JP2016188545A - 鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】床版のハンチ部周辺において効率的かつ精度よく非破壊検査が可能な鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法を提供する。
【解決手段】床版１０４（鉄筋コンクリート床版）の下部であって主桁１０２に接続するハンチ部１０６にセンサー部１２を対向させ、ハンチ部１０６に向けて電磁波を照射し、その反射波を利用して床版１０４の内部の劣化や欠陥を検出する床版１０４内部の非破壊検査方法であって、ハンチ部１０６を構成し主桁１０２との接続部分から露出した傾斜面１１０に対し、センサー部１２を構成し傾斜面１１０の短辺方向の幅と略同一の長さを有するアンテナ部を対向させるものとし、アンテナ部の長手方向を短辺方向に向けた状態でセンサー部１２を傾斜面１１０に接触させて電磁波を照射することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法に関する。

橋長２ｍ以上の橋梁は全国に約７０万橋あり、国は省令でこれらを対象に５年に一度、近接目視による全数監視を実施すると告示している。橋長１５ｍ以上の橋梁の数比データによれば、桁橋が７５％であるので、鉄筋コンクリート床版を点検する機会は相当数存在すると考えられる。さらに、目視では十分にコンクリート内部の状態を看ることは不可能であるので、レーダー等の非破壊検査装置を使用した内部検査が必要になっており効率的な点検方法が求められている。

橋梁等に用いられている鉄筋コンクリート床版は、交通量の増加や車両の大型化等により疲労損傷が発生し、塩害や中性化、凍害、アルカリ骨材反応等を要因とする耐久性の低下や早期劣化等による損傷欠陥等が発生する。このため、鉄筋コンクリート床版に対しては非破壊検査を定期的に行い、必要に応じて補修工事等を行う必要がある。従来より、鉄筋コンクリート床版に対する非破壊検査方法としては、打音法、超音波法、衝撃弾性波法、電磁波法（特許文献１参照）等がある。

しかし、鉄筋コンクリート床版の上面すなわち舗装面から非破壊検査を行う場合、交通規制が必要となり、交通渋滞が不可避であった。また、鉄筋コンクリート床版の橋梁主桁上フランジとの接続部分であるハンチ部には応力が集中するためと施工上の問題から、コンクリート劣化等の進行が他の部分よりも速く、より高い精度の検査が求められる。しかし、舗装面からハンチ部は他の部分より鉛直方向で遠い位置にあるのでハンチ部周辺に対する非破壊検査を高精度に行うことは困難である。

そのため、非破壊検査を鉄筋コンクリート床版の下部から行う方法が提案されている（特許文献２参照）。そして、例えば、特許文献１及び特許文献２を用いれば、鉄筋コンクリート床版の下面から電磁波を照射してその反射波を検出する構成も考えられる。

特開２００８−０３９４２９号公報 特開２００３−２４７９６４号公報

しかし、ハンチ部は、鉄筋コンクリート床版の下部において突出した形状を有するとともに橋梁主桁上フランジとの接続部分を除いて傾斜しているため、ハンチ部周辺を効率的かつ精度よく測定するのは困難である。
そこで、本発明は、上記問題点に着目し、鉄筋コンクリート床版のハンチ部周辺において効率的かつ精度よく非破壊検査が可能な鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法は、鉄筋コンクリート床版の下部であって橋梁主桁上フランジに接続するハンチ部に電磁波レーダー装置を対向させ、前記ハンチ部に向けて電磁波を照射し、その反射波を利用して前記鉄筋コンクリート床版内部の劣化や欠陥を検出する鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法であって、前記ハンチ部を構成し前記橋梁主桁上フランジとの接続部分から露出した傾斜面に対し、前記電磁波レーダー装置を構成し前記傾斜面の短辺方向の幅と略同一の長さを有するアンテナ部を対向させるものとし、前記アンテナ部の長手方向を前記短辺方向に向けた状態で前記電磁波レーダー装置を前記傾斜面に接触させて前記電磁波を照射することを特徴とする。

