JP2013147834A - Crack monitoring method and system for bridge - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crack monitoring method and system which can monitor cracks in a bridge with little labor and cost to prevent an increase in labor and cost for bridge repair.SOLUTION: A K-value sensor 7 is installed to a crack 77 generated from a weld bead 41 to a trough 4 in a steel floor slab 1, and a measurement terminal 8 connected to the K-value sensor 7 is fixed on the side surface of the trough 4. Measurement information of the K-value sensor 7 is read by a receiving terminal through a USB memory 83 connected to the measurement terminal 8, and a developing speed and developing length of the crack 77 are estimated by an analysis software. When the developing speed of the crack 77 is larger than a reference value, a crack sensor is installed to the crack 77, and measurement information of the crack sensor is received by the receiving terminal through the measurement terminal 8 to measure a developing length. When the developing length of the crack 77, measured by the crack sensor, exceeds a reference value, the crack 77 is determined as a repair candidate.

Description

本発明は、高速道路等の橋梁に生じる亀裂を監視する方法及びシステムに関する。   The present invention relates to a method and a system for monitoring a crack generated in a bridge such as a highway.

高速道路は高度成長期に建設されたものが多いため、最近、経年に伴う構造物の損傷が増加しつつある。都市高速道路では、床版や橋脚を鋼製材料で構築した鋼製橋梁が多く採用されているが、鋼製橋梁に生じる主要な損傷として、疲労亀裂と腐食がある。これらのうち、疲労亀裂は、構造に直接的な悪影響を引き起こす場合が多いので、厳重な対処を行う必要がある。亀裂の発生と進行は、車両の荷重を繰り返して受けることが主な原因であるが、近年、都市高速道路の交通量の増加や車両の大型化が進みつつあり、このことが、鋼製橋梁の損傷の増加を促進する一因であると考えられている。   Since many highways were constructed during the period of high growth, damage to structures with age has been increasing recently. In urban expressways, steel bridges with floor slabs and piers constructed of steel materials are often used, but fatigue cracks and corrosion are the main damages that occur in steel bridges. Of these, fatigue cracks often have a direct adverse effect on the structure, so strict measures must be taken. The main reason for the occurrence and progression of cracks is the repeated loading of vehicles, but in recent years, traffic on urban highways has increased and the size of vehicles has been increasing. It is thought to be one of the factors that promote the increase of damage.

このような状況において、従来、鋼製橋梁の亀裂に対処するため、検査員が鋼製橋梁に接近して目視により亀裂を発見する目視点検が行われている。目視点検は、検査員が鋼製橋梁に接近する必要があるため、鋼製橋梁に設置した足場や、道路に停車させた特殊車両を用いて行われる。目視点検で亀裂が発見されると、基本的に、発見された順に全てを補修する全数補修が行われる。   Under such circumstances, conventionally, in order to deal with cracks in the steel bridge, a visual inspection is performed in which an inspector approaches the steel bridge and visually detects the crack. The visual inspection is performed by using a scaffold installed on the steel bridge or a special vehicle stopped on the road because the inspector needs to approach the steel bridge. When cracks are found by visual inspection, basically all repairs are performed to repair all in the order of discovery.

亀裂を早期に発見して早期に補修するためには、鋼製橋梁の実質的に全ての部分について、頻繁に目視点検を行う必要がある。したがって、足場を高頻度で広範囲に設置することとなり、検査の手間と費用が嵩む問題がある。また、特殊車両の停車位置を確保する必要があり、道路の規制を高頻度で行うこととなって、道路交通に与える影響が大きいという問題がある。   In order to detect cracks at an early stage and repair them at an early stage, it is necessary to frequently inspect substantially all parts of the steel bridge. Therefore, the scaffolds are frequently installed over a wide range, and there is a problem that the labor and cost of inspection increase. In addition, it is necessary to secure the stop position of the special vehicle, and road regulation is frequently performed, which has a problem of having a great influence on road traffic.

ところで、鋼製橋梁では、比較的多くの亀裂が、主桁やデッキプレートを構成する部材の溶接部分に生じることが知られている。そこで、従来、鋼製橋梁の溶接部分にクラックセンサを設置し、クラックセンサの検出情報をデータロガーでパーソナルコンピュータに送信し、パーソナルコンピュータで検出情報をディスプレイに表示して、遠隔地で亀裂の発生を監視する技術が提案されている(特許文献1参照)。上記クラックセンサは、連続した1本の超極細導線が溶接部分に接着剤で固定されて形成されており、溶接部分に亀裂が生じると超極細導線が破断し、これによる超極細導線の抵抗値の変化を検出して、亀裂を検知している。この亀裂監視方法によれば、クラックセンサを設置した後は、鋼製橋梁に接近しなくても亀裂を検知できるので、足場を設置する頻度や道路を規制する頻度を少なくできる。   By the way, in steel bridges, it is known that a relatively large number of cracks occur in the welded portions of the members constituting the main girder and the deck plate. Therefore, conventionally, a crack sensor is installed at the welded part of a steel bridge, the detection information of the crack sensor is transmitted to a personal computer with a data logger, the detection information is displayed on a display with a personal computer, and a crack is generated at a remote location. Has been proposed (see Patent Document 1). The crack sensor is formed by fixing one continuous ultrafine wire to the welded portion with an adhesive, and if the welded portion is cracked, the ultrafine wire is broken and the resistance value of the resulting ultrafine wire is thereby broken. It detects the change of the crack and detects the crack. According to this crack monitoring method, after the crack sensor is installed, the crack can be detected without approaching the steel bridge, so the frequency of installing the scaffold and the frequency of regulating the road can be reduced.

特開2003−75301号公報JP 2003-75301 A

しかしながら、上記従来の亀裂監視方法は、必ずしもクラックセンサを設置した位置に亀裂が生じるとは限らず、クラックセンサを設置していない位置に亀裂が生じる可能性があるため、亀裂の検出精度が低いという問題がある。もし、鋼製橋梁に生じる全ての亀裂を検知しようとすると、あらゆる部材にクラックセンサを設置する必要があり、設置と監視にかかる手間とコストが過大になり、現実的ではない。   However, the above conventional crack monitoring method does not always cause a crack at the position where the crack sensor is installed, and may cause a crack at a position where no crack sensor is installed, so the crack detection accuracy is low. There is a problem. If it is going to detect all the cracks which arise in a steel bridge, it will be necessary to install a crack sensor in every member, and the effort and cost concerning installation and monitoring will become excessive, and it is not realistic.

また、鋼製橋梁に生じる亀裂には、発生してから短時間のうちに大きく進展するものや、ある程度の長さに達すると進展が停止するものなど、進展態様が亀裂によって異なる場合が多く、進展態様を確実に予測できる方法は解明されていない。すなわち、鋼製橋梁の亀裂の発生と進展は、正確な予測が困難であるのが現状である。従来、鋼製橋梁の亀裂の発生機構を解明するため、鋼製橋梁の部材に歪みセンサを設置し、応力の変化を監視する試みがなされているが、亀裂の発生を予測する方法は確立されていない。   In addition, cracks that occur in steel bridges, such as those that greatly progress in a short time after they occur, and those that stop progressing when reaching a certain length, are often different depending on the crack, There is no elucidated method for reliably predicting the mode of progress. In other words, it is difficult to accurately predict the occurrence and progress of cracks in steel bridges. Conventionally, in order to elucidate the mechanism of cracks in steel bridges, attempts have been made to install strain sensors on steel bridge members and monitor changes in stress, but methods for predicting cracks have been established. Not.

また、目視点検によって亀裂を発見し、発見した亀裂の全てを順次補修する方針は、経年に伴う橋梁の損傷の増大が予測されることを鑑みると、近い将来、亀裂の監視と補修に要する手間とコストが大幅に増大する問題がある。   In addition, the policy of discovering cracks by visual inspection and repairing all of the cracks in sequence is the effort required to monitor and repair cracks in the near future, considering that damage to bridges is expected to increase over time. There is a problem that the cost increases significantly.

そこで、本発明の課題は、少ない手間とコストで橋梁の亀裂を監視でき、橋梁の補修の手間とコストの増大を防止できる亀裂監視方法及び亀裂監視システムを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a crack monitoring method and a crack monitoring system that can monitor a crack in a bridge with less effort and cost, and can prevent an increase in labor and cost for repairing the bridge.

上記課題を解決するため、本発明の橋梁の亀裂監視方法は、橋梁の亀裂に歪みセンサを設置するステップと、
上記歪みセンサの測定値に基づいて亀裂の進展速度を推定するステップと、
上記進展速度が基準値よりも大きい亀裂を特定するステップと、
上記特定された亀裂に亀裂進展センサを設置するステップと、
上記亀裂進展センサの測定値が基準値よりも大きい亀裂を、補修の候補に決定するステップとを備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a bridge crack monitoring method of the present invention includes a step of installing a strain sensor in a bridge crack,
Estimating a crack growth rate based on the measurement value of the strain sensor;
Identifying a crack having a growth rate greater than a reference value;
Installing a crack propagation sensor in the identified crack;
Determining a crack having a measured value of the crack propagation sensor larger than a reference value as a repair candidate.

