibility of destruction and it is dangerous if left unattended are used. It is displayed on the display unit 28 using, for example, a specific color so that a person can clearly see it. Further, a notification by a warning sound may be added. The rate of change of stress at the installation position of each strain sensor 7, that is, the stress variation value, is calculated based on the calculation result by the load measurement unit 22 and the calculation result stored in the storage unit 27. When approaches the load-bearing threshold of the structure, it may be determined that the vehicle is approaching the limit of fatigue fracture or plastic deformation, and the danger may be notified.
【００４７】もちろん、荷重計測部２２、荷重値検討部
２３、荷重バランス検討部２４、および荷重変化率検討
部２５による演算結果を、記憶部２７に蓄積しておき、
それらの変化に基づいて、荷重値、荷重バランス、ある
いは荷重変化率の未来の予測値を演算し、その演算結果
と設計段階で予め求められた閾値とを比較することによ
り、危険の前兆を察知してそれを報知してもよい。Of course, the calculation results of the load measuring unit 22, the load value examining unit 23, the load balance examining unit 24, and the load change rate examining unit 25 are stored in the storage unit 27.
Based on these changes, a future value of the load value, load balance, or load change rate is calculated, and the result of the calculation is compared with a threshold determined in advance at the design stage to detect a sign of danger. May be notified.
【００４８】このように、歪センサ７を各橋脚３に埋設
固定したので、各橋脚３に作用する荷重を正確に測定で
きる。したがって、その測定結果に基づいて、橋架１全
体の荷重バランスの設計値との差や、各橋脚３毎の荷重
の設計値との差などを演算して報知できるので、橋架１
の保守および点検を容易、迅速、且つ確実に行なえる。
たとえば、橋架１の完成時に測定を行なうことにより、
建設工事の不具合などが瞬時に把握でき、補強工事の必
要性などを正しく把握できる。また、定期的に、あるい
は地震などの異常事態の発生後などに、測定を行なうこ
とにより、地盤沈下などに起因する経時的な荷重の変化
を把握でき、使用禁止や改築などの措置を速やかに実行
できる。このとき、荷重計測部２２、荷重値検討部２
３、荷重バランス検討部２４、あるいは荷重変化率検討
部２５などによる演算結果を、ハードディスクなどに可
能な限り蓄積しておけば、荷重の変化の状態を正確に把
握でき、未来の予測を極力適切に行なえるので好まし
い。As described above, since the strain sensor 7 is buried and fixed in each pier 3, the load acting on each pier 3 can be accurately measured. Therefore, based on the measurement results, the difference between the design value of the load balance of the entire bridge 1 and the difference between the design value of the load of each pier 3 and the like can be calculated and reported.
Maintenance, inspection, and maintenance can be performed easily, quickly, and reliably.
For example, by measuring when bridge 1 is completed,
Faults in construction work can be grasped instantaneously, and necessity of reinforcement work can be grasped correctly. In addition, by performing measurements periodically or after an abnormal situation such as an earthquake, measurements can be taken to detect changes in the load over time due to land subsidence, etc. I can do it. At this time, the load measuring unit 22 and the load value examining unit 2
3. If the results of calculations by the load balance examination unit 24 or the load change rate examination unit 25 are accumulated as much as possible on a hard disk, etc., the state of load changes can be accurately grasped, and future predictions will be optimized as much as possible. It is preferable because it can be performed.
【００４９】また、各歪センサ７を、各橋脚３の応力中
心帯あるいはその近傍に埋設したので、荷重を測定する
ために必要な方向以外の方向に作用する力に起因するゲ
ージ抵抗膜１２の歪を最小限に抑えることができ、ノイ
ズやクロストークなどの影響のほとんど無い極めて正確
な測定を実現できる。Further, since each strain sensor 7 is buried in or near the stress center zone of each pier 3, the gauge resistance film 12 caused by a force acting in a direction other than the direction necessary for measuring the load is measured. Distortion can be minimized, and extremely accurate measurement with almost no influence such as noise or crosstalk can be realized.
