【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ式荷重センサ用の環状弾性体に関するものであって、特に、既設のグランドアンカーのアンカーケーブルの張力を測定するのに適した環状弾性体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
グランドアンカーは、表面のコンクリートと土中深部の地下岩盤（地表から２０〜３０ｍ程度の深さ）との間にアンカーケーブルを張設したものであって、このアンカーケーブルを緊張させることで、多量の雨水などで、地盤が流れ出したり、崩落したりすることを防いでいる。グランドアンカーは、設置時にアンカーケーブルに加わる力を調整しているが、自然の力に抗し切れず、アンカーケーブルが破断したり、地下岩盤に固定したアンカーケーブル先端部で岩盤がゆるみ張力を失ったりして非常に危険な状況が発生する場合もある。
【０００３】
これに対して、アンカーケーブルに掛かる張力を検知することにより、グランドアンカーを取り付けた地盤の状況を監視することができる。例えば、グランドアンカー設置時に、歪みゲージを利用したロードセルや電磁式検知装置などを取り付けておけば、アンカーケーブルに掛かる張力を検知することができる。しかし、ロードセルや電磁式検知装置などは、外部から常時通電しておかなければならず、また道路などの広大な法面を監視する装置としては構成が大規模になり不都合があった。また遠隔地の地盤の危険性を監視する遠隔監視システムを構築することも困難であった。
【０００４】
ところで、歪みゲージを利用したロードセルなどの代わりになる歪センサとして、光ファイバを用いた歪センサが知られている（特開２０００−２８３７９９号等）。
【０００５】
光ファイバを用いた歪センサの原理は、光ファイバ中で発生する後方散乱光のうち、ブリルアン散乱光の周波数が光ファイバの長さ方向に生じた歪に比例して変化する性質に着目したものである。なお、後方散乱光の周波数分布は、図１１に示すように、後方散乱光の最大の強度を有するレーリー光１００と、レーリー光１００の両側に強度がレーリー光１００の約一億分の１のピーク（１０１、１０２）が、それぞれ２つ現れる。その内の１つが光ファイバの歪に依存して発生周波数がシフトするブリルアン散乱光１０１である。図１１中、１０２はラマン光である。
【０００６】
光ファイバを用いた歪測定装置１１０は、図１２に示すように、光ファイバ１１１と、歪測定器１１２と、演算表示装置１１３で構成されている。
【０００７】
光ファイバ１１１は、歪検出センサ部１１１ａとダミーファイバ部１１１ｂ、１１１ｂ’がある。歪検出センサ部１１１ａは被検査部に取り付けられて、被検査部から引張荷重を受けて光ファイバ１１１が伸縮する部分であり、ダミーファイバ部１１１ｂ、１１１ｂ’は引張荷重を受けず、光ファイバ１１１が伸縮しない部分である。
【０００８】
歪測定器１１２は、光ファイバ１１１の片端を接続するもので、光ファイバ１１１に光パルス１１４を注入するとともに、後方散乱光１１５を受光するものであり、後方散乱光１１５に基づいて光ファイバ１１１に生じた歪を測定するものである。
【０００９】
演算表示装置１１３は、歪測定器１１２で測定された光ファイバ１１１の歪を荷重に変換して測定結果を表示するものである。
【００１０】
上記の歪測定装置１１０は、歪測定器１１２から光ファイバ１１１に光パルス１１４を注入し、光ファイバ１１１から帰ってくる後方散乱光１１５を歪測定器１１２で受光する。そして、歪測定器１１２で所定の演算処理を行い、受光した後方散乱光１１５からブリルアン散乱光の周波数シフト（図１１に示すレーリー光１００の周波数のピーク（λＰ０）とブリルアン散乱光１０１の周波数のピーク（λＰ１）との周波数差（λＢ）の変化）を測定することにより、光ファイバ１１１に加わっている歪を評価するようになっている。
【００１１】
上記の光ファイバ１１１を用いた歪センサ・歪測定装置１１０は、橋・トンネル・管路などの長尺の構造物・設備に光ファイバ１１１を取り付けるとよいので、長尺の構造物・設備の歪を測定する用途に適している。また、上記の光ファイバを用いた歪センサは、遠隔地において各歪センサの測定情報を光信号で得ることができ、歪センサの測定情報を遠隔地で集中管理することができるというメリットがある。グランドアンカーなどの広汎な用途に使えるようになれば、高速道路や主要国道などに敷設された大容量光ファイバケーブル網を介して遠隔地の各歪センサの測定情報を得て、歪センサの測定情報を集中管理するシステムを構築することができるようになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者は、グランドアンカーの張力を測定するのに、好適な光ファイバを用いた荷重センサとして、図１３に示すように、外周側面に光ファイバ２０１を巻き付ける面２０２を備えた弾性変形部２０３を一対の硬質板２０４、２０５で挟み、かつ、中央部にアンカーケーブルを挿通させる内孔２０６を形成した環状弾性体２００を用いた荷重センサ２０７を提案している（特願２００２−８３１７４号）。図１２中の２０８は歪測定ユニットである。この状態において、光ファイバ２０１の弾性変形部２０３に巻かれている部分２０１ａは歪検出センサ部となり、残りの部分２０１ｂ、２０１ｂ’はダミーファイバ部となっている。
【００１３】
この荷重センサ２０７は、環状弾性体２００の硬質板２０４、２０５に荷重Ｐが掛かると、環状弾性体２００の弾性変形部２０３が外径側に食み出し、その外周の弾性的な変化により弾性変形部２０３の外周に巻き付けられた光ファイバ２０１が伸長するようになっている。そして、歪測定ユニット２０８から光ファイバ２０１に光パルス２０９を注入し、その後方散乱光２１０を受光し、歪測定ユニット２０８において、所定の処理をすることにより、光ファイバ２０１に生じた歪、及び、環状弾性体２００の硬質板２０４、２０５に作用した荷重Ｐを算出することができるようになっている。
【００１４】
図１４は、上記の荷重センサ２０７を、地滑り防止工事をした斜面２２０に設置したグランドアンカー２３０のアンカーケーブル２３１の張力を測定する用途に利用した状態を示す図である。
【００１５】
地滑り防止工事をした斜面２２０の断面は、表面コンクリート２２１と、中間地盤２２２と、地下岩盤２２３の積層構造になっており、斜面２２０には、所定間隔で複数箇所にグランドアンカー２３０を設置するためのケーブル配設孔２２４を表面コンクリート２２１から地下岩盤２２３に至るように形成している。
【００１６】
グランドアンカー２３０への荷重センサ２０７の取り付けは、まずケーブル配設孔２２４に、鞘管２３２を挿入固定し、鞘管２３２の内部にアンカーケーブル２３１を挿入する。そして、ケーブル配設孔２２４の底部にアンカー固定用のモルタル２３４（樹脂モルタル又はセメントモルタル）を充填して、アンカーケーブル２３１の下端を地下岩盤２２３に固定する。そして、アンカーケーブル２３１に荷重センサ２０７を取り付け、斜面２２０の表面に設置したケーブル繋止部２３３にアンカーケーブル２３１を繋止している。
【００１７】
なお、荷重センサ２０７は、予めロードセルや油圧ジャッキの油圧メータ等でアンカーケーブル２３１に張力０の基準点を設定しておき、その後にアンカーケーブル２３１に所定の張力を掛けて設置している。
【００１８】
表面コンクリート２２１や中間地盤２２２に何らかの変化があった場合は、アンカーケーブル２３１の張力が変化する。アンカーケーブル２３１の張力が大きくなると、環状弾性体２００の荷重作用部２０４に作用する荷重が大きくなり、弾性変形部２０３がより大きく食み出すように変形する。そして、この弾性変形部２０３の変形を受けて、弾性変形部２０３の外周に巻かれている光ファイバ２０１が延伸するようになる。そして、この光ファイバ２０１に生じる後方散乱光（ブリルアン散乱光）の周波数の変化を歪測定ユニット（図示省略）で検出することにより、アンカーケーブル２３１の張力を測定することができる。斜面２２０の中間地盤２２２の変化は、斜面２２０に設置された複数のグランドアンカー２３０からアンカーケーブル２３１の張力の情報を収集し、総合的に考慮して判断する。また、斜面２２０の複数グランドアンカー２３０に取り付けた荷重センサ２０７の光ファイバ２０１を、高速道路などに沿って配設された大容量の光ファイバ網を介して、遠隔地に設置した歪測定ユニット（図示省略）に接続することにより、斜面２２０の中間地盤２２２の状態を遠隔地で監視できるシステムを構築することができる。
【００１９】
以上のように、本発明者は、グランドアンカーのアンカーケーブルの張力を測定するのに適した光ファイバ式荷重センサを提案している。しかし、これまでの光ファイバ式荷重センサ用の環状弾性体は環状であるため、既設のグランドアンカーに取り付ける場合は、アンカーケーブルを固定しているケーブル繋止部をはずしてアンカーケーブルに環状弾性体を挿通さなければならなかった。
【００２０】