上記構成によれば、橋梁の亀裂に歪みセンサが設置され、歪みセンサの測定値に基づいて亀裂の進展速度が推定され、進展速度が基準値よりも大きい亀裂が特定される。このように、橋梁に生じた亀裂の進展速度を求め、進展速度が基準値よりも大きい亀裂を特定することにより、補修の緊急度が高い亀裂を抽出することができる。ここで、歪みセンサの測定値に基づいて推定される進展速度は、歪みセンサによる測定が行われたときの亀裂の進展速度であるから、歪みセンサによる測定の後に亀裂の進展が減少又は増大する場合がある。また、歪みセンサの測定値に基づいて推定された進展速度は、計算により求められたものであり、亀裂が進展する速度を直接測定したものでないから、誤差が含まれる場合がある。そこで、進展速度に基づいて特定された亀裂に亀裂進展センサを設置し、亀裂進展センサにより、実際の亀裂の進展量を測定する。この亀裂進展センサの測定値が基準値よりも大きい亀裂が、補修の候補に決定される。このように、橋梁に生じた亀裂を、歪みセンサの測定値に基づいて推定された進展速度と、亀裂進展センサの測定値とで段階的に絞ることにより、補修の緊急度が実際に高くて優先的に補修をすべき亀裂を、精度よく特定することができる。こうして特定された亀裂を補修することにより、発見された亀裂の全てを順次補修するよりも、少ない手間とコストで橋梁の致命的な損傷を防止することができる。   According to the above configuration, the strain sensor is installed in the crack of the bridge, the crack propagation speed is estimated based on the measurement value of the strain sensor, and the crack whose progress speed is larger than the reference value is specified. In this way, by determining the progress rate of a crack generated in the bridge and specifying a crack whose progress rate is larger than the reference value, it is possible to extract a crack with a high degree of urgent repair. Here, since the growth rate estimated based on the measurement value of the strain sensor is the crack growth rate when the measurement by the strain sensor is performed, the growth of the crack is reduced or increased after the measurement by the strain sensor. There is a case. Further, the progress rate estimated based on the measurement value of the strain sensor is obtained by calculation and is not a direct measure of the rate at which the crack progresses. Therefore, a crack propagation sensor is installed in the crack specified based on the propagation speed, and the actual amount of crack propagation is measured by the crack propagation sensor. A crack whose measured value of the crack propagation sensor is larger than a reference value is determined as a repair candidate. In this way, the urgency of repair is actually high by narrowing the cracks in the bridge step by step based on the growth rate estimated based on the measurement value of the strain sensor and the measurement value of the crack growth sensor. A crack to be repaired preferentially can be identified with high accuracy. By repairing the cracks thus identified, it is possible to prevent fatal damage to the bridge with less effort and cost than repairing all the cracks that have been discovered.

本発明において、歪みセンサとは、対象の歪を例えば電気抵抗の変化等に基づいて検出する機能を有するセンサをいい、歪を検出する検出要素を1つ有するものや、検出要素を複数有するもの等、種々の形態のセンサが該当する。歪みセンサとして、絶縁膜の表面に、歪を検出する方向に延在して形成された導電性の線状検出部を有し、この線状検出部の変形に伴って変化する電気抵抗の値に基づいて歪の値を検出するものを用いることができる。また、亀裂進展センサとは、亀裂の長さを例えば電気抵抗の変化等に基づいて検出する機能を有するセンサをいう。亀裂進展センサとして、絶縁膜の表面に、亀裂と交差する複数の交差部を有する導電性の検出部が形成され、亀裂の進展に応じて複数の交差部が順次切断されることによって変化する検出部の電気抵抗の値に基づいて亀裂の進展長さを検出するものを用いることができる。   In the present invention, the strain sensor refers to a sensor having a function of detecting a target strain based on, for example, a change in electrical resistance, and has one detection element for detecting strain or a plurality of detection elements. For example, various types of sensors are applicable. As a strain sensor, it has a conductive linear detector formed on the surface of the insulating film so as to extend in the direction in which strain is detected, and the value of electrical resistance that changes as the linear detector is deformed It is possible to use one that detects a distortion value based on the above. The crack propagation sensor is a sensor having a function of detecting the length of a crack based on, for example, a change in electric resistance. As a crack growth sensor, a conductive detection part having a plurality of intersections intersecting with a crack is formed on the surface of the insulating film, and the detection changes by sequentially cutting the plurality of intersections according to the progress of the crack. What detects the progress length of a crack based on the value of the electrical resistance of a part can be used.

一実施形態の橋梁の亀裂監視方法は、上記歪みセンサの測定値に基づいて亀裂の進展速度を推定するステップは、歪みセンサの測定値から下記の式(1)により応力拡大係数を求め、求められた応力拡大係数の頻度分布に基づいて亀裂の進展速度を予測する。
=C(ε+ε)・・・(1)
ただし、Kは亀裂の進展面の直角方向の応力拡大係数、Cは亀裂の長さと、亀裂が生じた部材のヤング率及びポアソン比に基づいて定められる係数、εは亀裂の進展面の一方の側で測定された進展面直角方向の歪み、εは亀裂の進展面の他方の側で測定された進展面直角方向の歪みである。
In the method for monitoring a crack in a bridge according to an embodiment, the step of estimating the crack growth rate based on the measurement value of the strain sensor obtains a stress intensity factor from the measurement value of the strain sensor by the following equation (1). The crack growth rate is predicted based on the frequency distribution of the obtained stress intensity factors.
K I = C 11 + ε 2 ) (1)
However, K I is perpendicular stress intensity factor of progress surface cracks, C 1 is a coefficient determined based on the Young's modulus and Poisson's ratio of the length of the crack, cracked member, epsilon 1 developments surface crack The strain in the direction perpendicular to the progress plane measured on one side of the crack, and ε 2 is the strain in the direction perpendicular to the progress plane measured on the other side of the crack progress plane.

上記実施形態によれば、亀裂が生じた部材における亀裂の先端の周辺部分の歪みを歪みセンサで測定し、上記式(1)により、歪みセンサの測定値から応力拡大係数を求める。この応力拡大係数は、所定期間内に得られた歪みの複数の値に基づいて、複数が算出される。これらの複数の応力拡大係数から、応力拡大係数の最大値と最小値の差(以下、応力拡大係数範囲という)の頻度分布を求め、応力拡大係数範囲から亀裂の進展速度を推定することができる。また、応力拡大係数範囲を累積することにより、亀裂の進展長さを予測することができる。なお、測定された歪みが、亀裂の一方の側の進展面直角方向の歪みεのみである場合、他方の側の進展面直角方向の歪みεを、一方の側の進展面直角方向の歪みεと同じであるとみなしてもよい。この場合、K=2Cεとなる。 According to the above embodiment, the strain around the tip of the crack in the cracked member is measured by the strain sensor, and the stress intensity factor is obtained from the measured value of the strain sensor by the above equation (1). A plurality of stress intensity factors are calculated based on a plurality of strain values obtained within a predetermined period. From these multiple stress intensity factors, the frequency distribution of the difference between the maximum and minimum values of the stress intensity factor (hereinafter referred to as the stress intensity factor range) can be obtained, and the crack growth rate can be estimated from the stress intensity factor range. . In addition, by accumulating the stress intensity factor range, the crack growth length can be predicted. When the measured strain is only the strain ε 1 in the direction perpendicular to the development plane on one side of the crack, the strain ε 2 in the direction perpendicular to the development plane on the other side is changed to the strain ε 2 in the direction perpendicular to the development plane on the one side. it may be considered to be the same as the strain ε 1. In this case, K I = 2C 1 ε 1 .

一実施形態の橋梁の亀裂監視方法は、上記歪みセンサは、亀裂の先端部に設置され、少なくとも亀裂の進展面と直角方向の歪みを検出する歪みゲージを有するK値センサである。   In one embodiment of the bridge crack monitoring method, the strain sensor is a K-value sensor having a strain gauge that is installed at the tip of the crack and detects strain in a direction perpendicular to at least a crack propagation surface.

上記実施形態によれば、亀裂の先端部に設置したK値センサにより、亀裂の進展速度を推定するための値を効果的に測定することができる。ここで、K値センサとは、亀裂が生じた部材における亀裂の先端の周辺部分の応力拡大係数を測定するセンサであり、少なくとも、亀裂の進展面と直角方向の歪みを検出する歪みゲージを有する。K値センサは、好ましくは、亀裂の進展面の両側に配置されて進展面と直角方向の歪みを検出する2つ以上の歪みゲージを有し、更に好ましくは、亀裂の進展面の両側に配置されて進展面と平行方向の歪みを検出する2つ以上の歪みゲージを有する。   According to the said embodiment, the value for estimating the progress speed of a crack can be effectively measured with the K value sensor installed in the front-end | tip part of a crack. Here, the K-value sensor is a sensor that measures a stress intensity factor at the peripheral portion of the crack tip in a cracked member, and has at least a strain gauge that detects strain in a direction perpendicular to the crack progress surface. . The K-value sensor preferably has two or more strain gauges that are arranged on both sides of the crack propagation surface and detect strain perpendicular to the propagation surface, and more preferably, are arranged on both sides of the crack propagation surface. And having two or more strain gauges for detecting strain in a direction parallel to the progress surface.

本発明の橋梁の亀裂監視システムは、上記橋梁の亀裂監視方法を行うための亀裂監視システムであって、
橋梁の亀裂の発生位置の近傍に設置され、亀裂に設置されたセンサに接続されて亀裂に関する測定を行う測定端末と、この測定端末から情報を無線通信により受信する受信端末とを備え、
上記測定端末は、
歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサを制御して作動させる制御部と、
上記歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサの検出情報を無線通信により送信する無線送信部と、
上記制御部及び無線送信部に電力を供給する電源部と
を有することを特徴としている。
The bridge crack monitoring system of the present invention is a crack monitoring system for performing the above-described bridge crack monitoring method,
A measurement terminal that is installed in the vicinity of the crack occurrence position of the bridge, is connected to a sensor installed in the crack and performs measurement related to the crack, and a reception terminal that receives information from the measurement terminal by wireless communication,
The measuring terminal
A control unit for controlling and operating the strain sensor and / or the crack propagation sensor;
A wireless transmission unit for transmitting detection information of the strain sensor and / or crack propagation sensor by wireless communication;
And a power supply unit that supplies power to the control unit and the wireless transmission unit.