上記方法により、アンテナ部の長さを傾斜面の短辺方向の長さと略同一とすることにより、装置の寸法も傾斜面の短辺方向の長さと略同一にすることができ、橋梁主桁上フランジ及び鉄筋コンクリート床版に干渉することなく検査を効率的に行うことができる。また、傾斜面に電磁波レーダー装置を接触させるので、電磁波レーダー装置と傾斜面との傾斜面方向の距離が一定となる。これにより電磁波レーダー装置を傾斜面上で橋軸方向に移動させた場合でも検査精度の偏りを軽減することができる。さらに、ハンチ部から斜め上方に電磁波を照射することになる。これにより、鉄筋コンクリート床版において鉄筋が厚み方向に複数配置されている場合であっても鉄筋の影となる領域が小さくなるので厚み方向に互いに隣接する鉄筋間のコンクリート部の検査を容易に行なうことができる。以上より、鉄筋コンクリート床版のハンチ部において効率的かつ精度よく非破壊検査が可能となる。

そして、前記電磁波レーダー装置の前記ハンチ部の傾斜面に対向する面にローラを取り付けて前記ローラを前記傾斜面に転接させ、前記ローラの回転とともに前記電磁波レーダーを前記傾斜面の橋軸方向に移動させることを特徴とする。
上記方法により、装置全体をハンチ部の傾斜面の橋軸方向に容易に移動させることができ、作業効率を向上させることができる。

また、本発明に係る鉄筋コンクリート床版内部検査用の非破壊検査では、鉄筋コンクリート床版の下部であって橋梁主桁上フランジに接続するハンチ部に電磁波レーダー装置を対向させ、前記ハンチ部に向けて電磁波を照射し、その反射波を利用して前記鉄筋コンクリート床版内部の劣化や欠陥を検出しており、前記ハンチ部の傾斜面の短辺方向の幅と略同一の長さを有するアンテナ部と、前記アンテナ部を収容する筐体と、有し、前記アンテナ部は、前記電磁波の照射時において、前記アンテナ部の長手方向が前記短辺方向に向けた状態で前記傾斜面に対向しており、前記筐体は、前記電磁波の照射時において、前記傾斜面に接触していることを特徴とする。

上記構成により、アンテナ部の長さを傾斜面の短辺方向の長さと略同一とすることにより、装置の寸法も傾斜面の短辺方向の長さと略同一にすることができ、橋梁鉄骨及び床版に干渉することなく検査を効率的に行うことができる。また、傾斜面に電磁波レーダー装置を接触させるので、電磁波レーダー装置と傾斜面との距離が一定となる。これにより電磁波レーダー装置を傾斜面上で移動させた場合でも検査精度の偏りを軽減することができる。さらに、ハンチ部から斜め上方に電磁波を照射することになる。これにより、コンクリートにおいて鉄筋が厚み方向に複数並ぶように配置されている場合であっても鉄筋の影となる領域が小さくなるので厚み方向に互いに隣接する鉄筋間の検査を容易に行なうことができる。以上より、鉄筋コンクリート床版のハンチ部周辺において効率的かつ精度よく非破壊検査が可能な鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法となる。また、装置全体をハンチ部の傾斜面の橋軸方向に容易に移動させることができ、作業効率を向上させることができる。

本発明に係る鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法によれば、アンテナ部の長さを傾斜面の短辺方向の長さと略同一とすることにより、電磁波レーダー装置の寸法も傾斜面の短辺方向の長さと略同一にすることができ、橋梁主桁上フランジ及び鉄筋コンクリート床版に干渉することなく検査を効率的に行うことができる。また、傾斜面に電磁波レーダー装置を接触させるので、電磁波レーダー装置と傾斜面との距離が一定となる。これにより装置を傾斜面上で移動させた場合でも検査精度の偏りを軽減することができる。さらに、ハンチ部から斜め上方に電磁波を照射することになる。これにより、鉄筋コンクリート床版において鉄筋が厚み方向に複数並ぶように配置されている場合であっても鉄筋の影となる領域が小さくなるので厚み方向に互いに隣接する鉄筋間の検査を容易に行なうことができる。以上より、鉄筋コンクリ―ト床版のハンチ部周辺において効率的かつ精度よく非破壊検査が可能となる。

鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法の適用対象となる橋梁の断面の模式図である。 橋梁のハンチ部周辺の断面の模式図である。 本実施形態の鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置の模式図である。 本実施形態の鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置のセンサー部の模式図である。 本実施形態の鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法の実施態様を表す模式図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

図１に、鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法の適用対象となる橋梁の断面の模式図を示し、図２に、橋梁を構成するハンチ部の断面の模式図を示す。図１に示すように、橋梁１００は橋脚（不図示）上に等間隔に配置される複数の主桁１０２（橋梁主桁、橋梁鋼構造部）と、主桁１０２上に配置された鉄筋コンクリート床版（以後、床版１０４とする。）により構成されている。

主桁１０２は、その上部が主桁上フランジ１０２ａ（橋梁主桁上フランジ）となっており、下部が主桁下フランジ１０２ｂ（橋梁主桁下フランジ）となっており、主桁上フランジ１０２ａが床版１０４に接続している。床版１０４において主桁上フランジ１０２ａと接続する部分は床版１０４の他の部分より下方に突出したハンチ部１０６となっており、床版１０４において他の部分よりも厚くなっている。一方、床版１０４の上面には、道路となる舗装１１６が形成されている。また、図２に示すように、主桁上フランジ１０２ａの上面にはスタッド１０２ｃが取り付けられている。スタッド１０２ｃは道路の進行方向に沿って一定の間隔で取り付けられ、床版１０４内部に埋設される。

ハンチ部１０６は、主桁上フランジ１０２ａに接続するとともにスタッド１０２ｃが差し込まれる底部１０８と、底部１０８に隣接する配置であって主桁上フランジ１０２ａから露出した傾斜面１１０と、を有する。床版１０４は、その長手方向が橋軸方向、すなわち道路の進行方向となっている。よって、ハンチ部１０６（底部１０８、傾斜面１１０）の長手方向も道路の進行方向であり、ハンチ部１０６の底部１０８の短辺方向は橋軸直角方向、すなわち道路の幅方向となる。ハンチ部１０６の傾斜面１１０は、その短辺方向が一定の傾斜角度により底部１０８側が低くなるように傾斜している。なお傾斜面１１０の傾斜角度θは、ｔａｎ^−１（１／３）となる値よりも緩やかに形成されることが一般的である。

また床版１０４内部には、床版１０４を構成する主鉄筋１１２、配力鉄筋１１３がそれぞれ複数埋設されている。主鉄筋１１２は床版１０４の幅方向に延びる部材であって床版１０４の厚み方向及び道路の進行方向に所定の間隔で並ぶように埋設されている。また、配力鉄筋１１３は、床版１０４の道路の進行方向、すなわち橋軸方向に延びる部材であって、床版１０４の厚み方向、及び道路の幅方向に所定の間隔で並ぶように埋設されている。さらに、床版１０４の長手方向の所定の長さごとにハンチ部１０６を補強するためのハンチ用心鉄筋１１４が埋設されている。

図３に、本実施形態の鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置の模式図を示し、図４に、本実施形態の鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置のセンサー部の模式図を示す。図３に示すように、本実施形態の非破壊検査装置１０は、センサー部１２（電磁波レーダー装置）と信号処理部２８とから構成され、センサー部１２と信号処理部２８はセンサーケーブル３４により接続されている。また、信号処理部２８は電源ケーブル３２により電源（不図示）に接続され、電源ケーブル３２を介して信号処理部２８に給電され、また電源ケーブル３２及びセンサーケーブル３４を介してセンサー部１２に給電される。