【００５０】また、パーソナルコンピュータなどを端子
盤４のコネクタに接続するだけで、容易に荷重の測定を
行なえるので、各橋架１毎にパーソナルコンピュータや
マイクロコンピュータなどを設置しておく必要がなく、
建設コストを抑えることができる。Further, the load can be easily measured only by connecting a personal computer or the like to the connector of the terminal board 4, so that it is not necessary to install a personal computer or a microcomputer for each bridge 1,
Construction costs can be reduced.
【００５１】なお、上記実施形態においては、歪センサ
７として、２本のゲージ抵抗膜１２をその中心部におい
て互いに直交するように配置したいわゆるクロス状の歪
センサを用いたが、歪センサ７の構成はこのように限定
されるものではなく、たとえば基板の両面に、それぞれ
３本以上のゲージ抵抗膜を放射状に配置した歪センサな
ど、各種の歪センサを利用可能である。In the above embodiment, a so-called cross-shaped strain sensor in which two gauge resistance films 12 are arranged so as to be orthogonal to each other at the center is used as the strain sensor 7. The configuration is not limited in this way, and various strain sensors such as strain sensors in which three or more gauge resistance films are radially arranged on both surfaces of the substrate, for example, can be used.
【００５２】また、上記実施形態においては、応力中心
帯として、構造体に加わる全ての外力方向からそれぞれ
単独に外力を加えたときの剪断応力に関し、各歪センサ
の配置位置における荷重を測定するために必要な方向の
剪断応力が存在し、かつそれ以外の方向の剪断応力が最
小または極小になる領域であると定義されたものを採用
したが、応力中心帯として、構造体に加わる外力により
作用する曲げ応力、捻じり応力、引っ張り応力、圧縮応
力、および剪断応力のうち、各歪センサの配置位置にお
ける荷重を測定するために選択された応力が存在し、か
つそれ以外の応力が最小または極小になる領域であると
定義されたものを採用してもよい。In the above-described embodiment, the load at the position where each strain sensor is arranged is measured as the central stress zone with respect to the shear stress when external force is applied independently from all external force directions applied to the structure. The area defined as the area where the shear stress in the required direction exists and the shear stress in the other directions is minimized or minimized is adopted.However, as the central stress zone, it acts by the external force applied to the structure. Of the bending, torsional, tensile, compressive, and shear stresses that are selected to measure the load at the location of each strain sensor, and the other stresses are minimal or minimal. May be adopted.
【００５３】また、上記実施形態においては、橋架１の
近傍に端子盤４を設け、端子盤４のコネクタにパーソナ
ルコンピュータなどを接続するように構成したが、端子
盤４にマイクロコンピュータを内臓させるとともに、端
子盤４の外部に警報用のランプやブザーを設置し、マイ
クロコンピュータにより各橋脚３に作用する荷重値や荷
重バランスなどを常時演算し、異常を検知したときには
即時にランプやブザーを駆動させるなどして異常を報知
するように構成してもよい。もちろん、ランプやブザー
などによる異常の報知に代えて、あるいはそれに加え
て、無線通信あるいは有線通信により異常を遠隔地の管
理センターなどに通報するように構成してもよい。In the above-described embodiment, the terminal board 4 is provided near the bridge 1 and a personal computer or the like is connected to the connector of the terminal board 4. However, the microcomputer is built in the terminal board 4. A warning lamp or buzzer is installed outside the terminal board 4, and the load value and load balance acting on each pier 3 are constantly calculated by a microcomputer, and when an abnormality is detected, the lamp or buzzer is driven immediately. For example, it may be configured to notify the abnormality. Of course, instead of or in addition to the notification of the abnormality using a lamp or a buzzer, the abnormality may be reported to a remote management center or the like by wireless communication or wired communication.