上記構成によれば、橋梁の亀裂に歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサが設置され、これらの歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサが、橋梁の亀裂の発生位置の近傍に設置された測定端末の制御部で制御されて作動し、亀裂に関する測定情報が得られる。歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサによる測定情報は、無線送信部によって受信端末に送信される。上記制御部及び無線送信部は、電源部により電力が供給されて作動する。このように、橋梁に亀裂が生じた場合、歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサを亀裂に設置し、亀裂の近傍位置に上記測定端末を設置して歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサを接続するのみにより、電源供給線や情報伝送線を接続することなく、亀裂に関する測定を簡易な装置構成で容易に行うと共に、測定情報を受信端末に集めることができる。なお、上記測定端末から受信端末に送信される測定情報として、上記センサで測定された測定値の情報と共に、測定を行ったセンサを特定する情報や、測定を行った時刻又は位置を表す情報等が含まれてもよい。   According to the above configuration, the strain sensor and / or crack propagation sensor is installed in the crack of the bridge, and the control of the measurement terminal in which these strain sensor and / or crack propagation sensor is installed in the vicinity of the crack occurrence position of the bridge. The measurement information about the cracks can be obtained. Measurement information from the strain sensor and / or crack propagation sensor is transmitted to the receiving terminal by the wireless transmission unit. The control unit and the wireless transmission unit operate when power is supplied from a power supply unit. As described above, when a crack occurs in the bridge, the strain sensor and / or the crack progress sensor is installed in the crack, and the strain sensor and / or the crack progress sensor is connected only by installing the measurement terminal near the crack. Thus, it is possible to easily perform the measurement related to the crack with a simple apparatus configuration without connecting the power supply line or the information transmission line, and collect the measurement information in the receiving terminal. As measurement information transmitted from the measurement terminal to the reception terminal, information specifying the sensor that has performed the measurement, information indicating the time or position at which the measurement was performed, and the like, along with the information on the measurement value measured by the sensor May be included.

一実施形態の橋梁の亀裂監視システムは、上記測定端末は、記憶部が着脱可能に接続される接続端子を有する。   In the bridge crack monitoring system according to an embodiment, the measurement terminal includes a connection terminal to which the storage unit is detachably connected.

上記実施形態によれば、測定端末の接続端子に記憶部を接続し、この記憶部に歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサの測定情報を格納した後、この記憶部を取り外して他の機器に接続することにより、亀裂に関する測定情報を容易に収集することができる。したがって、センサの測定情報のデータ量が大きくても、情報伝送線を接続することなく、亀裂に関する測定を簡易な装置構成で収集することができる。ここで、上記記憶部としては、USB(Universal Serial Bus)端子を有するUSBメモリを用いることができる。また、記憶部には、測定情報として、センサの測定値のほか、測定を行ったセンサを特定する情報や、測定を行った時刻又は位置を表す情報等を記憶してもよい。また、上記測定端末に、着脱不可の記憶部を内蔵し、内蔵した記憶部に一時的に測定情報を格納してもよい。   According to the above embodiment, the storage unit is connected to the connection terminal of the measurement terminal, the measurement information of the strain sensor and / or the crack propagation sensor is stored in the storage unit, and then the storage unit is removed and connected to another device. By doing so, the measurement information regarding a crack can be easily collected. Therefore, even if the amount of measurement information of the sensor is large, measurements related to cracks can be collected with a simple device configuration without connecting an information transmission line. Here, a USB memory having a USB (Universal Serial Bus) terminal can be used as the storage unit. In addition to the measurement value of the sensor, the storage unit may store information specifying the sensor that has performed the measurement, information indicating the time or position at which the measurement was performed, and the like. Further, the measurement terminal may incorporate a non-detachable storage unit, and the measurement information may be temporarily stored in the built-in storage unit.

一実施形態の橋梁の亀裂監視システムは、上記受信端末は、上記測定端末から受信した情報を、コンピュータネットワークを通じてサーバに登録する登録部を有する。   In the bridge crack monitoring system according to an embodiment, the receiving terminal includes a registration unit that registers information received from the measuring terminal with a server through a computer network.

上記実施形態によれば、受信端末の登録部により、上記測定端末から受信した亀裂に関する測定情報が、コンピュータネットワークを通じてサーバに登録される。したがって、サーバに登録された亀裂の測定値を、橋梁と離れた位置で、容易かつ迅速に収集して亀裂の進展状況を知ることができる。また、複数の橋梁の亀裂に対応して複数の測定端末を設置し、これらの測定端末から測定情報をサーバに登録することにより、複数の橋梁の亀裂に関する情報を一括して収集し、管理や解析を効率的に行うことができる。   According to the embodiment, the measurement information related to the crack received from the measurement terminal is registered in the server through the computer network by the registration unit of the reception terminal. Therefore, it is possible to easily and quickly collect the crack measurement values registered in the server at a position away from the bridge to know the progress of the crack. In addition, by installing multiple measurement terminals corresponding to multiple bridge cracks and registering measurement information from these measurement terminals in the server, information related to multiple bridge cracks can be collected and managed collectively. Analysis can be performed efficiently.

亀裂の監視を行う鋼製橋梁を底面側から観察した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the steel bridge which monitors a crack was observed from the bottom face side. 橋梁の亀裂監視方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the crack monitoring method of a bridge. K値センサを示す平面図である。It is a top view which shows a K value sensor. K値センサの歪み出力からK値を求めるための定数と、亀裂の長さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the constant for calculating | requiring K value from the distortion output of a K value sensor, and the length of a crack. 亀裂の進展速度と、応力拡大係数範囲との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the progress rate of a crack, and a stress intensity factor range. 亀裂の進展速度と、応力拡大係数範囲との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the progress rate of a crack, and a stress intensity factor range. 鋼製橋梁の亀裂の発生位置にK値センサと測定端末を設置した様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the K value sensor and the measurement terminal were installed in the generation | occurrence | production position of the crack of steel bridges. 橋梁の亀裂監視システムを示す図である。It is a figure which shows the crack monitoring system of a bridge.

以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、亀裂の監視を行う橋梁としての鋼製橋梁を、床版の底面側から観察した様子を示す図である。この鋼製橋梁は都市高速道路の高架橋であり、鋼製又はコンクリート製の橋脚で鋼製床版1を支持して構成されている。鋼製床版1は、デッキプレート2と、デッキプレート2の上面に敷設された舗装3を有する。デッキプレート2の下面には、補強部材として、U字状断面を有して橋軸方向に延在するトラフ4と、トラフ4と平行に延在してI型断面を有する主桁又は縦リブ5と、橋軸直角方向に延在してI型断面を有する横桁又は横リブ6が設けられている。デッキプレート2、トラフ4、主桁又は縦リブ5、及び、横桁又は横リブ6は鋼材で形成され、トラフ4、主桁又は縦リブ5、及び、横桁又は横リブ6はデッキプレート2に溶接で固定されている。鋼製橋梁では、鋼製床版1のデッキプレート2や、デッキプレート2とトラフ4、主桁又は縦リブ5、及び、横桁又は横リブ6の溶接部分に、亀裂が多く発生する。   FIG. 1 is a view showing a state where a steel bridge as a bridge for monitoring cracks is observed from the bottom surface side of a floor slab. This steel bridge is a viaduct of an urban highway, and is constructed by supporting a steel floor slab 1 with a steel or concrete pier. The steel floor slab 1 has a deck plate 2 and a pavement 3 laid on the upper surface of the deck plate 2. On the lower surface of the deck plate 2, as a reinforcing member, a trough 4 having a U-shaped cross section and extending in the bridge axis direction, and a main girder or a longitudinal rib having an I-shaped cross section extending in parallel with the trough 4 5 and cross beams or horizontal ribs 6 extending in a direction perpendicular to the bridge axis and having an I-shaped cross section are provided. The deck plate 2, trough 4, main girder or vertical rib 5 and cross girder or horizontal rib 6 are made of steel, and the trough 4, main girder or vertical rib 5, and horizontal girder or horizontal rib 6 are the deck plate 2. It is fixed by welding. In a steel bridge, many cracks occur in the welded portions of the deck plate 2 of the steel floor slab 1, the deck plate 2 and the trough 4, the main girder or vertical rib 5, and the cross beam or horizontal rib 6.

図2は、実施形態の橋梁の亀裂監視方法を示すフロー図である。本実施形態の橋梁の亀裂監視方法は、橋梁に発生した亀裂に関し、亀裂の先端部で測定した歪み量に基づいて進展速度を推定し、更に、亀裂の実際の進展速度を測定して確認を行うことにより、補修を行うべき亀裂を決定するものである。   FIG. 2 is a flowchart illustrating the bridge crack monitoring method according to the embodiment. The method for monitoring cracks in a bridge according to the present embodiment estimates the progress rate of a crack generated in a bridge based on the amount of strain measured at the tip of the crack, and further confirms by measuring the actual progress rate of the crack. By doing so, the crack to be repaired is determined.

本実施形態の橋梁の亀裂監視方法では、まず、鋼製橋梁の鋼製床版1の底面又は側面に、図示しない足場を設置し、検査員が足場から目視で鋼製床版1の亀裂を探索する。検査員が亀裂を発見すると、発見された全ての亀裂に、歪みセンサとしてのK値センサを設置する(ステップS1)。K値センサは、後に詳述するように、4つのゲージエレメントを有し、亀裂の進展面の両側について2方向の歪み量を測定するものである。なお、K値センサ以外に、亀裂の進展面の直角方向の歪みを測定する少なくとも1つの歪みセンサを用いてもよい。   In the bridge crack monitoring method of the present embodiment, first, a scaffold (not shown) is installed on the bottom or side of the steel floor slab 1 of the steel bridge, and an inspector visually checks the steel floor slab 1 from the scaffold. Explore. When the inspector finds a crack, a K-value sensor as a strain sensor is installed in all the found cracks (step S1). As will be described in detail later, the K-value sensor has four gauge elements and measures the amount of strain in two directions on both sides of the crack propagation surface. In addition to the K value sensor, at least one strain sensor that measures the strain in the direction perpendicular to the progress surface of the crack may be used.

橋梁の全ての亀裂にK値センサを設置すると、後に詳述する測定端末にK値センサのリード線を接続し、測定端末を亀裂の近傍に設置して、歪みの測定を行う。K値センサによる歪みの測定は、所定期間に亘って行う(ステップS2)。K値センサにより歪みを測定する期間は、24時間から168時間(すなわち7日)の間に設定することができ、好ましくは、72時間である。K値センサで測定された歪みの値に基づいて、亀裂の応力拡大係数を算出し、算出された応力拡大係数の値に基づいて、亀裂の進展速度を推定する(ステップS3)。   When K value sensors are installed in all cracks of the bridge, lead wires of the K value sensor are connected to measurement terminals described in detail later, and the measurement terminals are installed in the vicinity of the cracks to measure strain. The distortion measurement by the K value sensor is performed over a predetermined period (step S2). The period during which strain is measured by the K-value sensor can be set between 24 hours and 168 hours (ie, 7 days), and is preferably 72 hours. A crack stress intensity factor is calculated based on the strain value measured by the K-value sensor, and a crack growth rate is estimated based on the calculated stress intensity factor value (step S3).