センサー部１２は、全体の外形を形成するとともにハンチ部１０６の傾斜面１１０に接触（対向）させる直方体の筐体１４と、後述のように筐体１４の傾斜面１１０に対向する面（対向面１６）側に収容されたアンテナ部１８（図４）と、を有する。また、筐体１４の前記対向面１６の四隅にはローラ２４（図４）が取り付けられている。一方、筐体１４の前記対向面１６の反対側の面にはハンドル２６が取り付けられている。

図４に示すように、アンテナ部１８は、筐体１４の対向面１６に配置された矩形の送信アンテナ２０と、送信アンテナ２０に平行に並んだ矩形の受信アンテナ２２と、から構成される。送信アンテナ２０と受信アンテナ２２はほぼ同様の寸法を有している。

本実施形態において、アンテナ部１８（送信アンテナ２０、受信アンテナ２２）の長さがハンチ部１０６の傾斜面１１０の短辺方向の長さと略同一（やや短い）の長さに設計されている。これにより、筐体１４のアンテナ部１８の長手方向に平行な辺の長さも傾斜面１１０の短辺方向の長さと略同一（やや短い）の長さに設計されている。また、前述のように筐体１４の対向面１６の四隅にはローラ２４が取り付けられているが、その回転軸は、アンテナ部１８の長手方向に平行である。よって、センサー部１２を図４に示す矢印の方向、すなわちアンテナ部１８の長手方向に直交する方向（傾斜面１１０の橋軸方向）に移動させることによりローラ２４が回転する。

アンテナ部１８は、いわゆるマルチパス方式により電磁波の放射及び反射波の受信を行う。なお、上記マルチパス方式によって得られる反射波を用いた解析方法については、例えば特開２００３−１０７１６９号公報等に記載されているように従来技術であるので説明を省略する。

信号処理部２８は、パーソナルコンピュータ３０に、計測したコンクリート内部の画像データを格納し、必要に応じて、画像データから内部の状態を解析することができる。

図５に、本実施形態の鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法の実施態様を表す模式図である。上記構成の非破壊検査装置１０（図３）を用いた非破壊検査の流れについて説明する。まず、橋脚（不図示）の床版１０４よりも低い位置であってハンチ部１０６の傾斜面１１０の真下になる位置（例えば、主桁１０２間に形成した吊り足場１１８）において作業員がハンドル２６を握ってセンサー部１２（筐体１４）を持ち上げ、筐体１４の対向面１６（図４）を傾斜面１１０に向け、ローラ２４を傾斜面１１０に接触させる。このとき、アンテナ部１８（図４）の長手方向が傾斜面１１０の短辺方向に向くようにする。

次に、信号処理部２８を立ち上げ、パーソナルコンピュータ３０（図４）に画像データを格納する準備をする。そして、傾斜面１１０に転接するローラ２４を回転させつつセンサー部１２を傾斜面１１０の橋軸方向に沿って移動させる（図５に示す矢印の方向、図４参照）ことにより、センサー部１２を隣の検査範囲を測定するための位置に移動させることができる。

本実施形態の非破壊検査装置１０（非破壊検査方法）によれば、アンテナ部１８の長さを傾斜面１１０の短辺方向の長さと略同一とすることにより、センサー部１２の筐体１４（装置）の寸法も傾斜面１１０の短辺方向の長さと略同一にすることができ、主桁１０２（橋梁主桁上フランジ）及び床版１０４に干渉することなく検査を効率的に行うことができる。また、傾斜面１１０にセンサー部１２（ローラ２４）を接触させるので、センサー部１２と傾斜面１１０との距離が一定となる。これによりセンサー部１２を傾斜面１１０上で移動させた場合でも検査精度のムラを軽減することができる。さらに、ハンチ部１０６から斜め上方に電磁波を照射することになる。これにより、床版１０４において主鉄筋１１２、配力鉄筋１１３が厚み方向に複数並ぶように配置されている場合であっても主鉄筋１１２、配力鉄筋１１３の影となる領域が小さくなるので厚み方向に互いに隣接する主鉄筋１１２、配力鉄筋１１３間の検査を容易に行なうことができる。以上より、床版１０４のハンチ部１０６周辺において効率的かつ精度よく非破壊検査が可能となる。