【００５４】また、上記実施形態においては、橋架１の
橋脚３に歪センサ７を埋設したが、橋架１の基礎２ある
いは荷重の支持部材に歪センサ７を埋設し、橋脚３の場
合と同様に荷重に関する情報を収集してもよい。In the above embodiment, the strain sensor 7 is buried in the pier 3 of the bridge 1. However, the strain sensor 7 is buried in the foundation 2 of the bridge 1 or a load supporting member, and the same as in the case of the pier 3. Information about the load may be collected.
【００５５】また、上記実施形態においては、構造体と
して橋架１を採用し、橋架１の各橋脚２に歪センサ７を
埋設したが、橋架１以外のあらゆる構造体、たとえばビ
ルディングや巨大な門などの建築物、クレーン、クレー
ン車などにも本発明を適用できることはもちろんであ
る。建築物に本発明を適用する場合、建築物の基礎の各
所に歪センサ７を埋設してもよいし、建築物の床を支持
する支持部材の各所に歪センサ７を埋設してもよい。さ
らには、建築物の各柱に歪センサ７を埋設してもよい。
このようにすれば、建築物の自重や床上の設置物などに
よる荷重に関する情報を収集でき、設計段階で予め決め
られた限界耐荷重や床耐荷重などとの比較によって、危
険の前兆を察知でき、危険を報知できる。In the above embodiment, the bridge 1 is employed as a structure, and the strain sensor 7 is embedded in each pier 2 of the bridge 1. However, any structure other than the bridge 1, such as a building or a huge gate, is used. It is needless to say that the present invention can also be applied to buildings, cranes, mobile cranes and the like. When the present invention is applied to a building, the strain sensors 7 may be buried in various places on the foundation of the building, or the strain sensors 7 may be buried in various places of a support member that supports the floor of the building. Further, the strain sensor 7 may be embedded in each pillar of the building.
In this way, it is possible to collect information on the weight of the building and the load due to the installation on the floor, etc., and to detect the signs of danger by comparing with the limit load capacity and floor load capacity determined in advance at the design stage. , Can alert you of danger.
【００５６】また、上記実施形態においては、歪センサ
７をコンクリート製の橋脚３に埋設したが、歪センサ７
を金属製あるいはその他の材料からなるたとえば建築物
の基礎や柱などに埋設してもよい。この場合、たとえば
金属製の構造体に穴を穿設し、その穴に歪センサ７を挿
入した後、穴に樹脂などを充填して固化させればよい。In the above embodiment, the strain sensor 7 is embedded in the concrete pier 3.
May be embedded in, for example, a foundation or a pillar of a building made of metal or other materials. In this case, for example, a hole may be formed in a metal structure, the strain sensor 7 may be inserted into the hole, and then the hole may be filled with a resin or the like and solidified.
【００５７】また、上記実施形態においては、橋架１の
橋脚３にブロック６を埋設したが、たとえばスペースな
どの関係で構造体に歪センサ７を埋設することが困難な
場合、図６に示すように、歪センサ３１を埋設したブロ
ック３２を、ボルト３３により構造体３４に固定しても
よい。この場合、ブロック３２と構造体３４とが一体化
することにより、応力中心帯の位置が構造体３４の内部
からブロック３２側に移動するので、歪センサ３１を応
力中心帯あるいはその近傍に配置できる。もちろん、ブ
ロック３２と構造体３４とをボルト３３で一体化させる
代わりに、溶接あるいは接着材により一体化させてもよ
い。In the above embodiment, the block 6 is embedded in the pier 3 of the bridge 1. However, if it is difficult to embed the strain sensor 7 in the structure due to space, for example, as shown in FIG. Alternatively, the block 32 in which the strain sensor 31 is embedded may be fixed to the structure 34 by bolts 33. In this case, since the block 32 and the structure 34 are integrated, the position of the stress center zone moves from the inside of the structure 34 to the block 32 side, so that the strain sensor 31 can be arranged at or near the stress center zone. . Of course, instead of integrating the block 32 and the structural body 34 with the bolts 33, they may be integrated by welding or an adhesive.