しかし、グランドアンカーを設置したときに不要なアンカーケーブルを切断しているような場合には、ケーブル繋止部を取り外して光ファイバ式荷重計を設置し再びケーブル繋止部を取り付けることは困難であるし、また、構造上ケーブル繋止部を取り外すことができない場合もある。このように既設のグランドアンカーのアンカーケーブルに光ファイバ式荷重センサを取り付けることは、非常に複雑な作業が必要であった。
【００２１】
そこで、本発明は、既設のグランドアンカーのアンカーケーブルに取り付けるのに適した光ファイバ式荷重センサ用の環状弾性体を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分割型環状弾性体は、外周側面に光ファイバを巻き付ける面を備えた環状の弾性変形部と、前記弾性変形部の上面と下面に配設した一対の第１硬質板とを備え、前記弾性変形部と一対の第１硬質板の中央部にこれを貫通する内孔を有する光ファイバ式荷重センサ用の環状弾性体において、前記環状弾性体が前記内孔を縦断する、少なくとも２つの分割体に分割できることを特徴としている。この分割型環状弾性体は、内孔を上下に縦断する、少なくとも２つの分割体に分割できるので、簡単に既設のグランドアンカーのアンカーケーブルに取り付けることができる。
【００２３】
また、上述したように、環状弾性体を分割体にすると、環状弾性体に圧縮荷重が掛かったときに、環状弾性体の弾性変形部が分割面に食み出し、分割部分を水平方向に引き離すような力が作用する。このため、環状弾性体の分割体がそれぞれ外径側に移動して、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能が損なわれる可能性がある。本発明に係る分割型環状弾性体は、環状弾性体の第１硬質板の分割部分を跨ぐように、第２硬質板を環状弾性体の第１硬質板に取り付けたので、環状弾性体の分割体がそれぞれ外径側に移動するのを規制することができ、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。
【００２４】
また、本発明に係る分割型環状弾性体は、前記環状弾性体を結合させた状態において、第１硬質板に、第１硬質板の外周側部を拘束する外周拘束部材を取り付けたことを特徴としている。この分割型環状弾性体は、外周拘束部材により、環状弾性体の分割体がそれぞれ外径側に移動するのを規制することができるので、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。
【００２５】
この場合、外周拘束部材は、第１硬質板の外周側部に嵌める分割リング、有端リング又は帯状の結束部材であって、前記分割リング、有端リング又は帯状の結束部材を第１硬質板の外周側部に嵌め、前記分割リング、有端リング又は帯状の結束部材の端部をボルト締結することにより、第１硬質板の外周側部を締め付けるものを採用することができる。
【００２６】
また、上述した第２硬質板の内面の外周端部に、第１硬質板の外周側部を拘束する拘束部を設けてもよい。この場合、さらに、第２硬質板の結合部をボルト締結することにより、第２硬質板の内面の外周端部に設けた拘束部で、第１硬質板の外周側部を締め付けるようにするとよい。
【００２７】
また、本発明に係る分割型環状弾性体は、環状弾性体の内孔の内周面に弾性変形部が内径側に変形するのを規制する、少なくとも２つに分割できる規制部材を装着したことを特徴としている。この光ファイバ式荷重センサ用の環状弾性体は、内孔の内周面に装着した規制部材によって、環状弾性体の弾性変形部が内径側に変形するのを規制することができるので、環状弾性体の圧縮剛性を高めることができる。
【００２８】
また、グランドアンカーのアンカーケーブルが、環状弾性体の内孔の中心からずれて設置された場合など、環状弾性体の中心からずれた位置に荷重が掛かり、環状弾性体にせん断力が作用し、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能が損なわれる場合がある。特に、環状弾性体を分割体にした場合には、せん断力により分割体にせん断方向の変形が生じ、弾性変形部が正常に外径側に変形しない場合がある。
【００２９】
また、本発明に係る分割型環状弾性体は、前記環状弾性体の弾性変形部をゴム状弾性板と中間硬質板を交互に積層した積層体とし、かつ、前記環状弾性体を上下に貫通する貫通孔に硬質棒状体を挿通することにより、前記弾性変形部の中間硬質板が水平方向にずれないようにしたことを特徴としている。この分割型環状弾性体によれば、環状弾性体を上下に貫通する貫通孔に硬質棒状体を挿通することにより、弾性変形部の中間硬質板が水平方向にずれないようにしたので光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る分割型環状弾性体の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同じ作用を奏する部材、部位には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３１】
分割型環状弾性体１は、図１に示すように、円板状の部材であり、外周に光ファイバが巻き付けられる面を有する弾性変形部２と、弾性変形部２の上下に配設した第１硬質板３、４と、硬質棒状体５とを備えている。
【００３２】
この実施形態では、弾性変形部２は、例えばゴム製のゴム状弾性板６と中間硬質板７を交互に積層した積層体で構成したものである（図５参照）。ここで、弾性変形部２を構成するゴム状弾性板６としては、各種ゴム材料を用いることができるが、機械的強度、弾性率の長期安定性、変形能力の長期安定性、耐クリープ性などに優れていることが必要であり、例えば天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などを用いる。また、中間硬質板７としては、金属、合成樹脂などの所定の剛性を有する各種の硬質材料を用いる。
【００３３】
第１硬質板３、４は、金属、合成樹脂などの所定の剛性を有する各種硬質材料からなる平板状の部材であり、弾性変形部２の上面と下面にそれぞれ加硫接着したものである。第１硬質板３、４は、弾性変形部２に荷重を作用させる荷重作用部としての機能している。
【００３４】
分割型環状弾性体１の中央には、第１硬質板３、４と弾性変形部２を上下に貫通する内孔８を形成している。分割型環状弾性体１をグランドアンカーに取り付ける際には、この内孔８にグランドアンカーのアンカーケーブルを挿通させて取り付ける。
【００３５】
この分割型環状弾性体１は、図２に示すように、外径側から内孔８にアンカーケーブルを挿通させることができるように、外径側から内孔８に至る切欠部９を設けた第１分割体１０と、第１分割体１０の切欠部９に装着する第２分割体１１に分割することができる。
【００３６】
第１分割体１０と第２分割体１１には、それぞれ厚さ方向に貫通した貫通孔１２を形成し、貫通孔１２に硬質棒状体５を装着している。特に、第１分割体１０と第２分割体１１の分割面の近傍に貫通孔１２を形成し、貫通孔１２に略等しい太さの硬質棒状体５を装着している。硬質棒状体５の長さは、環状弾性体１に掛かる最大荷重時に環状弾性体１が圧縮変形して環状弾性体１の高さが低くなる寸法を考慮して、硬質棒状体５の長さを環状弾性体１の高さより少し（例えば、１、２ｍｍ）短くするのが良い。
【００３７】
この分割型環状弾性体１は、図２に示すように、２つの分割体１０、１１に分割することができる。この分割型環状弾性体１を既設のグランドアンカーのアンカーケーブル（図示省略）に取り付けるときは、第１分割体１０の切欠部９を通して第１分割体１０の内孔８にグランドアンカーのアンカーケーブルを挿通し、第１分割１０の切欠部９に第２分割体１１を嵌め込んで第１分割体１０の切欠部９を封鎖することにより、グランドアンカーのアンカーケーブルに取り付けることができる。従って、既設のグランドアンカーのアンカーケーブルに取り付ける場合に、アンカーケーブルを固定しているケーブル繋止部を外すことなく取り付けることができる。これにより、従来、複雑で困難な作業であった既設のグランドアンカーのアンカーケーブルへの環状弾性体の取り付けが簡単に行えるようになる。
【００３８】
この分割型環状弾性体１は、グランドアンカーのアンカーケーブルから、上下に圧縮方向の荷重を受けたときに、弾性変形部２のゴム状弾性板６が外径側に食み出す。このゴム状弾性板６の変形を受けて、弾性変形部２の外周に巻かれる光ファイバが延伸するようになっている。
【００３９】
また、この分割型環状弾性体１は、環状弾性体１の厚さ方向に挿通させた硬質棒状体５によって弾性変形部２の中間硬質板７が水平方向にずれるのを防止することができる。
【００４０】