亀裂の推定された進展速度が、予め定められた基準値よりも大きいか否かを判断し(ステップS4)、進展速度が基準値よりも大きい場合、その亀裂に亀裂進展センサとしてのクラックセンサを設置する(ステップS5)。進展速度の基準値は、例えば1×10−7(m/cycle)に設定することができる。進展速度が基準値よりも小さい場合、亀裂を補修候補から外し、今回の監視を終了する。進展速度が基準値よりも小さい亀裂は、次回の監視において、再度、K値センサによる歪みが計測される。今回の監視と次回の監視との時間間隔は、3年から8年までのいずれかに設定することができる。監視の時間間隔は、鋼床版については3年から5年までのいずれかが好ましく、コンクリート床版については5年から8年までのいずれかが好ましい。橋脚を含めた橋梁の全体の構造については、3年から8年までのいずれの時間間隔を設定してもよい。このように、進展速度が基準値よりも小さい亀裂について、K値センサによる計測を繰り返すことにより、亀裂の進展速度の変化を察知することができる。 It is determined whether or not the estimated growth rate of the crack is greater than a predetermined reference value (step S4). If the growth rate is greater than the reference value, a crack sensor as a crack growth sensor is attached to the crack. Install (step S5). The reference value of the progress rate can be set to 1 × 10 −7 (m / cycle), for example. If the progress rate is smaller than the reference value, the crack is removed from the repair candidate and the current monitoring is terminated. For a crack whose progress rate is smaller than the reference value, the distortion by the K value sensor is measured again in the next monitoring. The time interval between the current monitoring and the next monitoring can be set to any of 3 to 8 years. The monitoring time interval is preferably 3 to 5 years for steel slabs, and preferably 5 to 8 years for concrete slabs. Any time interval from 3 to 8 years may be set for the entire structure of the bridge including the pier. As described above, a change in the crack growth rate can be detected by repeating the measurement by the K-value sensor for the crack whose growth rate is smaller than the reference value.

クラックセンサを設置した亀裂について、所定期間に亘って計測を行い(ステップS6)、計測結果に基づいて、亀裂の実際の進展長さを求める(ステップS7)。クラックセンサによる計測期間は、3ヶ月から6ヶ月の間に設定することができ、好ましくは、6ヶ月である。クラックセンサによる計測期間は、亀裂が進展しやすい6月から9月までの夏季の期間を含むように設定するのが好ましい。クラックセンサの計測結果について、亀裂の進展長さが、予め定められた基準値よりも大きいか否かを判断し(ステップS8)、進展長さが基準値よりも大きい場合、その亀裂を補修の候補に決定する(ステップS9)。進展長さの基準値は、例えば600(mm)に設定することができる。進展長さが基準値よりも小さい場合、亀裂を補修候補から外し、今回の監視を終了する。進展長さが基準値よりも小さい亀裂は、次回の監視において、再度、K値センサによる歪みの計測が行われる。今回の監視と次回の監視との時間間隔は、3年から8年までのいずれかに設定することができる。監視の時間間隔は、鋼床版については3年から5年までのいずれかが好ましく、コンクリート床版については5年から8年までのいずれかが好ましいが、橋脚を含めた橋梁の全体の構造については、3年から8年までのいずれの時間間隔を設定してもよい。このように、進展速度が基準値よりも大きく、かつ、進展長さが基準値よりも小さい亀裂について、進展速度を再度計測することにより、亀裂の進展速度の変化を察知することができる。   The crack in which the crack sensor is installed is measured over a predetermined period (step S6), and the actual progress length of the crack is obtained based on the measurement result (step S7). The measurement period by the crack sensor can be set between 3 months and 6 months, and is preferably 6 months. The measurement period by the crack sensor is preferably set so as to include a summer period from June to September in which cracks tend to progress. For the measurement result of the crack sensor, it is determined whether or not the progress length of the crack is larger than a predetermined reference value (step S8). If the progress length is larger than the reference value, the crack is repaired. A candidate is determined (step S9). The reference value of the progress length can be set to 600 (mm), for example. If the progress length is smaller than the reference value, the crack is removed from the repair candidate and the current monitoring is terminated. For cracks whose progress length is smaller than the reference value, distortion is again measured by the K-value sensor in the next monitoring. The time interval between the current monitoring and the next monitoring can be set to any of 3 to 8 years. The monitoring time interval is preferably between 3 and 5 years for steel slabs, and preferably between 5 and 8 years for concrete slabs, but the overall structure of the bridge including the piers. For, any time interval from 3 to 8 years may be set. As described above, by measuring the growth rate again for a crack having a growth rate larger than the reference value and a growth length smaller than the reference value, a change in the crack growth rate can be detected.

このように、K値センサの測定値に基づいて進展速度を推定し、進展速度が基準値を超えた亀裂に限定したうえ、クラックセンサにより実際の進展長さを測定して補修候補の亀裂を決定するので、補修の緊急度が実際に高い亀裂を精度良く特定することができる。したがって、発見された全ての亀裂を補修するよりも、橋梁の安全性を低下させることなく、不急不要な補修を排除できて、亀裂の補修費用を効果的に削減できる。また、全ての亀裂に、複数回の使用が可能なK値センサを設置して計測を行う一方、限定された亀裂に、1度のみ使用できるクラックセンサを設置して計測を行うので、全ての亀裂にクラックセンサを設置するよりも、センサの無駄な使用を削減できて、計測にかかるコストを削減できる。ここで、補修の候補に決定された亀裂について、進展速度と進展長さとに基づき、亀裂の補修の順位を定めてもよい。   In this way, the growth rate is estimated based on the measured value of the K-value sensor, limited to cracks whose growth rate exceeds the reference value, and the actual growth length is measured by the crack sensor to determine the repair candidate crack. Therefore, it is possible to accurately identify cracks that are actually urgently repaired. Therefore, it is possible to eliminate unnecessarily unnecessary repairs without reducing the safety of the bridge, and to effectively reduce the repair cost of cracks, rather than repairing all found cracks. In addition, K value sensors that can be used multiple times are installed in all cracks and measurements are performed, while crack sensors that can be used only once are installed in a limited crack and measurement is performed. Rather than installing a crack sensor in the crack, useless use of the sensor can be reduced, and the cost of measurement can be reduced. Here, with respect to the cracks determined as repair candidates, the crack repair order may be determined based on the progress speed and the progress length.

亀裂の進展速度の推定は、図3に示すK値センサによる測定値に基づき、線形破壊力学に従って行う。   The estimation of the crack growth rate is performed according to linear fracture mechanics based on the measured value by the K value sensor shown in FIG.

図3に示すように、K値センサ7は、絶縁性を有する樹脂で形成されたシート状のゲージベース70に、導電体で形成されたゲージエレメント71,72,73,74が印刷されている。ゲージエレメント71,72,73,74は、亀裂77の進展面の直角方向の歪みを測定する第1ゲージエレメント71及び第2ゲージエレメント72と、進展面の平行方向の歪みを測定する第3ゲージエレメント73及び第4ゲージエレメント74で構成されている。第1ゲージエレメント71と第2ゲージエレメント72は、概ね半円形の帯状の領域に、一方向に延びる複数の直線部分が平行に配列されるように、一筆書きの蛇行パターンをなす線状の金属箔で形成されている。第1ゲージエレメント71と第2ゲージエレメント72は、互いの間に離隔をおいて、同心円上に配置されるように対向配置されている。第3ゲージエレメント73と第4ゲージエレメント74は、概ね半円形の帯状の領域に、他方向に延びる複数の直線部分が平行に配列されるように、一筆書きの蛇行パターンをなす線状の金属箔で形成されている。第3ゲージエレメント73と第4ゲージエレメント74は、互いの間に離隔をおき、かつ、第1ゲージエレメント71と第2ゲージエレメント72の内側に、第1ゲージエレメント71及び第2ゲージエレメント72と同心円上に配置されるように対向配置されている。第1ゲージエレメント71と、第2ゲージエレメント72と、第3ゲージエレメント73と、第4ゲージエレメント74の両端には、それぞれリード端子11,11,12,12,13,13,14,14が設けられている。このK値センサ7を、亀裂77の先端77aがゲージエレメント71,72,73,74の中心に位置すると共に、第1及び第2ゲージエレメント71,72の直線部分が進展面と直角をなし、かつ、第3及び第4ゲージエレメント73,74の直線部分が進展面と平行をなすように、亀裂77の先端部に貼り付ける。このK値センサ7の第1ゲージエレメント71の歪出力をεとし、第2ゲージエレメント72の歪出力をεとすると、K値として、亀裂77の開口方向の変形であるモードIの応力拡大係数Kを、次の式(1)により求めることができる。
=C(ε+ε)・・・(1)
また、上記K値センサ7の第3ゲージエレメント73の歪出力をεとし、第4ゲージエレメント74の歪出力をεとすると、K値として、亀裂77のせん断方向の変形であるモードIIの変形に関する応力拡大係数KIIを、次の式(2)により求めることができる。
II=−C(ε−ε)・・・(2)
ここで、CとCは、亀裂77の長さと、亀裂77が生じた部材のヤング率及びポアソン比に基づいて定められる係数である。応力拡大係数K及びKIIと係数C及びCの単位はMPa√mである。
As shown in FIG. 3, the K-value sensor 7 has gauge elements 71, 72, 73, 74 formed of a conductor printed on a sheet-like gauge base 70 formed of an insulating resin. . The gauge elements 71, 72, 73, and 74 are a first gauge element 71 and a second gauge element 72 that measure strain in a direction perpendicular to the progress surface of the crack 77, and a third gauge that measures strain in the parallel direction of the progress surface. An element 73 and a fourth gauge element 74 are included. The first gauge element 71 and the second gauge element 72 are linear metals that form a meandering pattern of one stroke so that a plurality of linear portions extending in one direction are arranged in parallel in a substantially semicircular belt-like region. It is made of foil. The first gauge element 71 and the second gauge element 72 are arranged to face each other so as to be arranged on a concentric circle with a space between them. The third gauge element 73 and the fourth gauge element 74 are each a linear metal that forms a meandering pattern of one stroke so that a plurality of straight line portions extending in the other direction are arranged in parallel in a substantially semicircular belt-like region. It is made of foil. The third gauge element 73 and the fourth gauge element 74 are spaced apart from each other, and the first gauge element 71 and the second gauge element 72 are disposed inside the first gauge element 71 and the second gauge element 72. Opposing to be arranged on concentric circles. Lead terminals 11, 11, 12, 12, 13, 13, 14, and 14 are provided at both ends of the first gauge element 71, the second gauge element 72, the third gauge element 73, and the fourth gauge element 74, respectively. Is provided. The K value sensor 7 includes a tip 77a of the crack 77 positioned at the center of the gauge elements 71, 72, 73, 74, and straight portions of the first and second gauge elements 71, 72 are perpendicular to the progress surface. And it affixes on the front-end | tip part of the crack 77 so that the linear part of the 3rd and 4th gauge elements 73 and 74 may make a parallel with an extended surface. Assuming that the strain output of the first gauge element 71 of the K value sensor 7 is ε 1 and the strain output of the second gauge element 72 is ε 2 , the stress of mode I, which is the deformation in the opening direction of the crack 77, as the K value. the intensity factor K I, can be obtained by the following equation (1).
K I = C 11 + ε 2 ) (1)
Also, the strain output of the third gauge element 73 of the K value sensor 7 and epsilon 3, when the strain output of the fourth gauge element 74 and epsilon 4, as K values, mode II is the modification of the shear direction crack 77 the stress intensity factor K II on deformation of the can be determined by the following equation (2).
K II = −C 23 −ε 4 ) (2)
Here, C 1 and C 2 are coefficients determined based on the length of the crack 77 and the Young's modulus and Poisson's ratio of the member in which the crack 77 has occurred. The unit of the stress intensity factors K I and K II and the coefficients C 1 and C 2 is MPa√m.