【００５８】また、上記実施形態においては、パーソナ
ルコンピュータにより荷重値情報、荷重配分情報、およ
び荷重変化率情報を求めるように構成したが、それらに
代えて、あるいはそれらに加えて、その他の荷重に関す
る情報を演算してもよい。Further, in the above embodiment, the load value information, the load distribution information, and the load change rate information are obtained by the personal computer. However, instead of or in addition to them, other load-related information is obtained. Information may be calculated.
【００５９】また、上記実施形態においては、セラミッ
ク製のブロック６に歪センサ７を埋設したが、たとえば
コンクリート製や金属製など、他の材料からなるブロッ
クに歪センサ７を埋設してもよい。コンクリート製のブ
ロックを用いる場合、ブロックに穴を形成して歪センサ
を挿入した後、穴に充填材を充填してもよいし、ブロッ
クの製作時にコンクリートに歪センサを挿入することに
より、コンクリートの固化と同時にセンサブロックが完
成するようにしてもよい。もちろん、歪センサ７を構造
体に直接埋設してもよい。Although the strain sensor 7 is embedded in the ceramic block 6 in the above embodiment, the strain sensor 7 may be embedded in a block made of another material such as concrete or metal. When a concrete block is used, a hole may be formed in the block, a strain sensor may be inserted, and then a filler may be filled in the hole. The sensor block may be completed at the same time as the solidification. Of course, the strain sensor 7 may be directly embedded in the structure.
【００６０】また、上記実施形態においては、直方体状
のセンサブロック５を用いたが、センサブロックの形状
は任意である。たとえば図７のように、円柱状のセンサ
ブロック４１であってもよく、図８のように、球状のセ
ンサブロック４２であってもよい。さらには、図９や図
１０のように、断面台形のセンサブロック４３，４４で
あってもよい。これらセンサブロックは、たとえば、セ
ラミック製あるいはコンクリート製などのブロック４５
に、少なくとも一端がブロック４５の表面に開口する孔
を形成し、その孔に歪センサ４６を挿入した後、孔にセ
ラミックやコンクリートや樹脂などの充填材４７を充填
して固化させたものである。図９のセンサブロック４３
と図１０のセンサブロック４４とは、ブロック４５に対
する歪センサ４６の基板の方向性が互いに異なってい
る。もちろん、図１１および図１２のように、断面長方
形のセンサブロック５１，５２の場合も、ブロック４５
に対する歪センサ４６の基板の方向性が互いに異なるも
のを製造可能である。なお、歪センサ４６のゲージ抵抗
膜に接続されたケーブルは、ブロック４５の孔に充填材
を充填する前に、その孔を通してブロック４５の外部に
導出すればよい。In the above embodiment, the rectangular parallelepiped sensor block 5 is used, but the shape of the sensor block is arbitrary. For example, as shown in FIG. 7, a cylindrical sensor block 41 may be used, and as shown in FIG. 8, a spherical sensor block 42 may be used. Further, as shown in FIGS. 9 and 10, sensor blocks 43 and 44 having a trapezoidal cross section may be used. These sensor blocks are, for example, blocks 45 made of ceramic or concrete.
A hole having at least one end opening on the surface of the block 45 is formed, a strain sensor 46 is inserted into the hole, and a filler 47 such as ceramic, concrete, or resin is filled into the hole and solidified. . The sensor block 43 of FIG.
10 differs from the sensor block 44 in FIG. 10 in the directionality of the substrate of the strain sensor 46 with respect to the block 45. Of course, as shown in FIG. 11 and FIG.
Can be manufactured with different directions of the substrates of the strain sensors 46 relative to each other. Note that the cable connected to the gauge resistance film of the strain sensor 46 may be led out of the block 45 through the hole of the block 45 before filling the hole with the filler.