また、例えば、実際の工事では、グランドアンカーのアンカーケーブルが地表面の固定金具に対してオフセンターに設置され、グランドアンカーのアンカーケーブルからオフセンターの荷重が掛かる場合がある。このような場合でも、硬質棒状体５に所要の強度を持たせることにより、上下一対の第１硬質板３、４および中間硬質板７に水平方向に相対的な位置ずれが生じるのを防止することができる。これにより、弾性変形部２のゴム状弾性板６を正常に外径側に変形させることができ、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。
【００４１】
以上、分割型環状弾性体１の一実施形態を説明したが、分割型環状弾性体１は、中央部に形成した内孔８を縦断するように分割できればよく、分割の仕方は上記に限定されない。例えば、図３〜５に示す分割型環状弾性体１’のように、内孔８を縦断する直径方向に沿った分割面で、２つの分割体１０’、１１’に分割できるようにしてもよい。また、２つ以上（例えば３つ又は４つ）の分割体に分割できるものでもよい。なお、２分割のものが、製作と組立のし易さの点で好ましい。
【００４２】
また、上述したように、分割型環状弾性体を２つ以上の分割体にすると、上下に圧縮方向の荷重を受けたときに、弾性変形部２のゴム状弾性板６が分割面に食み出し、例えば、分割体１０、１１がそれぞれ外径側にずれたり、また図１に示すような形態では、第１分割体１０の第１硬質板３、４の切欠部９を広げようとする力が作用したりして、弾性変形部２のゴム状弾性板６が正常に外径側に変形しない場合がある。
【００４３】
このため、図６に示すように、第１硬質板３、４の外周側部にリング状部材１４、１５を嵌めて、分割体１０、１１がそれぞれ外径側にずれるのを規制するとよい。リング状部材１４、１５は、グランドアンカーのアンカーケーブルから第１硬質板３、４に作用する荷重を考慮し、分割体１０、１１がそれぞれ外径側にずれるのを規制するのに要する所要の剛性を有している。
【００４４】
この分割型環状弾性体１は、リング状部材１４、１５によって、第１硬質板３、４を径方向に拘束しているから、分割型環状弾性体１に上下に圧縮方向の荷重が作用したときに、分割体１０、１１がそれぞれ外径側にずれるのを規制することができる。これにより、弾性変形部２のゴム状弾性板６を正常に外径側に変形させることができ、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。
【００４５】
また、リング状部材１４、１５の径がグランドアンカーのケーブル繋止部（アンカーヘッド）の径よりも小さく、既設のグランドアンカーに取り付けることができない場合は、図７に示すように、分割リング１６、１７を採用し、第１硬質板３、４の外周側部に嵌め、分割リング１６、１７の端部をボルト１８で締結して、第１硬質板３、４の外周側部を締め付けるとよい。この場合、ボルト１８で分割リング１６、１７を締め付けることができるので、より強固に第１硬質板３、４を径方向に拘束することができ、光ファイバ式荷重計のより正常な計測機能を確保することができる。
【００４６】
また、図８に示すように、分割リング１６、１７に代えて、有端リング１９、２０を採用してもよい。この有端リング１９、２０を既設のグランドアンカーに取り付けるときは、有端リング１９、２０の端部を広げてグランドアンカーのケーブル繋止部を通し、第１硬質板３、４の外周側部に嵌め、端部をボルト２１で締結して、第１硬質板３、４の外周側部を締め付けるとよい。
【００４７】
また、第１硬質板３、４の外周側部を拘束する外周拘束部材は、上記のリング状部材に限定されず、例えば、ホースバンドのような帯状の結束部材でもよい。この場合、既設のグランドアンカーに取り付けるときは、第１硬質板３、４の外周側部に帯状の結束部材を巻き付けて端部を結束すれば良いので、既設のグランドアンカーに取り付けるのが容易に行える。
【００４８】
また、図９に示すように、リング状部材に代えて、分割型環状弾性体１の第１硬質板３、４の分割部分を跨ぐように、上下一対の第１硬質板３、４の上面と下面にそれぞれ第２硬質板２２、２３を取り付けてもよい。
【００４９】
第２硬質板２２、２３は、中央部にグランドアンカーのアンカーケーブルを挿通させる内孔２４を有しており、内孔２４を厚さ方向に縦断するように分割できるようになっている。例えば、第１硬質板３、４が、図３に示す分割型環状弾性体１’のように、内孔８を縦断する直径方向に沿った分割面Ｌ１で分割できるものである場合は、第２硬質板２２、２３は、第１硬質板３、４の分割面Ｌ１に対して第２硬質板２２、２３の分割面Ｌ２を９０°ずらして、第１硬質板３、４に第２硬質板２２、２３を取り付けるとよい。第２硬質板２２、２３を第１硬質板３、４に取り付ける場合は、第２硬質板２２、２３をボルト（図示省略）で第１硬質板３、４に取り付けると良い。
【００５０】
この分割型環状弾性体１は、第２硬質板２２、２３によって、第１硬質板３、４を径方向に拘束しているから、分割型環状弾性体１に上下に圧縮方向の荷重が作用したときに、分割体１０’、１１’がそれぞれ外径側にずれるのを規制することができる。これにより、弾性変形部２のゴム状弾性板６を正常に外径側に変形させることができ、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。
【００５１】
また、第２硬質板２２、２３の内面の外周端部に、図１０に示すように、第１硬質板３、４の外周側部を拘束する拘束部２５、２６を突出形成し、図９に示すように、結合部をボルト２７で締結するとよい。この実施形態では、第１硬質板３、４の外周側部をテーパ状に面取り加工し、拘束部２５、２６の内周面も、第１硬質板３、４の外周側部に対応させてテーパ状に加工して、第１硬質板３、４の外周側部と第２硬質板２２、２３の拘束部２５、２６をテーパ面で当接させている。この環状弾性体１は、第１硬質板３、４が径方向にずれるのを第２硬質板２２、２３の拘束部２５、２６によって拘束しているから、分割型環状弾性体１に上下に圧縮方向の荷重が作用したときに、分割体１０’、１１’がそれぞれ外径側にずれるのを規制することができる。これにより、弾性変形部２のゴム状弾性板６を正常に外径側に変形させることができ、光ファイバ式荷重計のより正常な計測機能を確保することができる。
【００５２】
また、図１０に示すように、内孔８の内周面に管状の少なくとも２つに分割できる分割管状の規制部材２８を装着して、弾性変形部２のゴム状弾性板６が内径側（内孔８内）に変形するのを規制してもよい。この分割型環状弾性体１は、内孔８に装着した規制部材２８によって、弾性変形部２のゴム状弾性板６が内径側に変形するのを規制しているので、上下に圧縮方向の荷重を受けたときに弾性変形部２のゴム状弾性板６の外径側への変形が大きくなり、光ファイバ式荷重計の感度を向上させることができる。
【００５３】
また、内孔８に規制部材２８を装着することによって、ゴム状弾性板６が内径側に変形するのを規制することができ、分割型環状弾性体１の軸方向の剛性を高めることができる。これにより、荷重センサで測定し得る荷重を大きくすることができ、分割型環状弾性体１は、グランドアンカーのアンカーケーブルの張力を測定する用途など、大荷重環境で使用されるのに適したものとなる。また、より小型の環状弾性体及び荷重センサで測定することも可能になる。また、規制部材２８によって分割型環状弾性体１の軸方向の剛性が増加させることができるので、同程度の軸方向の剛性を得るためには、ゴム状弾性板６の厚さを厚くすることができる。このように、規制部材２８を設け、かつ、所要の軸方向剛性が得られる範囲でゴム状弾性板６の厚さを厚くすることにより、同一荷重時のゴム状弾性板６の外径側の食み出し量を増加させることができ、荷重センサの感度を向上させることができる。
【００５４】
規制部材２８は、錆びず、ゴム状弾性板６に対し、上記の作用が得られるような剛性を備えるものであることが好ましい。また、内孔８に装着した規制部材２８や貫通孔１２に挿通した硬質棒状体５によって、グランドアンカーに設置した時に分割型環状弾性体１に生じる剪断断力に対抗できる強度を確保するとよい。これにより、特に、グランドアンカーのアンカーケーブルが地表面の固定金具に対してオフセンターに設置され、グランドアンカーのアンカーケーブルからオフセンターの荷重が掛かるような場合でも、弾性変形部２のゴム状弾性板６を正常に外径側に変形させることができ、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。
【００５５】
また、グランドアンカーのアンカーケーブルの防錆や防食のために、分割型環状弾性体１の内孔８にグリスなどの油脂を注入することがあるが、分割型環状弾性体１の内孔８に規制部材２８を装着することにより、グリスによりゴム状弾性板が膨潤劣化するのを防止することができる。
【００５６】
なお、内孔８に装着した規制部材２８の長さは、分割型環状弾性体１に掛かる最大荷重時に分割型環状弾性体１が圧縮変形して分割型環状弾性体１の高さが低くなる寸法を考慮して、硬質棒状体５の長さを分割型環状弾性体１の高さより少し短くするのが良い。
【００５７】