前述のように、床版１０４に対する非破壊検査方法としては、打音法、超音波法、衝撃弾性波法、電磁波法がある。このうち、打音法は床版１０４の表層よりも深い位置の空洞の検出は困難であり、これはハンチ部１０６においても同様である。超音波法では、測定箇所を発信子と受信子で挟み込む必要があるので、ハンチ部１０６の内部の欠陥を検出することは困難である。また、三角形の治具をハンチ部１０６の形状に合わせて制作し、主桁１０２を挟むように左右に探触子を配置させる方法も考えられるが、超音波をハンチ部１０６の傾斜面１１０に対して斜めに入射する形になるので現場での測定は困難になる。衝撃弾性波法では、電磁波法と同様に交通規制は不要であるが、弾性波により評価するため、交通振動の影響を受けやすい。

これに対して、電磁波法では、反射波の有無により検査するため深さ方向の測定精度が高いことが特徴となっている。超音波法や衝撃弾性波法は、電磁波法よりも低い周波数（数ＫＨｚ〜数百ＫＨｚ）を用いるため、電磁波法よりの深い位置の情報を得ることができる。しかし、これらの方法は波の変化の有無で欠陥の有無を判断する手法であるため、電磁波法よりも、測定位置から深さ方向の測定精度が低い。また、超音波法及び衝撃弾性波法では、点での測定のため、欠陥の識別は可能であるが、その大きさ計測することは困難である。しかし、電磁波法では上述のマルチパス方式を用いることにより欠陥の３次元映像を得ることができる。したがって、マルチパス方式を用いた電磁波法であれば、深さ方向の測定精度の高い３次元映像を得ることができ、ハンチ部１０６（床版１０４の他の場所についても同様）おける欠陥の位置、形状、大きさを高精度に測定することができる。

１０………非破壊検査装置、１２………センサー部、１４………筐体、１６………対向面、１８………アンテナ部、２０………送信アンテナ、２２………受信アンテナ、２４………ローラ、２６………ハンドル、２８………信号処理部、３０………パーソナルコンピュータ、３２………電源ケーブル、３４………センサーケーブル、１００………橋梁、１０２………主桁、１０２ａ………主桁上フランジ、１０２ｂ………主桁下フランジ、１０２ｃ………スタッド、１０４………床版、１０６………ハンチ部、１０８………底部、１１０………傾斜面、１１２………主鉄筋、１１３………配力鉄筋、１１４………ハンチ用心鉄筋、１１６………舗装、１１８………吊り足場。

Claims (2)

1. 鉄筋コンクリート床版の下部であって橋梁主桁上フランジに接続するハンチ部に電磁波レーダー装置を対向させ、前記ハンチ部に向けて電磁波を照射し、その反射波を利用して前記鉄筋コンクリート床版内部の劣化や欠陥を検出する鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法であって、
   前記ハンチ部を構成し前記橋梁主桁上フランジとの接続部分から露出した傾斜面に対し、前記電磁波レーダー装置を構成し前記傾斜面の短辺方向の幅と略同一の長さを有するアンテナ部を対向させるものとし、
   前記アンテナ部の長手方向を前記短辺方向に向けた状態で前記電磁波レーダー装置を前記傾斜面に接触させて前記電磁波を照射することを特徴とする鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法。
2. 前記電磁波レーダー装置の前記ハンチ部の傾斜面に対向する面にローラを取り付けて前記ローラを前記傾斜面に転接させ、前記ローラの回転とともに前記電磁波レーダーを前記傾斜面の橋軸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート床版内部の非破壊検査方法。
   

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