【図１】本発明の一実施形態における構造体の荷重情報
収集装置を備えた橋架の側面図である。FIG. 1 is a side view of a bridge provided with a structural body load information collecting device according to an embodiment of the present invention.
【図２】センサブロックの正面図である。FIG. 2 is a front view of a sensor block.
【図３】歪センサの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a strain sensor.
【図４】ゲージ抵抗膜の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a gauge resistance film.
【図５】端子盤のコネクタに接続されるパーソナルコン
ピュータのＭＰＵにより実現される機能のブロック図で
ある。FIG. 5 is a block diagram of functions realized by an MPU of a personal computer connected to a connector of a terminal board.
【図６】他の実施形態における荷重情報収集装置を備え
た構造体の側面図である。FIG. 6 is a side view of a structure including a load information collecting device according to another embodiment.
【図７】他の実施形態におけるセンサブロックの斜視図
である。FIG. 7 is a perspective view of a sensor block according to another embodiment.
【図８】他の実施形態におけるセンサブロックの斜視図
である。FIG. 8 is a perspective view of a sensor block according to another embodiment.
【図９】他の実施形態におけるセンサブロックの斜視図
である。FIG. 9 is a perspective view of a sensor block according to another embodiment.
【図１０】他の実施形態におけるセンサブロックの斜視
図である。FIG. 10 is a perspective view of a sensor block according to another embodiment.
【図１１】他の実施形態におけるセンサブロックの斜視
図である。FIG. 11 is a perspective view of a sensor block according to another embodiment.
【図１２】他の実施形態におけるセンサブロックの斜視
図である。FIG. 12 is a perspective view of a sensor block according to another embodiment.
１ 橋架 ２ 基礎 ３ 橋脚 ４ 端子盤 ５，４１，４２，４３，４４，５１，５２ センサブロ
ック ６，４５ ブロック ７，４６ 歪センサ ８ ケーブル １１ 基板 １２ ゲージ抵抗膜 １３ａ，１３ｂ 端子 １４ａ，１４ｂ 導線 ２１ ＭＰＵ ２２ 荷重計測部 ２３ 荷重値検討部 ２４ 荷重バランス検討部 ２５ 荷重変化率検討部 ２６ Ａ／Ｄ変換部 ２７ 記憶部 ２８ 表示部 ３１ 歪センサ ３２ ブロック ３３ ボルト ３４ 構造体 ４７ 充填材DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bridge 2 Foundation 3 Pier 4 Terminal board 5,41,42,43,44,51,52 Sensor block 6,45 Block 7,46 Strain sensor 8 Cable 11 Substrate 12 Gauge resistance film 13a, 13b Terminal 14a, 14b Conducting wire 21 MPU 22 Load measuring unit 23 Load value examining unit 24 Load balance examining unit 25 Load change rate examining unit 26 A / D converter 27 Storage unit 28 Display unit 31 Strain sensor 32 Block 33 Bolt 34 Structure 47 Filler
Claims (17)
されて、作用する力に応じた検出信号を出力する歪セン
サと、 前記各歪センサからの検出信号に基づいて、前記構造体
の荷重に関する情報を演算する演算手段とを備えたこと
を特徴とする、構造体の荷重情報収集装置。1. A strain sensor which is embedded and fixed at a plurality of locations of a structure and outputs a detection signal according to an acting force, and a load on the structure based on a detection signal from each of the strain sensors. And a calculating means for calculating information relating to the load information.
外力により作用する曲げ応力、捻じり応力、引っ張り応
力、圧縮応力、および剪断応力のうち、各歪センサの配
置位置における荷重を測定するために選択された応力が
存在し、かつそれ以外の応力が最小または極小になる領
域である応力中心帯あるいはその近傍に配置されてい
る、請求項１に記載の構造体の荷重情報収集装置。2. Each of the strain sensors measures a load at an arrangement position of each of the strain sensors, out of a bending stress, a torsion stress, a tensile stress, a compressive stress, and a shear stress that are applied by an external force applied to the structure. The load information collecting device for a structure according to claim 1, wherein the load information collecting device for a structure is arranged at or near a stress center band, which is a region where a stress selected for the existence of the stress exists and a stress other than the stress is minimum or minimum.