図4は、ヤング率が2.06×10GPa、かつ、ポアソン比が0.3の鋼板における亀裂77の長さとC及びCとの関係を示す図である。図4において、横軸は亀裂77の長さa(mm)であり、縦軸はC及びC(MPa√m)である。図4に示すように、Cは、亀裂77の長さaが大きくなるに伴い、増加率が減少しながら値が増加する。すなわち、一定の漸近値に向かって収束しつつCが増大する。亀裂77の長さaが10mmであるとき、Cは1.45MPa√mであり、亀裂77の長さaが50mmであるとき、Cは1.7MPa√mである。一方、Cは、亀裂77の長さaが大きくなるに伴い、減少率が減少しながら値が減少する。すなわち、一定の漸近値に向かって収束しつつCが減少する。亀裂77の長さaが10mmであるとき、Cは1.5×10MPa√mであり、亀裂77の長さaが50mmであるとき、Cは1.2×10MPa√mである。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the length of a crack 77 and C 1 and C 2 in a steel sheet having a Young's modulus of 2.06 × 10 2 GPa and a Poisson's ratio of 0.3. In FIG. 4, the horizontal axis represents the length a (mm) of the crack 77, and the vertical axis represents C 1 and C 2 (MPa√m). As shown in FIG. 4, the value of C 1 increases while the rate of increase decreases as the length a of the crack 77 increases. That, C 1 is increased while converging towards the fixed asymptotic value. When the length a of a crack 77 is 10 mm, C 1 is 1.45MPa√m, when the length a of a crack 77 is 50 mm, C 1 is 1.7MPa√m. On the other hand, the value of C 2 decreases as the length a of the crack 77 increases and the decrease rate decreases. That, C 2 is reduced while converging towards the fixed asymptotic value. When the length a of the crack 77 is 10 mm, C 2 is 1.5 × 10 4 MPa√m, and when the length a of the crack 77 is 50 mm, C 2 is 1.2 × 10 4 MPa√ m.

応力拡大係数の解析値が判明している亀裂77を有する試験片にK値センサ7を設置し、K値センサ7の歪出力に基づいて、上記式(1)及び(2)から応力拡大係数K及びKIIを算出したところ、算出値は解析値に対して10%以下の誤差であることが確認できた。 A K value sensor 7 is installed on a test piece having a crack 77 whose analytical value of the stress intensity factor is known, and the stress intensity factor is calculated from the above equations (1) and (2) based on the strain output of the K value sensor 7. was calculated K I and K II, calculated value was confirmed to be errors of 10% or less with respect to the analysis value.

本実施形態の橋梁の亀裂監視方法では、モードI及びモードIIの応力拡大係数K及びKIIのうち、モードIの応力拡大係数Kのみを、亀裂77の進展速度の推定に用いる。上記K値センサ7の歪出力ε及びεの所定期間に亘る測定結果と上記式(1)から、レインフロー・ミーン法により、応力拡大係数Kの最大値と最小値の差である応力拡大係数範囲ΔKと、応力拡大係数Kの平均値Kmeanの頻度分布を求める。これら応力拡大係数範囲ΔKと平均値Kmeanの頻度分布から、応力比を考慮して亀裂77の進展速度を推定し、進展速度の線形累積を行って亀裂の進展長さを予測する。なお、モードIの応力拡大係数範囲ΔKのみに基づいて進展速度を推定してもよく、また、モードIの応力拡大係数範囲ΔKとモードIIの応力拡大係数範囲ΔKに基づいて進展速度を推定してもよい。 In crack monitoring method bridges in this embodiment, among the stress intensity factor K I and K II Mode I and Mode II, the only stress intensity factor K I Mode I, used to estimate the propagation rate of the crack 77. Measurement results over a predetermined period of strain output epsilon 1 and epsilon 2 of the K value sensor 7 and from the above expression (1), by Rainflow Mean method is the difference between the maximum value and the minimum value of the stress intensity factor K I and the stress intensity factor range [Delta] K, obtaining the frequency distribution of the average value K mean the stress intensity factor K I. From the frequency distribution of the stress intensity factor range ΔK and the mean value K mean , the growth rate of the crack 77 is estimated in consideration of the stress ratio, and the growth length of the crack is predicted by linearly accumulating the growth rate. The progress rate may be estimated based only on the mode I stress intensity factor range ΔK, or the progress rate may be estimated based on the mode I stress intensity factor range ΔK and the mode II stress intensity factor range ΔK. May be.

応力拡大敬意数範囲ΔKに基づく亀裂の進展速度の推定式は、次の式(3)のように表すことができる。
da/dN=C(ΔK−ΔKth )・・・(3)
ここで、da/dNは亀裂の進展速度(m/cycle)であり、C及びnは定数であり、ΔKは応力拡大係数範囲(MPa√m)であり、ΔKth は下限界応力拡大係数範囲(MPa√m)である。ΔK≦ΔKth の場合、da/dN=0である。
An equation for estimating the crack growth rate based on the stress expansion respect number range ΔK can be expressed as the following equation (3).
da / dN = C (ΔK n −ΔK th n ) (3)
Here, da / dN is the crack growth rate (m / cycle), C and n are constants, ΔK is the stress intensity factor range (MPa√m), and ΔK th n is the lower limit stress intensity factor The range (MPa√m). When ΔK n ≦ ΔK th n , da / dN = 0.

あるいは、亀裂の進展速度の推定式は、次の式(4)及び(5)のように表すことができる。
da/dN=C(ΔK),ΔK>ΔKth・・・(4)
da/dN=0,ΔK≦ΔKth・・・(5)
ここで、da/dNは亀裂の進展速度(m/cycle)であり、C及びnは定数であり、ΔKは応力拡大係数範囲(MPa√m)であり、ΔKthは下限界応力拡大係数範囲(MPa√m)である。上記式(4)はΔK>ΔKthの範囲に適用され、式(5)はΔK≦ΔKthの範囲に適用される。
Alternatively, the equation for estimating the crack growth rate can be expressed as in the following equations (4) and (5).
da / dN = C (ΔK) n , ΔK> ΔK th (4)
da / dN = 0, ΔK ≦ ΔK th (5)
Here, da / dN is the crack growth rate (m / cycle), C and n are constants, ΔK is the stress intensity factor range (MPa√m), and ΔK th is the lower limit stress intensity factor range. (MPa√m). The above equation (4) is applied to the range of ΔK> ΔK th , and the equation (5) is applied to the range of ΔK ≦ ΔK th .

あるいは、亀裂の進展速度の推定式は、次の式(6)のように表すことができる。
da/dN=C(ΔK)・・・(6)
上記式(6)において、da/dNは亀裂の進展速度(m/cycle)であり、C及びnは定数であり、ΔKは応力拡大係数範囲(MPa√m)である。
Or the estimation formula of the growth rate of a crack can be expressed like the following formula (6).
da / dN = C (ΔK) n (6)
In the above formula (6), da / dN is the crack growth rate (m / cycle), C and n are constants, and ΔK is the stress intensity factor range (MPa√m).