また、図１０に示すように、分割型環状弾性体１の耐久性を向上させるために、分割型環状弾性体１の弾性変形部２の外周面を耐候性又は耐薬品性を備えた弾性被覆材２９で被覆してもよい。このように、弾性被覆材２９で覆うことにより、ゴム状弾性板６や中間硬質板７の劣化や腐食、発錆を防止することができる。また、弾性被覆材２９は、薄い方が光ファイバの歪感度を良くすることができ、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の厚さにするとよい。
【００５８】
以上、本発明に係る分割型環状弾性体の実施の形態を説明したが、本発明に係る分割型環状弾性体は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００５９】
例えば、分割型環状弾性体は、別々に作られた分割体を組み付けるようにしてもよいし、一体的に形成した環状弾性体を切断した分割体を結合するものでもよい。一体的に形成した環状弾性体を切断した分割体を結合するものでは、分割体を組み付けるときに、分割体の結合部分に切断により生じた隙間（切断刃の厚さ分の隙間）ができる。このため、光ファイバ式荷重計のより正常な計測機能を確保するため、結合部分にスペーサを挟むのがよい。スペーサは金属板のほかゴム板や樹脂板などを用いることができる。
【００６０】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態では、分割型環状弾性体１の弾性変形部２にゴム状弾性板６と中間硬質板７を交互に積層した積層体を用いているが、弾性変形部２はこれに限定されない。なお、ゴム状弾性板と中間硬質板の厚みは、同一である必要は無く、その位置により厚みを変えて作ってもよい。
【００６１】
また、分割型環状弾性体１の形状は、円形の他、四角形や六角形の多角形を採用することができ、中央部に形成する内孔８の形状も円形又は多角形を採用することができる。規制部材２８の形状は、内孔８の形状に合わせると良い。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係る分割型環状弾性体は、環状弾性体が内孔を縦断する、少なくとも２つの分割体に分割できるので、既設のグランドアンカーのアンカーケーブルに簡単に取り付けることができる。
【００６３】
また、本発明に係る分割型環状弾性体は、中央部に貫通した内孔を有し、かつ、内孔を縦断するように少なくとも２つに分割できる第２硬質板を、環状弾性体の第１硬質板の分割部分を跨ぐように、環状弾性体の第１硬質板に取り付けたので、上下一対の第１硬質板に、水平方向に相対的な位置ずれが生じるのを規制することができる。これにより、上下方向に圧縮方向の荷重を受けたときに、弾性変形部が正常に外径側に変形し、光ファイバ式荷重計のより正常な計測機能を確保することができる。
【００６４】
また、本発明に係る光ファイバ式荷重センサ用の環状弾性体は、環状弾性体を結合させた状態において、第１硬質板に、第１硬質板の外周側部を拘束する外周拘束部材を取り付けたので、外周拘束部材により、環状弾性体の分割体がそれぞれ外径側に移動するのを規制することができ、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。
【００６５】
この場合、外周拘束部材を分割リング、有端リング又は帯状の結束部材にすることにより、既設のグランドアンカーのアンカーケーブルに設置することが簡単になる。
【００６６】
また、本発明に係る光ファイバ式荷重センサ用の環状弾性体は、環状弾性体の内孔の内周面に、弾性変形部の内径側に変形するのを規制する変形規制部材を装着したので、環状弾性体の弾性変形部が内径側に変形するのを規制することができ、弾性変形部の外形側への変形を大きくすることができるので、光ファイバ式荷重計の感度を向上させることができる。また、規制部材を内孔に装着することによって、分割型環状弾性体の軸方向の剛性を高めることができ、荷重センサで測定し得る荷重を大きくすることができ、また、装置の小型化を図ることができる。また、規制部材によって分割型環状弾性体の軸方向の剛性が増加させることができるので、ゴム状弾性板の厚さを厚くすることができ、これにより荷重センサの感度を向上させることができる。
【００６７】
また、内孔に装着した規制部材や貫通孔に挿通した硬質棒状体によって、上下一対の硬質板の水平方向の相対的な位置ずれを規制することにより、グランドアンカーに設置した時に分割型環状弾性体に生じる剪断断力に対抗できる強度を確保することができる。
【００６８】
また、本発明に係る分割型環状弾性体は、環状弾性体の弾性変形部をゴム状弾性板と中間硬質板を交互に積層した積層体とし、かつ、環状弾性体を上下に貫通する貫通孔に硬質棒状体を挿通することにより、弾性変形部の中間硬質板が水平方向にずれないようにしたので、弾性変形部２のゴム状弾性板６を正常に外径側に変形させることができ、光ファイバ式荷重計の正常な計測機能を確保することができる。また、硬質棒状体に所要の強度を持たせることにより、グランドアンカーに設置した時に分割型環状弾性体に生じる剪断断力に対抗できる強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ファイバ式荷重計用の環状弾性体を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光ファイバ式荷重計用の環状弾性体を分離した状態を示す斜視図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る光ファイバ式荷重計用の環状弾性体を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光ファイバ式荷重計用の環状弾性体を分離した状態を示す斜視図。
【図５】光ファイバ式荷重計用の環状弾性体弾性変形部が積層構造体である実施形態を示す図。
【図６】リング状部材を取り付けた光ファイバ式荷重計用の環状弾性体の実施形態を示す斜視図。
【図７】分割リングを取り付けた光ファイバ式荷重計用の環状弾性体の実施形態を示す斜視図。
【図８】有端リングを取り付けた光ファイバ式荷重計用の環状弾性体の実施形態を示す斜視図。
【図９】第２硬質板を取り付けた光ファイバ式荷重計用の環状弾性体の実施形態を示す斜視図。
【図１０】第２硬質板を取り付けた光ファイバ式荷重計用の環状弾性体の実施形態を示す断面図。
【図１１】後方散乱光の周波数分布を示す図。
【図１２】従来の光ファイバを用いた歪み測定装置の構成例を示す図。
【図１３】本発明者が提案する光ファイバ式荷重計を示す図。
【図１４】荷重計の使用状態を示す図。
【符号の説明】
１ 分割型環状弾性体
２ 弾性変形部
３、４ 第１硬質板
５ 硬質棒状体
６ ゴム状弾性板
７ 中間硬質板
８ 内孔
９ 切欠部
１０ 第１分割体
１１ 第２分割体
１２ 貫通孔
１４、１５ リング状部材
１６、１７ 分割リング
１８ ボルト
１９、２０ 有端リング
２１ ボルト
２２、２３ 第２硬質板
２４ 内孔
２５、２６ 拘束部
２７ ボルト
２８ 規制部材
２９ 弾性被覆材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an annular elastic body for an optical fiber type load sensor, and more particularly to an annular elastic body suitable for measuring the tension of an anchor cable of an existing ground anchor.
[0002]
[Prior art]
The ground anchor is a cable in which an anchor cable is stretched between a concrete on the surface and an underground rock (deepness of about 20 to 30 m from the ground surface) in the depth of the soil. It prevents the ground from flowing out and collapsing due to rainwater. The ground anchor adjusts the force applied to the anchor cable during installation.However, it cannot withstand the natural force, and the anchor cable breaks or the rock loses its tension at the tip of the anchor cable fixed to the underground rock. Can create a very dangerous situation.
