JP2018028443A - Management method and management device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ付PC鋼撚線を管理する管理方法及び管理装置に関する。 The present invention relates to a management method and a management apparatus for managing a PC steel stranded wire with an optical fiber.
従来、予め緊張力が導入された状態でPC鋼撚線が定着された構造物(以下、「PC構造物」ともいう)において、ロードセルや磁ひずみ式のセンサを用いてPC鋼撚線のひずみを計測し、計測したひずみに基づいてPC鋼撚線の異常を検知するPC鋼撚線の管理方法が知られている。このような管理方法では、センサを設置した箇所におけるひずみを計測することはできるが、PC鋼撚線に沿ってのひずみを把握することは困難である。 Conventionally, in a structure in which a PC steel stranded wire is fixed in a state where tension is introduced in advance (hereinafter also referred to as a “PC structure”), the strain of the PC steel stranded wire using a load cell or a magnetostrictive sensor is used. PC steel stranded wire management methods are known in which an abnormality of a PC steel stranded wire is detected based on the measured strain. With such a management method, it is possible to measure the strain at the location where the sensor is installed, but it is difficult to grasp the strain along the PC steel stranded wire.
この技術分野においては、近年、光ファイバ付PC鋼撚線を用いることにより、光ファイバのひずみを計測することでPC鋼撚線に沿ってのひずみを把握できるようになってきている。例えば、特許文献1には、光ファイバに入射した入射光のブリルアン散乱光の周波数シフトに基づいて光ファイバのひずみを計測するひずみ検知システムが記載されている。
In recent years, in this technical field, by using a PC steel stranded wire with an optical fiber, it has become possible to grasp the strain along the PC steel stranded wire by measuring the strain of the optical fiber. For example,
上記特許文献1に記載のひずみ検知システムでは、ブリルアン散乱光により光ファイバのひずみ等を計測するための計測器として、例えばBOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)が必要である。しかしながら、BOTDRは、機材が高価である等の事情により、供用中のPC構造物における定期的なPC鋼撚線の管理に適しているとは言い難い。そこで、より簡易的にPC構造物のPC鋼撚線の異常を検知することが望まれている。
In the strain detection system described in
そこで、本発明は、簡易的にPC構造物のPC鋼撚線の異常を検知可能な管理方法及び管理装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the management method and management apparatus which can detect the abnormality of PC steel strand wire of PC structure simply.
本発明に係る管理方法は、複数のPC鋼素線が撚られて形成されたPC鋼撚線と、PC鋼撚線の撚り目に沿って設置された光ファイバと、を有する光ファイバ付PC鋼撚線を管理する管理方法であって、光ファイバに入射させた光の散乱光の伝送ロスを計測するロス計測ステップと、ロス計測ステップで計測した伝送ロスに基づいてPC鋼撚線の異常を検知する異常検知ステップと、を備える。 A management method according to the present invention includes a PC steel twisted wire formed by twisting a plurality of PC steel strands, and an optical fiber installed along a twist line of the PC steel twisted wire. A management method for managing steel stranded wire, including a loss measurement step for measuring a transmission loss of scattered light incident on an optical fiber, and an abnormality in a PC steel stranded wire based on the transmission loss measured in the loss measurement step. And an abnormality detection step for detecting.
この管理方法では、ロス計測ステップにより伝送ロスを計測することで、計測した伝送ロスに基づいて異常検知ステップでPC鋼撚線の異常を検知できる。よって、伝送ロスを計測する簡易的な計測器がPC鋼撚線の管理に利用できるため、簡易的にPC構造物のPC鋼撚線の異常を検知することが可能となる。 In this management method, by measuring the transmission loss in the loss measurement step, the abnormality of the PC steel stranded wire can be detected in the abnormality detection step based on the measured transmission loss. Therefore, since the simple measuring instrument which measures a transmission loss can be utilized for management of PC steel twisted wire, it becomes possible to detect abnormally the PC steel twisted wire of PC structure easily.
本発明に係る管理方法では、異常検知ステップでは、伝送ロスとPC鋼撚線のひずみとの相関関係に更に基づいてPC鋼撚線の異常を検知してもよい。この場合、計測した伝送ロスに加えて相関関係に基づいてPC鋼撚線のひずみを推定でき、推定したPC鋼撚線のひずみに基づいて異常検知ステップでPC鋼撚線の異常を検知できる。 In the management method according to the present invention, in the abnormality detection step, an abnormality in the PC steel stranded wire may be detected based on the correlation between the transmission loss and the strain in the PC steel stranded wire. In this case, the distortion of the PC steel stranded wire can be estimated based on the correlation in addition to the measured transmission loss, and the abnormality of the PC steel stranded wire can be detected in the abnormality detection step based on the estimated distortion of the PC steel stranded wire.