上記式(3)乃至(6)の定数及び下限界応力拡大係数範囲としては、社団法人日本鋼構造協会編,鋼構造物の疲労設計指針・同解説によれば、次の表のような値の組み合わせを採用することができる。ここで、上記式(3)乃至(6)のいずれも、適用限界は、ΔK≦100MPa√mである。

Figure 2013147834
The constants and the lower limit stress intensity factor range of the above formulas (3) to (6) are the values shown in the following table according to the Japan Steel Structure Association edited by the Japan Steel Structure Association The combination of can be adopted. Here, in any of the above formulas (3) to (6), the application limit is ΔK ≦ 100 MPa√m.
Figure 2013147834

図5Aは、上記式(3)乃至(5)に、上記表の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthを適用した場合に、応力拡大係数範囲に対応して推定される亀裂の進展速度を示すグラフである。図5Aにおいて、横軸は応力拡大係数範囲ΔK(MPa√m)であり、縦軸は亀裂の進展速度da/dN(m/cycle)である。横軸及び縦軸は、対数目盛りで表示している。図5に示すように、設計1の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthを適用した場合、亀裂の進展速度da/dNと応力拡大範囲ΔKは、式(3)に対応する曲線A11や、式(4)に対応する直線A12及び式(5)に対応する直線A13のような関係を有する。図5Aにおいて、直線A12のΔKが約5MPa√m以上の部分は、曲線A11と重複している。また、上記表の設計2の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthを適用した場合、亀裂の進展速度da/dNと応力拡大範囲ΔKは、式(3)に対応する曲線A21や、式(4)に対応する直線A22及び式(5)に対応する直線A23のような関係を有する。図5Aにおいて、直線A22のΔKが約7.5MPa√m以上の部分は、曲線A21と重複している。図5Aに示すように、亀裂の進展速度は、曲線A11及び曲線A21で表される式(3)によるよりも、直線A12及び直線A22で表される式(4)と、直線A13及び直線A23で表される式(5)によるほうが、安全側の推定結果が得られる。 FIG. 5A shows cracks estimated corresponding to the stress intensity factor range when the constants C and n and the lower limit stress intensity factor range ΔK th in the above table are applied to the equations (3) to (5). It is a graph which shows progress speed. In FIG. 5A, the horizontal axis represents the stress intensity factor range ΔK (MPa√m), and the vertical axis represents the crack growth rate da / dN (m / cycle). The horizontal and vertical axes are displayed on a logarithmic scale. As shown in FIG. 5, when the constants C and n of design 1 and the lower limit stress intensity factor range ΔK th are applied, the crack growth rate da / dN and the stress intensity range ΔK are curves corresponding to Equation (3). A 11 , a straight line A 12 corresponding to Expression (4), and a straight line A 13 corresponding to Expression (5) are included. 5A, the portion ΔK is above about 5MPa√m linear A 12 is overlapped with the curve A 11. Further, when the constants C and n of design 2 and the lower limit stress intensity factor range ΔK th in the above table are applied, the crack growth rate da / dN and the stress intensity range ΔK are expressed by the curve A 21 corresponding to the equation (3). Or, there is a relationship such as a straight line A 22 corresponding to Expression (4) and a straight line A 23 corresponding to Expression (5). In FIG. 5A, a portion where ΔK of the straight line A 22 is about 7.5 MPa√m or more overlaps with the curve A 21 . As shown in FIG. 5A, the growth rate of the crack is determined by the equation (4) represented by the straight line A 12 and the straight line A 22 rather than the equation (3) represented by the curved line A 11 and the curved line A 21. formula represented by a 13 and the straight line a 23 better by the (5), the estimation results of the safety side is obtained.

図5Bは、上記式(6)に、上記表の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthを採用した場合に、応力拡大係数範囲に対応して推定される亀裂の進展速度を示すグラフである。図5Bにおいて、横軸は応力拡大係数範囲ΔK(MPa√m)であり、縦軸は亀裂の進展速度da/dN(m/cycle)である。横軸及び縦軸は、対数目盛りで表示している。図5Bに示すように、設計1の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthを適用した場合、亀裂の進展速度da/dNと応力拡大範囲ΔKは、式(6)に対応する直線A14のように、対数表示において線形の関係を有する。また、設計2の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthを採用した場合、亀裂の進展速度da/dNと応力拡大範囲ΔKは、式(6)に対応する直線A24のように、対数表示において線形の関係を有する。亀裂の進展速度は、図5Bの曲線A14及び曲線A24で表される式(6)によるほうが、図5Aの曲線A11及び曲線A21で表される式(3)や、直線A12及び直線A22で表される式(4)及び直線A13及び直線A23で表される式(5)によるよりも、安全側の推定結果が得られる。 FIG. 5B shows the crack growth rate estimated corresponding to the stress intensity factor range when the constants C and n and the lower limit stress intensity factor range ΔK th in the above table are adopted in the above equation (6). It is a graph. In FIG. 5B, the horizontal axis represents the stress intensity factor range ΔK (MPa√m), and the vertical axis represents the crack growth rate da / dN (m / cycle). The horizontal and vertical axes are displayed on a logarithmic scale. As shown in FIG. 5B, when the constants C and n of design 1 and the lower limit stress intensity factor range ΔK th are applied, the crack growth rate da / dN and the stress intensity range ΔK are straight lines corresponding to Equation (6). as in the a 14, it has a linear relationship in logarithmic. Further, when the constants C and n of design 2 and the lower limit stress intensity factor range ΔK th are employed, the crack growth rate da / dN and the stress intensity range ΔK are expressed as a straight line A 24 corresponding to the equation (6). Have a linear relationship in logarithmic representation. The growth rate of the crack is based on the equation (3) represented by the curve A 11 and the curve A 21 in FIG. 5A and the straight line A 12 according to the equation (6) represented by the curve A 14 and the curve A 24 in FIG. In addition, the estimation result on the safe side is obtained as compared with the equation (4) represented by the straight line A 22 and the equation (5) represented by the straight line A 13 and the straight line A 23 .

これらのことから、亀裂の進展速度の推定式は、橋梁の重要度や、亀裂が生じた部材の特性や、荷重の作用状況等を考慮して、式(3)と、式(4)及び(5)と、式(6)のうちから適宜選択することができる。   From these facts, the equation for estimating the crack growth rate is calculated based on the importance of the bridge, the characteristics of the cracked member, the action state of the load, and the like. It can be appropriately selected from (5) and formula (6).

また、亀裂の進展速度は、設計2の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthを採用するよりも、設計1の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthを採用するほうが、安全側の結果が得られる。例えば、上記設計1の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthは、実際の橋梁に関する計算を行う場合に採用するのが好ましく、設計2の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthは、平均的な部材の疲労寿命や疲労強度を通常の計算を行う場合に採用するのが好ましい。なお、定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthは、亀裂が生じた部材の組成や、荷重の作用する周波数等に応じて他の値を採用してもよい。 In addition, as for the crack growth rate, it is better to adopt the constants C and n of the design 1 and the lower limit stress intensity factor range ΔK th than the constants C and n of the design 2 and the lower limit stress intensity factor range ΔK th. A safer result is obtained. For example, the constants C and n of the design 1 and the lower limit stress intensity factor range ΔK th are preferably used when performing calculations related to an actual bridge. The constants C and n of the design 2 and the lower limit stress intensity factor range ΔK th is preferably employed when normal calculation of the fatigue life and fatigue strength of an average member is performed. The constants C and n and the lower limit stress intensity factor range ΔK th may be other values depending on the composition of the cracked member, the frequency at which the load acts, and the like.

また、上記表の定数C及びnと下限界応力拡大係数範囲ΔKthの値は、溶接ビード及び溶接部の近傍のように、比較的高い引張残留応力場に生じる亀裂の進展速度を推定する際に好適であり、非溶接部のような引張残留応力が少ない部分に生じる亀裂に関しては、応力拡大係数の最大値の最小値に対する比である応力比により、定数C及びnを補正するのが好ましい。 The values of constants C and n and the lower limit stress intensity factor range ΔK th in the above table are used to estimate the growth rate of cracks occurring in relatively high tensile residual stress fields, such as in the vicinity of weld beads and welds. The constants C and n are preferably corrected by the stress ratio, which is the ratio of the maximum value of the stress intensity factor to the minimum value, for cracks that occur in a portion having a low tensile residual stress such as a non-welded portion. .

また、K値としての応力拡大係数K及びKIIは、亀裂77の成長に応じて変化するので、K値の測定時に長さがa0であった亀裂77がaの長さに成長した場合、K値に√a/√a0を乗じて修正する。 Further, the stress intensity factor K I and K II as K value varies in accordance with growth of the crack 77, the crack 77 length when measuring K value was a 0 has grown to a length of a If, corrects by multiplying {square root} a / {square root} a 0 to K values.

上記実施形態において、K値センサ7の第1ゲージエレメント71の歪出力をεと、第2ゲージエレメント72の歪出力をεとでモードIの応力拡大係数Kを求めたが、K値センサの第1ゲージエレメント71の歪出力εのみにより、モードIの応力拡大係数Kを求めてもよい。この場合、第2ゲージエレメント72で測定される歪出力εを、第1ゲージエレメント71の歪出力εと同じであるとみなして、K=2Cεとする。また、K値センサ7以外に、第1ゲージエレメント71と同様に亀裂77の進展面と直角方向の歪を計測する1つの歪みセンサを設置し、この歪みセンサの出力に基づいて応力拡大係数を求め、亀裂77の進展速度及び進展長さを算出してもよい。 In the above embodiment, the stress intensity factor KI of the mode I is obtained from the strain output of the first gauge element 71 of the K value sensor 7 as ε 1 and the strain output of the second gauge element 72 as ε 2. the only strain output epsilon 1 of the first gauge element 71 value sensor, may be determined stress intensity factor K I mode I. In this case, it is assumed that the strain output ε 2 measured by the second gauge element 72 is the same as the strain output ε 1 of the first gauge element 71, and K I = 2C 1 ε 1 . In addition to the K-value sensor 7, a strain sensor that measures strain in a direction perpendicular to the progress surface of the crack 77 is installed similarly to the first gauge element 71, and the stress intensity factor is calculated based on the output of the strain sensor. The progress rate and length of the crack 77 may be calculated.

図6は、亀裂の進展速度を監視するためのK値センサ7と測定端末8を鋼製橋梁に設置した様子を示す図である。以下、鋼製床版1のデッキプレート2とトラフ4との溶接部に生じた亀裂77について監視を行う場合を説明する。   FIG. 6 is a diagram showing a state in which the K value sensor 7 and the measurement terminal 8 for monitoring the crack growth rate are installed on the steel bridge. Hereinafter, the case where the crack 77 which arose in the welding part of the deck plate 2 of the steel floor slab 1 and the trough 4 is monitored is demonstrated.