[0003]
On the other hand, by detecting the tension applied to the anchor cable, it is possible to monitor the condition of the ground to which the ground anchor is attached. For example, when a ground cell is installed, a load cell using a strain gauge, an electromagnetic detection device, or the like is attached, so that the tension applied to the anchor cable can be detected. However, the load cell, the electromagnetic detection device, and the like must be constantly energized from the outside, and the device for monitoring a vast slope such as a road has a large-scale configuration, which is inconvenient. It has also been difficult to build a remote monitoring system for monitoring the danger of the ground in remote areas.
[0004]
Meanwhile, a strain sensor using an optical fiber is known as a strain sensor that can be used instead of a load cell using a strain gauge (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-283799).
[0005]
The principle of a strain sensor using an optical fiber focuses on the property that the frequency of Brillouin scattered light in the backscattered light generated in the optical fiber changes in proportion to the strain generated in the length direction of the optical fiber. It is. As shown in FIG. 11, the frequency distribution of the backscattered light is such that the Rayleigh light 100 having the maximum intensity of the backscattered light and the intensity on both sides of the Rayleigh light 100 are about one hundred millionth of the Rayleigh light 100. Two peaks (101, 102) appear respectively. One of them is the Brillouin scattered light 101 whose generated frequency shifts depending on the strain of the optical fiber. In FIG. 11, reference numeral 102 denotes Raman light.
[0006]
As shown in FIG. 12, a strain measuring device 110 using an optical fiber includes an optical fiber 111, a strain measuring device 112, and an operation display device 113.
[0007]
The optical fiber 111 has a strain detection sensor section 111a and dummy fiber sections 111b and 111b '. The strain detection sensor unit 111a is a portion that is attached to the inspected portion and receives the tensile load from the inspected portion so that the optical fiber 111 expands and contracts. The dummy fiber portions 111b and 111b ′ do not receive the tensile load and the optical fiber 111 Is the part that does not expand or contract.
[0008]
The strain measuring device 112 connects one end of the optical fiber 111, injects an optical pulse 114 into the optical fiber 111 and receives the backscattered light 115, and based on the backscattered light 115, This is to measure the strain generated in.
[0009]
The operation display device 113 converts the strain of the optical fiber 111 measured by the strain measuring device 112 into a load and displays the measurement result.
[0010]
The distortion measuring device 110 injects an optical pulse 114 from the distortion measuring device 112 into the optical fiber 111, and receives the backscattered light 115 returning from the optical fiber 111 with the distortion measuring device 112. Then, a predetermined calculation process is performed by the distortion measuring device 112, and the frequency shift of the Brillouin scattered light (the peak (λP0) of the frequency of the Rayleigh light 100 and the frequency of the Brillouin scattered light 101 shown in FIG. By measuring the frequency difference (λB) from the peak (λP1), the strain applied to the optical fiber 111 is evaluated.
[0011]
The strain sensor / strain measuring device 110 using the above optical fiber 111 can be used to attach the optical fiber 111 to a long structure / equipment such as a bridge, a tunnel, or a pipeline. Suitable for measuring strain. Further, the strain sensor using the optical fiber has an advantage that measurement information of each strain sensor can be obtained as an optical signal in a remote place, and measurement information of the strain sensor can be centrally managed in a remote place. . If it can be used for a wide range of applications such as ground anchors, the measurement information of each strain sensor at a remote location is obtained through the large-capacity optical fiber cable network laid on highways and major national roads, and the measurement of strain sensors A system for centrally managing information can be constructed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the present inventor has proposed a load sensor using a suitable optical fiber for measuring the tension of the ground anchor, as shown in FIG. 13, an elastic deformation provided with a surface 202 around which an optical fiber 201 is wound on the outer peripheral side surface. A load sensor 207 using an annular elastic body 200 in which a portion 203 is sandwiched between a pair of hard plates 204 and 205 and an inner hole 206 through which an anchor cable is inserted at the center is proposed (Japanese Patent Application No. 2002-83174). issue). Reference numeral 208 in FIG. 12 denotes a distortion measurement unit. In this state, the portion 201a of the optical fiber 201 wound around the elastically deforming portion 203 becomes a strain detection sensor portion, and the remaining portions 201b and 201b 'become dummy fiber portions.
[0013]
When a load P is applied to the hard plates 204 and 205 of the annular elastic body 200, the load sensor 207 protrudes toward the outer diameter side of the annular elastic body 200 and elastically changes due to an elastic change in the outer periphery. The optical fiber 201 wound around the outer periphery of the deforming portion 203 is extended. Then, an optical pulse 209 is injected from the strain measuring unit 208 into the optical fiber 201, the backscattered light 210 is received, and a predetermined process is performed in the strain measuring unit 208. The load P applied to the hard plates 204 and 205 of the annular elastic body 200 can be calculated.
[0014]
FIG. 14 is a diagram showing a state in which the load sensor 207 is used for measuring the tension of the anchor cable 231 of the ground anchor 230 installed on the slope 220 on which landslide prevention work has been performed.
[0015]
The cross section of the slope 220 subjected to the landslide prevention work has a laminated structure of the surface concrete 221, the intermediate ground 222, and the underground rock 223, and the slope 220 is provided with ground anchors 230 at a plurality of locations at predetermined intervals. Is formed so as to extend from the surface concrete 221 to the underground rock 223.
[0016]
To attach the load sensor 207 to the ground anchor 230, first, the sheath tube 232 is inserted and fixed in the cable arrangement hole 224, and the anchor cable 231 is inserted into the sheath tube 232. Then, mortar 234 (resin mortar or cement mortar) for anchor fixing is filled in the bottom of the cable arrangement hole 224, and the lower end of the anchor cable 231 is fixed to the underground rock 223. Then, the load sensor 207 is attached to the anchor cable 231, and the anchor cable 231 is fixed to the cable fixing portion 233 installed on the surface of the slope 220.
[0017]
The load sensor 207 sets a reference point of zero tension on the anchor cable 231 using a load cell, a hydraulic meter of a hydraulic jack, or the like, and then installs the anchor cable 231 with a predetermined tension.
[0018]
If there is any change in the surface concrete 221 or the intermediate ground 222, the tension of the anchor cable 231 changes. When the tension of the anchor cable 231 increases, the load acting on the load application section 204 of the annular elastic body 200 increases, and the elastic deformation section 203 is deformed so as to protrude more. Then, the optical fiber 201 wound around the outer periphery of the elastic deformation portion 203 is stretched by receiving the deformation of the elastic deformation portion 203. Then, by detecting a change in the frequency of the backscattered light (Brillouin scattered light) generated in the optical fiber 201 by a strain measurement unit (not shown), the tension of the anchor cable 231 can be measured. The change of the intermediate ground 222 of the slope 220 is determined by collecting information on the tension of the anchor cable 231 from the plurality of ground anchors 230 installed on the slope 220 and comprehensively considering the tension. In addition, the optical fiber 201 of the load sensor 207 attached to the plurality of ground anchors 230 on the slope 220 is connected to a strain measuring unit (a strain measuring unit) installed at a remote place via a large-capacity optical fiber network arranged along a highway or the like. (Not shown), it is possible to construct a system that can remotely monitor the state of the intermediate ground 222 on the slope 220.
[0019]
As described above, the inventor has proposed an optical fiber type load sensor suitable for measuring the tension of the anchor cable of the ground anchor. However, since the conventional ring-shaped elastic body for an optical fiber type load sensor is annular, when attaching it to an existing ground anchor, remove the cable anchoring part that fixes the anchor cable and attach the ring-shaped elastic body to the anchor cable. Had to be inserted.
[0020]
However, if an unnecessary anchor cable is cut when the ground anchor is installed, it is difficult to remove the cable anchoring part, install an optical fiber load cell, and attach the cable anchoring part again. In some cases, the cable anchoring portion cannot be removed due to its structure. Attachment of the optical fiber type load sensor to the anchor cable of the existing ground anchor requires a very complicated operation.