全ての外力方向からそれぞれ単独に外力を加えたときの
剪断応力に関し、各歪センサの配置位置における荷重を
測定するために必要な方向の剪断応力が存在し、かつそ
れ以外の方向の剪断応力が最小または極小になる領域で
ある応力中心帯あるいはその近傍に配置されている、請
求項１に記載の構造体の荷重情報収集装置。3. Each of the strain sensors has a direction necessary for measuring a load at a position where each strain sensor is disposed with respect to a shear stress when an external force is applied independently from all external force directions applied to the structure. The load information collecting device for a structural body according to claim 1, wherein the load information collecting device for a structure is arranged at or near a stress center band which is a region where the shear stress of the above-mentioned is present and the shear stress in other directions is minimum or minimum.
であり、 前記コンピュータは、前記構造体の適所に設置された端
子盤に内臓されたコネクタに着脱自在なコネクタを備え
ており、これらのコネクタを介して前記各歪センサに接
続される、請求項１ないし３のいずれかに記載の構造体
の荷重情報収集装置。4. The computing means is a portable computer, and the computer includes a detachable connector built into a terminal board installed at an appropriate position of the structure, and these connectors are provided. The load information collecting device for a structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the load information collecting device is connected to each of the strain sensors via a cable.
前記各歪センサの配置位置における荷重の値が許容範囲
内であるか否かを表す荷重値情報を含む、請求項１ない
し４のいずれかに記載の構造体の荷重情報収集装置。5. The information calculated by the calculating means is:
The load information collection device for a structure according to any one of claims 1 to 4, further comprising load value information indicating whether a value of the load at an arrangement position of each of the strain sensors is within an allowable range.
前記各歪センサの配置位置における荷重の比が許容範囲
内であるか否かを表す荷重配分情報を含む、請求項１な
いし５のいずれかに記載の構造体の荷重情報収集装置。6. The information calculated by the calculation means is:
The load information collecting device for a structure according to any one of claims 1 to 5, further comprising load distribution information indicating whether or not a load ratio at an arrangement position of each of the strain sensors is within an allowable range.
積する記憶手段を有し、 前記演算手段は、演算した情報と前記記憶手段に記憶さ
れている情報とに基づいて、前記各歪センサの配置位置
における荷重の変化率の値を演算し、その値が設計時に
予め求められた安全範囲内であるか否かを判断する、請
求項１ないし６のいずれかに記載の構造体の荷重情報収
集装置。7. A storage unit for storing information calculated by the calculation unit, wherein the calculation unit stores the information of each of the strain sensors based on the calculated information and the information stored in the storage unit. The load information of a structure according to any one of claims 1 to 6, wherein a value of a change rate of the load at the arrangement position is calculated, and it is determined whether or not the value is within a safety range obtained in advance at the time of design. Collection device.
積する記憶手段を有し、 前記演算手段は、演算した情報と前記記憶手段に記憶さ
れている情報とに基づいて、未来の情報の予測値を演算
する、請求項１ないし７のいずれかに記載の構造体の荷
重情報収集装置。8. A storage unit for storing information calculated by the calculation unit, wherein the calculation unit predicts future information based on the calculated information and information stored in the storage unit. The structure load information collecting device according to claim 1, wherein the value is calculated.
し、演算結果が許容範囲を越えたときに、その旨を報知
するための報知手段を駆動する、請求項１ないし８のい
ずれかに記載の構造体の荷重情報収集装置。9. The information processing apparatus according to claim 1, wherein said calculating means constantly calculates said information and, when a calculation result exceeds an allowable range, drives a notifying means for notifying the fact. A load information collecting device for the structure described in the above.