図6に示すように、デッキプレート2とトラフ4との溶接部には溶接ビード41が形成されており、この溶接ビード41に沿って進展した亀裂77が、所定の位置で屈曲してトラフ4の下部に向かって進展している。亀裂77が発見されると、この亀裂77の先端にK値センサ7が設置され、K値センサ7に接続された複数のリード線が測定端末8に接続され、測定端末8がトラフ4の側面に固定される。K値センサ7は、トラフ4に生じた亀裂77の先端の周辺部分の歪みの変動を測定する歪みセンサとして機能する。測定端末8は、後に詳述するように、K値センサ7を含む種々のセンサを制御して作動させる制御部と、センサの測定情報を記憶する記憶部と、測定情報を送信する無線通信部等が端末本体81に内蔵されている。端末本体81には、上記制御部、記憶部及び無線通信部等に電力を供給するバッテリ87が接続されている。端末本体81には、記憶部としてのUSBメモリ83が着脱自在に接続される接続端子が設けられていると共に、無線通信部に接続されたアンテナ82が設けられている。なお、端末本体81は、記憶部としてのUSBメモリ83が着脱可能に接続されるほか、フラッシュメモリ等の記憶装置を記憶部として内蔵してもよい。また、端末本体81は、USBメモリ83を着脱可能な接続端子と、内蔵された記憶装置との両方を有してもよい。また、バッテリ87は、端末本体81に内蔵されてもよい。   As shown in FIG. 6, a weld bead 41 is formed at a welded portion between the deck plate 2 and the trough 4, and a crack 77 that has propagated along the weld bead 41 is bent at a predetermined position to be trough 4. Progressing towards the bottom of When the crack 77 is found, the K value sensor 7 is installed at the tip of the crack 77, a plurality of lead wires connected to the K value sensor 7 are connected to the measurement terminal 8, and the measurement terminal 8 is connected to the side surface of the trough 4. Fixed to. The K-value sensor 7 functions as a strain sensor that measures the variation of the strain around the tip of the crack 77 generated in the trough 4. As will be described in detail later, the measurement terminal 8 includes a control unit that controls and operates various sensors including the K value sensor 7, a storage unit that stores measurement information of the sensor, and a wireless communication unit that transmits measurement information. Etc. are built in the terminal body 81. A battery 87 that supplies power to the control unit, the storage unit, the wireless communication unit, and the like is connected to the terminal body 81. The terminal body 81 is provided with a connection terminal to which a USB memory 83 as a storage unit is detachably connected, and an antenna 82 connected to the wireless communication unit. Note that the terminal main body 81 may be removably connected with a USB memory 83 as a storage unit, or may include a storage device such as a flash memory as a storage unit. The terminal body 81 may have both a connection terminal to which the USB memory 83 can be attached and detached and a built-in storage device. Further, the battery 87 may be built in the terminal main body 81.

測定端末8はバッテリ87で駆動され、K値センサ7の測定情報を無線通信部で送信するので、商用電源供給線や情報伝送線に接続することなく、亀裂77に関する情報の測定と収集が可能になっている。測定端末8は、マグネットにより鋼製床版1のトラフ4や主桁又は縦リブ5等に直接固定してもよく、あるいは、鋼製床版1に設置された図示しない足場にボルトナット等で固定してもよい。いずれの場合も、センサと測定端末8との間をリード線で接続できればよいから、測定端末8の設置位置を高い自由度で選択することができる。測定端末8には、K値センサ7の他に、亀裂進展センサや歪みセンサを接続してもよく、また、測定端末8に接続するセンサは1つでも複数でもよい。   Since the measurement terminal 8 is driven by the battery 87 and transmits the measurement information of the K value sensor 7 by the wireless communication unit, it is possible to measure and collect information on the crack 77 without being connected to a commercial power supply line or an information transmission line. It has become. The measuring terminal 8 may be directly fixed to the trough 4 of the steel floor slab 1, the main girder, or the longitudinal rib 5 with a magnet, or a bolt nut or the like is attached to a scaffold (not shown) installed on the steel floor slab 1. It may be fixed. In any case, it is only necessary to connect the sensor and the measurement terminal 8 with a lead wire, so that the installation position of the measurement terminal 8 can be selected with a high degree of freedom. In addition to the K value sensor 7, a crack propagation sensor or a strain sensor may be connected to the measurement terminal 8, and one or more sensors may be connected to the measurement terminal 8.

図7は、実施形態の亀裂監視システムを示すブロック図である。この監視システムは、上記測定端末8と、受信端末9と、サーバ10で構成されている。受信端末9は、測定端末8が設置された橋梁の近傍に設置され、測定端末8から無線通信により測定情報を受信し、亀裂の進展速度や進展長さの解析を行う。サーバ10は、受信端末9にネットワークNを介して接続され、亀裂に関する測定情報や解析結果を収集して保存する。受信端末9とサーバ10を接続するネットワークNは、インターネットや、電話回線や、専用回線等の種々の情報通信網を用いることができる。   FIG. 7 is a block diagram illustrating the crack monitoring system of the embodiment. This monitoring system includes the measurement terminal 8, the receiving terminal 9, and the server 10. The receiving terminal 9 is installed in the vicinity of the bridge where the measuring terminal 8 is installed, receives measurement information from the measuring terminal 8 by wireless communication, and analyzes the crack propagation speed and length. The server 10 is connected to the receiving terminal 9 via the network N, and collects and stores measurement information and analysis results regarding cracks. The network N that connects the receiving terminal 9 and the server 10 can use various information communication networks such as the Internet, a telephone line, and a dedicated line.

図7に示すように、測定端末8は、端末本体81と、端末本体81から突出するアンテナ82と、端末本体81にUSBメモリ83を接続する接続端子と、K値センサ7に接続されてブリッジ回路を構成する駆動アンプ84と、測定端末8の動作を制御するCPU85と、K値センサ7の測定情報を無線送信するための無線I/F(インターフェース)86と、測定端末8の電源としてのバッテリ87を備える。端末本体81は、K値センサ7以外に、クラックセンサや他のセンサを接続可能に形成されており、駆動アンプ84は、他のセンサを駆動可能に形成されている。CPU85は、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って、駆動アンプ84、無線I/F86及びUSBメモリ83等の動作を制御するように形成されている。上記CPU85と駆動アンプ84が、センサを制御して作動させる制御部に該当する。また、CPU85は、無線I/F86を通じて受信端末9から受信した指令に応じて、駆動アンプ84、無線I/F86及びUSBメモリ83等の動作を制御するように形成されている。バッテリ87はリチウムイオンバッテリで構成され、長時間の測定動作が可能になっている。   As shown in FIG. 7, the measurement terminal 8 includes a terminal main body 81, an antenna 82 protruding from the terminal main body 81, a connection terminal for connecting the USB memory 83 to the terminal main body 81, and a bridge connected to the K value sensor 7. A drive amplifier 84 constituting the circuit, a CPU 85 for controlling the operation of the measurement terminal 8, a wireless I / F (interface) 86 for wirelessly transmitting measurement information of the K value sensor 7, and a power supply for the measurement terminal 8 A battery 87 is provided. The terminal body 81 is formed so that a crack sensor and other sensors can be connected in addition to the K value sensor 7, and the drive amplifier 84 is formed so as to be able to drive other sensors. The CPU 85 is configured to control operations of the drive amplifier 84, the wireless I / F 86, the USB memory 83, and the like according to a program stored in a memory (not shown). The CPU 85 and the drive amplifier 84 correspond to a control unit that controls and operates the sensor. The CPU 85 is configured to control operations of the drive amplifier 84, the wireless I / F 86, the USB memory 83, and the like according to a command received from the receiving terminal 9 through the wireless I / F 86. The battery 87 is composed of a lithium ion battery and can perform a measurement operation for a long time.

測定端末8にK値センサ7が接続され、亀裂77の進展速度を推定するための測定を行う場合、K値センサ7による測定情報は、データ量が比較的大きいのでUSBメモリ83に格納する。K値センサ7による測定の期間が終了すると、足場を通って測定端末8に接近した検査員によりUSBメモリ83が回収される。一方、測定端末8にクラックセンサが接続され、亀裂77の進展長さの測定を行う場合、クラックセンサによる測定情報は、データ量が比較的小さいのでリアルタイムで無線I/F86を通じて受信端末9に送信する。   When the K value sensor 7 is connected to the measurement terminal 8 and measurement is performed to estimate the progress rate of the crack 77, the measurement information from the K value sensor 7 is stored in the USB memory 83 because the data amount is relatively large. When the period of measurement by the K value sensor 7 ends, the USB memory 83 is collected by an inspector who has approached the measurement terminal 8 through the scaffold. On the other hand, when a crack sensor is connected to the measuring terminal 8 and the progress length of the crack 77 is measured, the measurement information from the crack sensor is transmitted to the receiving terminal 9 through the wireless I / F 86 in real time because the data amount is relatively small. To do.

受信端末9は、パーソナルコンピュータ等で構成される端末本体91と、端末本体91に接続される無線ユニット92と、端末本体91の記憶装置に格納された解析ソフト93を有する。受信端末9は、パーソナルコンピュータ等の汎用性を有する機器で形成される端末本体91に、測定端末8と無線通信を行う無線ユニット92を接続すると共に、解析ソフト93をインストールして構成される。無線ユニット92は、測定端末8と無線通信を行って、測定端末8に接続されたセンサの測定情報を受信する。解析ソフト93は、測定端末8から受信した測定情報を処理して、亀裂77の進展速度や進展長さの推定値を算出する機能や、進展速度や進展長さの実測値を整理する機能や、情報処理の結果を出力する機能を有する。端末本体91は、記憶装置の接続端子を有し、測定端末8により測定情報が格納されたUSBメモリ83が接続され、USBメモリ83の測定情報を読み出して解析ソフト93で情報処理を行うことが可能になっている。受信端末9は、ネットワークNに接続して他の機器と通信を行うネットワーク通信機能を有し、亀裂77の測定情報や解析結果等をサーバ10にアップロードすることが可能になっている。このネットワーク通信機能が登録部に該当する。   The receiving terminal 9 includes a terminal main body 91 configured with a personal computer or the like, a wireless unit 92 connected to the terminal main body 91, and analysis software 93 stored in a storage device of the terminal main body 91. The receiving terminal 9 is configured by connecting a wireless unit 92 that performs wireless communication with the measuring terminal 8 and installing analysis software 93 to a terminal main body 91 formed of a versatile device such as a personal computer. The wireless unit 92 performs wireless communication with the measurement terminal 8 and receives measurement information of the sensor connected to the measurement terminal 8. The analysis software 93 processes the measurement information received from the measurement terminal 8 to calculate an estimated value of the progress rate and progress length of the crack 77, and a function to organize the actual measurement values of the progress rate and progress length. And a function of outputting the result of information processing. The terminal main body 91 has a connection terminal of a storage device, is connected to a USB memory 83 in which measurement information is stored by the measurement terminal 8, reads the measurement information in the USB memory 83, and performs information processing by the analysis software 93. It is possible. The receiving terminal 9 has a network communication function for connecting to the network N and communicating with other devices, and can upload measurement information and analysis results of the crack 77 to the server 10. This network communication function corresponds to the registration unit.