[0021]
Therefore, an object of the present invention is to provide an annular elastic body for an optical fiber type load sensor suitable for attaching to an anchor cable of an existing ground anchor.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
A split type annular elastic body according to the present invention includes an annular elastically deforming portion having a surface around which an optical fiber is wound around an outer peripheral side surface, and a pair of first hard plates disposed on an upper surface and a lower surface of the elastically deforming portion. An annular elastic body for an optical fiber type load sensor having an inner hole penetrating the elastically deformable portion and a pair of first hard plates at a central portion thereof, wherein the annular elastic member vertically cuts through the inner hole; It is characterized in that it can be divided into two divided bodies. Since this split-type annular elastic body can be divided into at least two split bodies vertically extending the inner hole vertically, it can be easily attached to the anchor cable of the existing ground anchor.
[0023]
Further, as described above, when the annular elastic body is formed into a divided body, when a compressive load is applied to the annular elastic body, the elastically deformable portion of the annular elastic body protrudes into the dividing surface, and separates the divided portion in the horizontal direction. Such force acts. For this reason, the divided bodies of the annular elastic body may move to the outer diameter side, and the normal measurement function of the optical fiber load cell may be impaired. In the split-type annular elastic body according to the present invention, the second hard plate is attached to the first hard plate of the annular elastic body so as to straddle the divided portion of the first hard plate of the annular elastic body. The movement of the body to the outer diameter side can be restricted, and the normal measurement function of the optical fiber load cell can be ensured.
[0024]
Further, the split-type annular elastic body according to the present invention is characterized in that, in a state where the annular elastic bodies are combined, an outer peripheral restraining member that restrains an outer peripheral side portion of the first hard plate is attached to the first hard plate. And This split-type annular elastic body can prevent the divided bodies of the annular elastic body from moving toward the outer diameter side by the outer peripheral restraining member, thereby ensuring the normal measurement function of the optical fiber load cell. Can be.
[0025]
In this case, the outer peripheral restraining member is a split ring, an end ring, or a band-shaped binding member fitted to the outer peripheral side portion of the first hard plate, and the split ring, the end ring, or the band-shaped binding member is connected to the first hard plate. By tightening the ends of the split ring, the end ring or the band-shaped binding member with bolts, the outer periphery of the first hard plate can be tightened.
[0026]
Further, a restraining portion for restraining the outer peripheral side portion of the first hard plate may be provided at the outer peripheral end of the inner surface of the second hard plate. In this case, it is preferable that the connecting portion of the second hard plate is further fastened by bolts, so that the outer peripheral side portion of the first hard plate is tightened by the constraint portion provided at the outer peripheral end of the inner surface of the second hard plate. .
[0027]
Further, in the split-type annular elastic body according to the present invention, a regulating member which regulates deformation of the elastically deformable portion toward the inner diameter side and which can be divided into at least two parts is mounted on the inner peripheral surface of the inner hole of the annular elastic body. It is characterized by. Since the annular elastic body for the optical fiber type load sensor can regulate the elastically deformable portion of the annular elastic body from being deformed toward the inner diameter side by the regulating member attached to the inner peripheral surface of the inner hole, the annular elastic body can be prevented. The compression rigidity of the body can be increased.
[0028]
In addition, when the anchor cable of the ground anchor is installed offset from the center of the inner hole of the annular elastic body, a load is applied to a position shifted from the center of the annular elastic body, and a shear force acts on the annular elastic body, The normal measurement function of the optical fiber load cell may be impaired. In particular, when the annular elastic body is a divided body, the divided body may be deformed in the shear direction due to the shearing force, and the elastically deformed portion may not be normally deformed to the outer diameter side.
[0029]
Also, in the split annular elastic body according to the present invention, the elastically deformable portion of the annular elastic body is a laminate in which a rubber-like elastic plate and an intermediate hard plate are alternately laminated, and penetrates the annular elastic body vertically. By inserting a hard rod into the through hole, the intermediate hard plate of the elastically deformable portion is prevented from shifting in the horizontal direction. According to this split type annular elastic body, by inserting a hard rod into a through hole vertically penetrating the annular elastic body, the intermediate hard plate of the elastically deformed portion is prevented from shifting in the horizontal direction, so that the optical fiber type The normal measurement function of the load cell can be secured.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a split type annular elastic body according to the present invention will be described with reference to the drawings. Members and parts having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0031]
As shown in FIG. 1, the split-type annular elastic body 1 is a disk-shaped member, and has an elastic deformation portion 2 having a surface around which an optical fiber is wound around an outer periphery, and second elastic members disposed above and below the elastic deformation portion 2. 1 includes hard plates 3 and 4 and a hard rod 5.
[0032]
In this embodiment, the elastic deformation portion 2 is configured by a laminate in which, for example, a rubber-like elastic plate 6 made of rubber and an intermediate hard plate 7 are alternately laminated (see FIG. 5). Here, various rubber materials can be used as the rubber-like elastic plate 6 constituting the elastic deformation portion 2, but the mechanical strength, the long-term stability of the elastic modulus, the long-term stability of the deformability, the creep resistance, etc. For example, natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), or the like is used. Further, as the intermediate hard plate 7, various hard materials having a predetermined rigidity such as a metal and a synthetic resin are used.
[0033]
The first hard plates 3 and 4 are flat members made of various hard materials having a predetermined rigidity such as a metal and a synthetic resin, and are respectively vulcanized and bonded to the upper and lower surfaces of the elastically deformable portion 2. The first hard plates 3 and 4 function as a load application unit that applies a load to the elastic deformation unit 2.
[0034]
In the center of the split annular elastic body 1, an inner hole 8 vertically penetrating the first hard plates 3, 4 and the elastic deformation portion 2 is formed. When attaching the split annular elastic body 1 to the ground anchor, the anchor cable of the ground anchor is inserted through the inner hole 8 and attached.
[0035]
As shown in FIG. 2, the split-type annular elastic body 1 has a cutout 9 extending from the outer diameter side to the inner hole 8 so that an anchor cable can be inserted into the inner hole 8 from the outer diameter side. It can be divided into a first divided body 10 and a second divided body 11 mounted in the cutout 9 of the first divided body 10.
[0036]
Each of the first divided body 10 and the second divided body 11 has a through hole 12 penetrating in the thickness direction, and the hard rod 5 is mounted in the through hole 12. In particular, a through-hole 12 is formed near the division surface of the first divided body 10 and the second divided body 11, and the hard rod 5 having a thickness substantially equal to the through-hole 12 is mounted. The length of the hard rod 5 is determined in consideration of a dimension in which the ring elastic 1 is compressed and deformed at the time of the maximum load applied to the ring elastic 1 so that the height of the ring elastic 1 is reduced. Is slightly shorter (for example, 1 or 2 mm) than the height of the annular elastic body 1.
[0037]
This split-type annular elastic body 1 can be split into two split bodies 10 and 11 as shown in FIG. When attaching the split type annular elastic body 1 to an anchor cable (not shown) of the existing ground anchor, the anchor cable of the ground anchor is inserted into the inner hole 8 of the first split body 10 through the cutout 9 of the first split body 10. By inserting and inserting the second split body 11 into the cutout 9 of the first split body 10 to block the cutout 9 of the first split body 10, it can be attached to the anchor cable of the ground anchor. Therefore, when attaching to the anchor cable of the existing ground anchor, it is possible to attach without removing the cable locking portion fixing the anchor cable. This makes it possible to easily attach the annular elastic body to the anchor cable of the existing ground anchor, which has been a complicated and difficult operation.
[0038]
When the split-type annular elastic body 1 receives a vertical compression load from the anchor cable of the ground anchor, the rubber-like elastic plate 6 of the elastic deformation portion 2 protrudes to the outer diameter side. In response to the deformation of the rubber-like elastic plate 6, the optical fiber wound around the outer periphery of the elastic deformation portion 2 extends.
[0039]
Further, in the split-type annular elastic body 1, the intermediate hard plate 7 of the elastically deformable portion 2 can be prevented from shifting in the horizontal direction by the hard rod 5 inserted in the thickness direction of the annular elastic body 1.
[0040]
Further, for example, in actual construction, an anchor cable of a ground anchor may be installed off-center with respect to a fixing bracket on the ground surface, and an off-center load may be applied from the anchor cable of the ground anchor. Even in such a case, by giving the required strength to the hard rod-shaped body 5, it is possible to prevent horizontal displacement of the pair of upper and lower first hard plates 3, 4 and the intermediate hard plate 7 from occurring in the horizontal direction. be able to. Thereby, the rubber-like elastic plate 6 of the elastic deformation portion 2 can be normally deformed to the outer diameter side, and the normal measurement function of the optical fiber load cell can be secured.