時、あるいは完成時から所定期間が経過したときに、前
記荷重値情報に基づいて、前記各歪センサの配置位置に
おける荷重の値が設計時に予め求められた安全範囲内で
あるか否かを判断する、請求項５に記載の構造体の荷重
情報収集装置。10. The calculation means, when the structure is completed or when a predetermined period has elapsed from the completion of the structure, determines a load value at a position where each of the strain sensors is arranged based on the load value information. 6. The load information collecting device for a structure according to claim 5, wherein it is determined whether or not the safety range is within a predetermined safety range.
構造体に過大な外力が作用したときに、前記荷重値情報
に基づいて、前記各歪センサの配置位置における荷重の
値が設計時に予め求められた安全範囲内であるか否かを
判断する、請求項５に記載の構造体の荷重情報収集装
置。11. The calculation means calculates a load value at an arrangement position of each of the strain sensors in advance at the time of design based on the load value information when an excessive external force acts on the structure due to an earthquake or the like. The load information collection device for a structure according to claim 5, wherein the load information collection device determines whether or not the load is within a set safety range.
時、あるいは完成時から所定期間が経過したときに、前
記荷重配分情報に基づいて、前記複数の歪センサの配置
位置における荷重バランスが設計時に予め求められた安
全範囲内であるか否かを判断する、請求項６に記載の構
造体の荷重情報収集装置。12. The calculation means, when the structure is completed or when a predetermined period has elapsed since the completion of the structure, designs a load balance at an arrangement position of the plurality of strain sensors based on the load distribution information. 7. The load information collecting device for a structural body according to claim 6, wherein it is determined whether or not the safety range is within a safety range obtained in advance.
構造体に過大な外力が作用したときに、前記荷重配分情
報に基づいて、前記複数の歪センサの配置位置における
荷重バランスが設計時に予め求められた安全範囲内であ
るか否かを判断する、請求項６に記載の構造体の荷重情
報収集装置。13. The method according to claim 1, wherein when an excessive external force is applied to the structure due to an earthquake or the like, a load balance at an arrangement position of the plurality of strain sensors is determined in advance at the time of design based on the load distribution information. The load information collection device for a structure according to claim 6, wherein the load information collection device determines whether or not the load is within a set safety range.
材または各橋脚に配置されている、請求項１ないし１３
のいずれかに記載の構造体の荷重情報収集装置。14. The structure according to claim 1, wherein the structure is a bridge, and each of the strain gauges is arranged on a foundation or a load supporting member of the bridge or on each pier.
The load information collection device for a structure according to any one of the above.
部材または各柱に配置されている、請求項１ないし１３
のいずれかに記載の構造体の荷重情報収集装置。15. The structure according to claim 1, wherein the structure is a building, and each of the strain gauges is disposed on a foundation or a load supporting member or each column of the building.
The load information collection device for a structure according to any one of the above.
リート製であり、 前記複数の歪センサのうちの少なくとも一部は、ブロッ
ク体に予め埋設されてセンサブロック化されており、 前記センサブロックを前記構造体のコンクリート部分の
構築時に埋設した、請求項１ないし１５のいずれかに記
載の構造体の荷重情報収集装置。16. At least a part of the structural body is made of concrete, and at least a part of the plurality of strain sensors is embedded in a block body in advance to form a sensor block. The structure load information collecting device according to any one of claims 1 to 15, wherein the device is buried when the concrete portion of the structure is constructed.
も一部は、ブロック体に予め埋設されてセンサブロック
化されており、 前記センサブロックを前記構造体の表面に固着して構造
体と一体化することにより、前記応力中心帯を前記ブロ
ック体の内部に移動させた、請求項１ないし１６のいず
れかに記載の構造体の荷重情報収集装置。17. At least a part of the plurality of strain sensors is embedded in a block body in advance to form a sensor block, and the sensor block is fixed to a surface of the structure to be integrated with the structure. The load information collecting device for a structure according to any one of claims 1 to 16, wherein the stress center zone is moved inside the block body by doing.