サーバ10は、パーソナルコンピュータ等で構成され、受信端末9からネットワークNを介して受信した測定情報と解析結果をデータベース11に格納すると共に、データベース11の格納情報を、ネットワークNを介して配信可能に形成されている。例えば、ネットワークNに接続された接続端末12に、この接続端末12からの要求に応じて、所定の情報を配信可能になっている。これにより、亀裂の生じた橋梁から遠隔の位置において、接続端末12を通じて橋梁の亀裂の監視を行うことができ、また、亀裂に関する解析結果を閲覧することができ、また、亀裂に関する解析を行うことができる。   The server 10 is configured by a personal computer or the like, and stores the measurement information and analysis results received from the receiving terminal 9 via the network N in the database 11, and the stored information in the database 11 can be distributed via the network N. Is formed. For example, predetermined information can be distributed to the connection terminal 12 connected to the network N in response to a request from the connection terminal 12. As a result, the bridge crack can be monitored through the connection terminal 12 at a position remote from the cracked bridge, the analysis result regarding the crack can be browsed, and the analysis regarding the crack can be performed. Can do.

上記構成の亀裂監視システムによれば、測定情報をUSBメモリ83に格納でき、また、測定情報を無線送信可能な測定端末8に、K値センサ7やクラックセンサを接続して亀裂の近傍に設置するので、亀裂の発生現場に設置する機器の構成を小型にできる。したがって、橋梁における高所作業を少なくでき、計測機器の設置作業を容易にできる。また、測定端末8から測定情報を受信端末9に送信し、受信端末9はネットワークNを通じて測定情報や解析情報をサーバ10にアップロードできるので、亀裂が発生する橋梁から遠隔の位置で、橋梁の亀裂の監視や解析等を行うことができる。   According to the crack monitoring system having the above configuration, measurement information can be stored in the USB memory 83, and the K value sensor 7 and the crack sensor are connected to the measurement terminal 8 capable of wirelessly transmitting the measurement information and installed in the vicinity of the crack. Therefore, it is possible to reduce the size of the equipment installed at the crack occurrence site. Therefore, it is possible to reduce the height work on the bridge and facilitate the installation work of the measuring device. In addition, since the measurement information is transmitted from the measurement terminal 8 to the reception terminal 9, and the reception terminal 9 can upload the measurement information and analysis information to the server 10 through the network N, the crack of the bridge is remote from the bridge where the crack occurs. Can be monitored and analyzed.

上記実施形態において、K値センサ7の測定情報をUSBメモリ83に格納し、このUSBメモリ83を検査員が回収して受信端末9に接続して測定情報を読み込んだが、K値センサ7の測定情報は、無線I/F86を介して無線通信により受信端末9に送信してもよい。   In the above embodiment, the measurement information of the K value sensor 7 is stored in the USB memory 83, and the USB memory 83 is collected by the inspector and connected to the receiving terminal 9 to read the measurement information. The information may be transmitted to the receiving terminal 9 by wireless communication via the wireless I / F 86.

また、上記実施形態において、橋梁の亀裂監視システムを、亀裂の進展状況を監視して補修の優先順位を決定する用途に用いたが、亀裂の補修が完了した部分を監視する用途に用いてもよい。橋梁の亀裂が発生した部分は、補修が完了した後においても、荷重の増加や、荷重が繰り返して作用すること等により、再び亀裂が生じることがある。そこで、亀裂の補修完了部分にK値センサ7を設置し、測定端末8で測定情報を収集することにより、亀裂の補修完了部分の応力状態を観察することができ、亀裂の再発を検知することができる。   Further, in the above embodiment, the bridge crack monitoring system is used for the purpose of determining the repair priority by monitoring the progress of cracks. Good. The cracked portion of the bridge may be cracked again due to an increase in load or repeated action of the load even after the repair is completed. Therefore, by installing a K-value sensor 7 at the crack repair completion part and collecting measurement information at the measurement terminal 8, it is possible to observe the stress state of the crack repair completion part and detect the recurrence of the crack. Can do.

また、上記実施形態では、都市高速道路の高架橋に生じた亀裂を監視する場合について説明したが、本発明は、他の橋梁の鋼製部材に生じた亀裂に対しても適用可能である。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the crack which arose on the viaduct of a city highway was monitored, this invention is applicable also to the crack which arose in the steel member of another bridge.

1 鋼製床版
2 デッキプレート
4 トラフ
7 K値センサ
8 測定端末
9 受信端末
10 サーバ
77 亀裂
N ネットワーク
1 Steel floor slab 2 Deck plate 4 Trough 7 K value sensor 8 Measuring terminal 9 Receiving terminal 10 Server 77 Crack N Network

Claims (6)

橋梁の亀裂に歪みセンサを設置するステップと、
上記歪みセンサの測定値に基づいて亀裂の進展速度を推定するステップと、
上記進展速度が基準値よりも大きい亀裂を特定するステップと、
上記特定された亀裂に亀裂進展センサを設置するステップと、
上記亀裂進展センサの測定値が基準値よりも大きい亀裂を、補修の候補に決定するステップとを備えることを特徴とする橋梁の亀裂監視方法。
Installing a strain sensor in the crack of the bridge;
Estimating a crack growth rate based on the measurement value of the strain sensor;
Identifying a crack having a growth rate greater than a reference value;
Installing a crack propagation sensor in the identified crack;
And a step of determining a crack having a measured value of the crack growth sensor larger than a reference value as a repair candidate.
請求項2に記載の橋梁の亀裂監視方法において、
上記歪みセンサの測定値に基づいて亀裂の進展速度を推定するステップは、歪みセンサの測定値から下記の式(1)により応力拡大係数を求め、求められた応力拡大係数の頻度分布に基づいて亀裂の進展速度を予測することを特徴とする橋梁の亀裂監視方法。
=C(ε+ε)・・・(1)
ただし、Kは亀裂の進展面の直角方向の応力拡大係数、Cは亀裂の長さと、亀裂が生じた部材のヤング率及びポアソン比に基づいて定められる係数、εは亀裂の進展面の一方の側で測定された進展面直角方向の歪み、εは亀裂の進展面の他方の側で測定された進展面直角方向の歪みである。
In the bridge crack monitoring method according to claim 2,
The step of estimating the crack growth rate based on the measured value of the strain sensor obtains the stress intensity factor from the measured value of the strain sensor by the following equation (1), and based on the frequency distribution of the obtained stress intensity factor. A method for monitoring cracks in a bridge characterized by predicting the growth rate of cracks.
K I = C 11 + ε 2 ) (1)
However, K I is perpendicular stress intensity factor of progress surface cracks, C 1 is a coefficient determined based on the Young's modulus and Poisson's ratio of the length of the crack, cracked member, epsilon 1 developments surface crack The strain in the direction perpendicular to the progress plane measured on one side of the crack, and ε 2 is the strain in the direction perpendicular to the progress plane measured on the other side of the crack progress plane.
請求項1に記載の橋梁の亀裂監視方法において、
上記歪みセンサは、亀裂の先端部に設置され、少なくとも亀裂の進展面と直角方向の歪みを検出する歪みゲージを有するK値センサであることを特徴とする橋梁の亀裂監視方法。
In the bridge crack monitoring method according to claim 1,
The bridge crack monitoring method, wherein the strain sensor is a K-value sensor that is installed at a crack tip and has a strain gauge that detects strain in a direction perpendicular to at least a crack propagation surface.
請求項1に記載の橋梁の亀裂監視方法を行うための亀裂監視システムであって、
橋梁の亀裂の発生位置の近傍に設置され、亀裂に設置されたセンサに接続されて亀裂に関する測定を行う測定端末と、この測定端末から情報を無線通信により受信する受信端末とを備え、
上記測定端末は、
歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサを制御して作動させる制御部と、
上記歪みセンサ及び/又は亀裂進展センサの検出情報を無線通信により送信する無線送信部と、
上記制御部及び無線送信部に電力を供給する電源部と
を有することを特徴とする亀裂監視システム。
A crack monitoring system for performing the method for monitoring cracks in a bridge according to claim 1,
A measurement terminal that is installed in the vicinity of the crack occurrence position of the bridge, is connected to a sensor installed in the crack and performs measurement related to the crack, and a reception terminal that receives information from the measurement terminal by wireless communication,
The measuring terminal
A control unit for controlling and operating the strain sensor and / or the crack propagation sensor;
A wireless transmission unit for transmitting detection information of the strain sensor and / or crack propagation sensor by wireless communication;
A crack monitoring system comprising: a power supply unit that supplies power to the control unit and the wireless transmission unit.
請求項4に記載の橋梁の亀裂監視システムにおいて、
上記測定端末は、記憶部が着脱可能に接続される接続端子を有することを特徴とする亀裂監視システム。
In the bridge crack monitoring system according to claim 4,
The measurement terminal has a connection terminal to which the storage unit is detachably connected.
請求項4に記載の橋梁の亀裂監視システムにおいて、
上記受信端末は、上記測定端末から受信した情報を、コンピュータネットワークを通じてサーバに登録する登録部を有することを特徴とする亀裂監視システム。
In the bridge crack monitoring system according to claim 4,
The crack monitoring system, wherein the receiving terminal includes a registration unit that registers information received from the measuring terminal with a server through a computer network.
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