[0041]
As described above, one embodiment of the split-type annular elastic body 1 has been described. However, the split-type annular elastic body 1 may be any type as long as it can be divided so as to extend longitudinally through the inner hole 8 formed in the central portion, and the manner of division is not limited to the above. . For example, as shown in FIGS. 3 to 5, a split type annular elastic body 1 ′ can be divided into two split bodies 10 ′ and 11 ′ along a diametrical split surface that traverses the inner hole 8. Good. Further, a device that can be divided into two or more (for example, three or four) divided bodies may be used. A two-part structure is preferable in terms of ease of manufacture and assembly.
[0042]
Further, as described above, when the split-type annular elastic body is formed into two or more split bodies, the rubber-like elastic plate 6 of the elastically deformable portion 2 is eroded by the split surface when a load in the compression direction is vertically applied. For example, each of the divided bodies 10 and 11 is shifted toward the outer diameter side, and in the form shown in FIG. 1, an attempt is made to widen the cutout 9 of the first hard plates 3 and 4 of the first divided body 10. In some cases, the rubber-like elastic plate 6 of the elastically deforming portion 2 does not normally deform to the outer diameter side due to a force acting.
[0043]
For this reason, as shown in FIG. 6, it is preferable to fit the ring-shaped members 14 and 15 on the outer peripheral side of the first hard plates 3 and 4 to restrict the divided bodies 10 and 11 from shifting to the outer diameter side. The ring-shaped members 14 and 15 are necessary for regulating the displacement of the divided bodies 10 and 11 toward the outer diameter side in consideration of the load acting on the first hard plates 3 and 4 from the anchor cable of the ground anchor. It has rigidity.
[0044]
In the split annular elastic body 1, the first hard plates 3, 4 are constrained in the radial direction by the ring-shaped members 14, 15, so that a load in the compression direction acts on the split annular elastic body 1 vertically. At this time, it is possible to prevent the divided bodies 10 and 11 from being shifted to the outer diameter side. Thereby, the rubber-like elastic plate 6 of the elastic deformation portion 2 can be normally deformed to the outer diameter side, and the normal measurement function of the optical fiber load cell can be secured.
[0045]
When the diameter of the ring-shaped members 14 and 15 is smaller than the diameter of the cable anchoring portion (anchor head) of the ground anchor and cannot be attached to the existing ground anchor, as shown in FIG. , 17 are fitted to the outer peripheral sides of the first hard plates 3, 4, and the ends of the split rings 16, 17 are fastened with bolts 18 to tighten the outer peripheral sides of the first hard plates 3, 4. Good. In this case, since the split rings 16 and 17 can be tightened by the bolts 18, the first hard plates 3 and 4 can be more firmly restrained in the radial direction, and a more normal measurement function of the optical fiber load cell can be achieved. Can be secured.
[0046]
As shown in FIG. 8, end rings 19 and 20 may be used instead of the split rings 16 and 17. When attaching the end rings 19 and 20 to the existing ground anchor, the ends of the end rings 19 and 20 are expanded to pass through the cable anchoring portions of the ground anchor, and the outer peripheral side portions of the first hard plates 3 and 4 are extended. , And the ends are fastened with bolts 21 to fasten the outer peripheral sides of the first hard plates 3 and 4.
[0047]
Further, the outer peripheral restraining member that restrains the outer peripheral side portions of the first hard plates 3 and 4 is not limited to the above-mentioned ring-shaped member, and may be a band-like binding member such as a hose band, for example. In this case, when attaching to the existing ground anchor, a band-like binding member may be wound around the outer peripheral side of the first hard plates 3 and 4 to bind the ends, so that it is easy to attach to the existing ground anchor. I can do it.
[0048]
As shown in FIG. 9, the upper surface of a pair of upper and lower first hard plates 3 and 4 is provided so as to straddle the divided portions of the first hard plates 3 and 4 of the split annular elastic body 1 instead of the ring-shaped member. The second hard plates 22 and 23 may be attached to the lower surface and the lower surface, respectively.
[0049]
Each of the second hard plates 22 and 23 has an inner hole 24 at a central portion through which an anchor cable of a ground anchor is inserted, and the inner hole 24 can be divided so as to extend in the thickness direction. For example, when the first hard plates 3 and 4 can be divided by a division surface L1 along the diametrical direction that traverses the inner hole 8 as in the case of the divided annular elastic body 1 ′ shown in FIG. The second hard plates 22 and 23 are arranged such that the split surface L2 of the second hard plates 22 and 23 is shifted by 90 ° with respect to the split surface L1 of the first hard plates 3 and 4 so that the first hard plates 3 and 4 Plates 22 and 23 may be attached. When attaching the second hard plates 22 and 23 to the first hard plates 3 and 4, it is preferable to attach the second hard plates 22 and 23 to the first hard plates 3 and 4 with bolts (not shown).
[0050]
In the split annular elastic body 1, the first hard plates 3 and 4 are radially constrained by the second hard plates 22 and 23, so that a load in the compression direction acts on the split annular elastic body 1 vertically. In this case, it is possible to restrict the divided bodies 10 ′ and 11 ′ from being shifted to the outer diameter side. Thereby, the rubber-like elastic plate 6 of the elastic deformation portion 2 can be normally deformed to the outer diameter side, and the normal measurement function of the optical fiber load cell can be secured.
[0051]
As shown in FIG. 10, restraining portions 25 and 26 for restraining the outer peripheral side portions of the first hard plates 3 and 4 are formed at the outer peripheral end portions of the inner surfaces of the second hard plates 22 and 23 to protrude. As shown in (1), it is preferable to fasten the connecting portion with a bolt 27. In this embodiment, the outer peripheral portions of the first hard plates 3 and 4 are chamfered in a tapered shape, and the inner peripheral surfaces of the restraining portions 25 and 26 also correspond to the outer peripheral portions of the first hard plates 3 and 4. The outer peripheral sides of the first hard plates 3 and 4 are brought into contact with the restraining portions 25 and 26 of the second hard plates 22 and 23 by tapered surfaces. Since the annular elastic body 1 restrains the first hard plates 3 and 4 from being displaced in the radial direction by the restraining portions 25 and 26 of the second hard plates 22 and 23, the split elastic elastic body 1 is vertically moved. When a load in the compression direction is applied, it is possible to restrict each of the divided bodies 10 'and 11' from shifting toward the outer diameter side. Thereby, the rubber-like elastic plate 6 of the elastic deformation portion 2 can be normally deformed to the outer diameter side, and a more normal measurement function of the optical fiber load cell can be secured.
[0052]
As shown in FIG. 10, a divided tubular regulating member 28 that can be divided into at least two tubular members is attached to the inner peripheral surface of the inner hole 8, and the rubber-like elastic plate 6 of the elastically deforming portion 2 is turned to the inner diameter side ( Deformation in the inner hole 8) may be restricted. Since the split type annular elastic body 1 restricts the rubber-like elastic plate 6 of the elastic deformation portion 2 from being deformed toward the inner diameter side by the restricting member 28 attached to the inner hole 8, the load in the compression direction is vertically increased and decreased. When the elastic deformation portion 2 receives the force, the deformation of the rubber-like elastic plate 6 toward the outer diameter side increases, and the sensitivity of the optical fiber load cell can be improved.
[0053]
Further, by attaching the regulating member 28 to the inner hole 8, the deformation of the rubber-like elastic plate 6 toward the inner diameter side can be regulated, and the rigidity of the split annular elastic body 1 in the axial direction can be increased. . As a result, the load that can be measured by the load sensor can be increased, and the split-type annular elastic body 1 is suitable for use in a heavy load environment such as an application for measuring the tension of an anchor cable of a ground anchor. It becomes. In addition, measurement can be performed with a smaller annular elastic body and a load sensor. Further, since the axial rigidity of the divided annular elastic body 1 can be increased by the regulating member 28, the thickness of the rubber elastic plate 6 must be increased in order to obtain the same rigidity in the axial direction. Can be. As described above, by providing the regulating member 28 and increasing the thickness of the rubber-like elastic plate 6 within a range where the required axial rigidity can be obtained, the outer diameter side of the rubber-like elastic plate 6 under the same load is increased. The protrusion amount can be increased, and the sensitivity of the load sensor can be improved.