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| JP2002221453A true JP2002221453A (en) | 2002-08-09 |
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Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004271454A (en) * | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Yaskawa Electric Corp | Load detector |
| JP2006144238A (en) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Toda Constr Co Ltd | Foundation for crane working platform and maintenance system therefor |
| JP2009192319A (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Taiheiyo Cement Corp | Buried type strain meter |
| JP2011111773A (en) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Toyota Home Kk | Building and earthquake-resistant element selecting method |
| JP2017082555A (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | 首都高速道路株式会社 | Monitoring system |
| JP2017142198A (en) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 株式会社サンノハシ | System and method for monitoring dynamic state of structure and analysis system for the system |
| WO2019065840A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge |
| WO2019065752A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge and sensor module |
| JP2019066454A (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge and sensor module |
| WO2019124458A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge, and sensor module |
| JP2020079544A (en) * | 2019-10-02 | 2020-05-28 | 首都高速道路株式会社 | Monitoring system |
| US11454488B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-09-27 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability |
| US11542590B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| US11543308B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| US11747225B2 (en) | 2018-04-05 | 2023-09-05 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability and stress reduction |
| CN116793426A (en) * | 2023-06-30 | 2023-09-22 | 中建八局第二建设有限公司 | Hydraulic climbing formwork bearing wedge stress monitoring system and method |
| US11774303B2 (en) | 2018-10-23 | 2023-10-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Accelerator, steering wheel, six-axis sensor, engine, bumper and the like |
-
2001
- 2001-01-29 JP JP2001019489A patent/JP2002221453A/en not_active Withdrawn
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004271454A (en) * | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Yaskawa Electric Corp | Load detector |
| JP2006144238A (en) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Toda Constr Co Ltd | Foundation for crane working platform and maintenance system therefor |
| JP2009192319A (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Taiheiyo Cement Corp | Buried type strain meter |
| JP2011111773A (en) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Toyota Home Kk | Building and earthquake-resistant element selecting method |
| JP2017082555A (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | 首都高速道路株式会社 | Monitoring system |
| JP2017142198A (en) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 株式会社サンノハシ | System and method for monitoring dynamic state of structure and analysis system for the system |
| US11454488B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-09-27 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability |
| US11692806B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-07-04 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability |
| JP2019066313A (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge |
| JP2019066454A (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge and sensor module |
| US11702730B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-07-18 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| WO2019065752A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge and sensor module |
| US11543308B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| CN111417830A (en) * | 2017-09-29 | 2020-07-14 | 美蓓亚三美株式会社 | Strain gauge and sensor module |
| CN111417831A (en) * | 2017-09-29 | 2020-07-14 | 美蓓亚三美株式会社 | Strain gauge |
| US11542590B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| EP3690388A4 (en) * | 2017-09-29 | 2021-06-09 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| US11326966B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-05-10 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved design to reduce pinholes and damage |
| WO2019065840A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge |
| US11543309B2 (en) | 2017-12-22 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge and sensor module |
| CN111742189A (en) * | 2017-12-22 | 2020-10-02 | 美蓓亚三美株式会社 | Strain gauge and sensor module |
| JP2019113411A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge and sensor module |
| WO2019124458A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | ミネベアミツミ株式会社 | Strain gauge, and sensor module |
| US11747225B2 (en) | 2018-04-05 | 2023-09-05 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability and stress reduction |
| US11774303B2 (en) | 2018-10-23 | 2023-10-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Accelerator, steering wheel, six-axis sensor, engine, bumper and the like |
| JP2020079544A (en) * | 2019-10-02 | 2020-05-28 | 首都高速道路株式会社 | Monitoring system |
| CN116793426A (en) * | 2023-06-30 | 2023-09-22 | 中建八局第二建设有限公司 | Hydraulic climbing formwork bearing wedge stress monitoring system and method |
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