[0054]
It is preferable that the restricting member 28 does not rust and has a rigidity to the rubber-like elastic plate 6 so that the above-described action can be obtained. Further, it is preferable that the rigid member 5 inserted into the through hole 12 and the restricting member 28 attached to the inner hole 8 have sufficient strength to resist the shearing force generated in the split annular elastic body 1 when installed on the ground anchor. Accordingly, even when the anchor cable of the ground anchor is installed off-center with respect to the fixing bracket on the ground surface and an off-center load is applied from the anchor cable of the ground anchor, the rubber-like elasticity of the elastically deformable portion 2 can be increased. The plate 6 can be normally deformed to the outer diameter side, and the normal measurement function of the optical fiber load cell can be secured.
[0055]
In addition, in order to prevent rust and corrosion of the anchor cable of the ground anchor, oils such as grease may be injected into the inner hole 8 of the split annular elastic body 1. By attaching the regulating member 28, it is possible to prevent the rubber-like elastic plate from swelling and deteriorating due to grease.
[0056]
Note that the length of the regulating member 28 attached to the inner hole 8 is such that the divided annular elastic body 1 is compressed and deformed at the time of the maximum load applied to the divided annular elastic body 1 and the height of the divided annular elastic body 1 is reduced. In consideration of the dimensions, it is preferable that the length of the hard rod 5 is slightly shorter than the height of the divided annular elastic body 1.
[0057]
As shown in FIG. 10, in order to improve the durability of the split annular elastic body 1, the outer peripheral surface of the elastic deformation portion 2 of the split annular elastic body 1 is elastically coated with weather resistance or chemical resistance. It may be covered with the material 29. Thus, by covering with the elastic covering material 29, deterioration, corrosion and rusting of the rubber-like elastic plate 6 and the intermediate hard plate 7 can be prevented. Further, the thinner the elastic covering material 29 is, the more the strain sensitivity of the optical fiber can be improved, and the thickness is preferably about 0.5 mm to 3 mm.
[0058]
As described above, the embodiments of the split annular elastic body according to the present invention have been described, but the split annular elastic bodies according to the present invention are not limited to the above embodiments.
[0059]
For example, as the split-type annular elastic body, a separately formed split body may be assembled, or a split body obtained by cutting an integrally formed annular elastic body may be combined. In the case of joining the divided bodies obtained by cutting the integrally formed annular elastic body, a gap (gap corresponding to the thickness of the cutting blade) generated by cutting is formed at a joint portion of the divided bodies when the divided bodies are assembled. For this reason, in order to ensure a more normal measurement function of the optical fiber load cell, it is preferable to interpose a spacer between the coupling portions. As the spacer, a rubber plate, a resin plate, or the like can be used in addition to a metal plate.
[0060]
Note that the present invention is not limited to only the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the laminated body in which the rubber-like elastic plates 6 and the intermediate hard plates 7 are alternately laminated on the elastically deformable portion 2 of the divided annular elastic body 1 is used. Not limited. The thickness of the rubber-like elastic plate and the thickness of the intermediate hard plate do not need to be the same, and the thickness may be changed depending on the position.
[0061]
In addition, the shape of the split-type annular elastic body 1 can adopt a polygon other than a circle, such as a quadrangle or a hexagon, and the shape of the inner hole 8 formed in the central portion can also adopt a circle or a polygon. it can. The shape of the regulating member 28 is preferably adjusted to the shape of the inner hole 8.
[0062]
【The invention's effect】
The split-type annular elastic body according to the present invention can be easily attached to the anchor cable of the existing ground anchor because the annular elastic body can be divided into at least two divided bodies that extend through the inner hole.
[0063]
Further, the split type annular elastic body according to the present invention has an inner hole penetrating in the center portion, and a second hard plate that can be divided into at least two so as to cut through the inner hole by the second elastic plate of the annular elastic body. Since it is attached to the first hard plate of the annular elastic body so as to straddle the divided portion of one hard plate, it is possible to restrict the occurrence of relative displacement in the horizontal direction between the pair of upper and lower first hard plates. . Accordingly, when a load in the compression direction is received in the up-down direction, the elastically deformable portion is normally deformed to the outer diameter side, and a more normal measurement function of the optical fiber load cell can be secured.
[0064]
Further, in the annular elastic body for an optical fiber type load sensor according to the present invention, in a state where the annular elastic body is connected, an outer peripheral restraining member for restraining an outer peripheral side portion of the first hard plate is attached to the first hard plate. Therefore, it is possible to restrict the movement of each of the divided members of the annular elastic body toward the outer diameter side by the outer periphery restricting member, and it is possible to secure a normal measurement function of the optical fiber load cell.
[0065]
In this case, by using the outer ring restraining member as a split ring, an end ring, or a band-like binding member, installation on the anchor cable of the existing ground anchor is simplified.
[0066]
Further, since the annular elastic body for the optical fiber type load sensor according to the present invention has the deformation regulating member for regulating the inner peripheral surface of the inner hole of the annular elastic body from being deformed toward the inner diameter side of the elastically deformable portion. The elastic deformation portion of the annular elastic body can be restricted from deforming toward the inner diameter side, and the deformation of the elastic deformation portion toward the outer shape side can be increased, thereby improving the sensitivity of the optical fiber load cell. Can be. Further, by mounting the regulating member in the inner hole, the axial rigidity of the divided annular elastic body can be increased, the load measurable by the load sensor can be increased, and the size of the device can be reduced. Can be planned. In addition, since the axial rigidity of the split annular elastic body can be increased by the regulating member, the thickness of the rubber elastic plate can be increased, and the sensitivity of the load sensor can be improved.
[0067]
In addition, by regulating the relative displacement of the pair of upper and lower hard plates in the horizontal direction by a regulating member attached to the inner hole and a rigid rod inserted through the through hole, the split-type annular elastic when installed on the ground anchor. The strength which can resist the shearing force generated in the body can be secured.
[0068]
Further, in the split annular elastic body according to the present invention, the elastically deformable portion of the annular elastic body is a laminate in which a rubber-like elastic plate and an intermediate hard plate are alternately laminated, and a through-hole vertically penetrating the annular elastic body. By inserting a hard rod-shaped member through the elastic deformation portion, the intermediate hard plate of the elastic deformation portion is prevented from shifting in the horizontal direction, so that the rubber-like elastic plate 6 of the elastic deformation portion 2 can be normally deformed to the outer diameter side. Thus, the normal measurement function of the optical fiber load cell can be ensured. In addition, by providing the rigid rod with the required strength, it is possible to secure a strength capable of withstanding the shearing force generated in the split annular elastic body when installed on the ground anchor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an annular elastic body for an optical fiber load cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which an annular elastic body for an optical fiber load cell according to an embodiment of the present invention is separated.
FIG. 3 is a perspective view showing an annular elastic body for an optical fiber load cell according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a state where an annular elastic body for an optical fiber type load cell according to another embodiment of the present invention is separated.
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment in which an annular elastic body elastic deformation portion for an optical fiber type load cell is a laminated structure.
FIG. 6 is a perspective view showing an embodiment of an annular elastic body for an optical fiber type load cell to which a ring-shaped member is attached.
FIG. 7 is a perspective view showing an embodiment of an annular elastic body for an optical fiber type load cell to which a split ring is attached.
FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment of an annular elastic body for an optical fiber load cell to which an end ring is attached.
FIG. 9 is a perspective view showing an embodiment of an annular elastic body for an optical fiber load cell to which a second hard plate is attached.
FIG. 10 is a sectional view showing an embodiment of an annular elastic body for an optical fiber type load cell to which a second hard plate is attached.
FIG. 11 is a diagram illustrating a frequency distribution of backscattered light.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional strain measurement device using an optical fiber.
FIG. 13 is a diagram showing an optical fiber type load cell proposed by the present inventors.
FIG. 14 is a diagram showing a use state of the load cell.
[Explanation of symbols]
1 split type ring elastic body
2 Elastic deformation part
3, 4 First hard plate
5 Hard rods
6 Rubbery elastic plate
7 Intermediate hard plate
8 inner hole
9 Notch
10 First split
11 Second split
12 Through hole
14, 15 ring-shaped member
16, 17 split ring
18 volts
19, 20 Ended ring
21 volts
22, 23 Second hard plate
24 inner hole
25, 26 Restraint part
27 volts
28 Regulation members
29 Elastic covering material