本発明に係る管理方法では、相関関係を取得する関係取得ステップを更に備え、異常検知ステップでは、関係取得ステップで取得した相関関係に基づいて伝送ロスからひずみを取得し、取得したひずみに基づいてPC鋼撚線の異常を検知してもよい。この場合、関係取得ステップにより伝送ロスとひずみとの相関関係を予め取得することで、取得した相関関係を異常検知ステップにおいて用いることができる。 The management method according to the present invention further includes a relationship acquisition step of acquiring a correlation, and in the abnormality detection step, distortion is acquired from the transmission loss based on the correlation acquired in the relationship acquisition step, and based on the acquired distortion An abnormality of the PC steel stranded wire may be detected. In this case, the acquired correlation can be used in the abnormality detection step by acquiring the correlation between the transmission loss and the distortion in advance in the relationship acquiring step.
本発明に係る管理方法では、関係取得ステップでは、光ファイバ付PC鋼撚線の施工中においてPC鋼撚線へ導入される緊張力に応じた伝送ロスを計測することで伝送ロスとPC鋼撚線のひずみとの相関関係を取得し、ロス計測ステップでは、光ファイバ付PC鋼撚線の供用前における伝送ロスである基準伝送ロスと、光ファイバ付PC鋼撚線の供用中における伝送ロスである監視伝送ロスと、を計測し、異常検知ステップでは、関係取得ステップで取得した相関関係と、基準伝送ロスと、監視伝送ロスと、に基づいてひずみの変化を取得し、取得したひずみの変化に基づいてPC鋼撚線の異常を検知してもよい。この場合、関係取得ステップでは、光ファイバ付PC鋼撚線の施工中においてPC鋼撚線へ導入される緊張力に応じた伝送ロスを計測するため、当該PC構造物固有の相関関係を取得できる。また、異常検知ステップでは、関係取得ステップで取得した当該PC構造物固有の相関関係と、ロス計測ステップで計測した基準伝送ロス及び監視伝送ロスと、に基づいて、供用前の基準伝送ロスに応じたひずみ及び供用中の監視伝送ロスに応じたひずみを算出でき、供用前を基準としたひずみの変化を取得できる。よって、供用前を基準としたPC鋼撚線の異常を精度良く検知できる。 In the management method according to the present invention, in the relationship acquisition step, the transmission loss and the PC steel twist are measured by measuring the transmission loss according to the tension introduced into the PC steel twisted wire during the construction of the PC steel twisted wire with optical fiber. The correlation with the strain of the wire is obtained, and in the loss measurement step, the reference transmission loss that is the transmission loss before the use of the PC steel stranded wire with optical fiber and the transmission loss during the use of the PC steel stranded wire with the optical fiber are obtained. A certain monitoring transmission loss is measured, and in the anomaly detection step, a strain change is acquired based on the correlation acquired in the relationship acquisition step, the reference transmission loss, and the monitoring transmission loss, and the acquired strain change is obtained. An abnormality of the PC steel stranded wire may be detected based on the above. In this case, in the relationship acquisition step, the transmission loss corresponding to the tensile force introduced into the PC steel stranded wire during the construction of the PC steel stranded wire with optical fiber is measured, so that the correlation specific to the PC structure can be acquired. . Further, in the abnormality detection step, according to the reference transmission loss before in-service based on the correlation specific to the PC structure acquired in the relationship acquisition step, and the reference transmission loss and monitoring transmission loss measured in the loss measurement step. The strain corresponding to the measured transmission loss and the monitoring transmission loss during service can be calculated, and the change in strain based on the pre-service can be obtained. Therefore, it is possible to accurately detect an abnormality in the PC steel stranded wire with reference to before use.
本発明に係る管理方法では、異常検知ステップにより検知したPC鋼撚線の異常に関する情報を報知する報知ステップを更に備えてもよい。この場合、報知部により、検知したPC鋼撚線の異常に関する情報を容易に認識することができる。 In the management method which concerns on this invention, you may further provide the alerting | reporting step which alert | reports the information regarding the abnormality of PC steel twisted wire detected by the abnormality detection step. In this case, the information regarding the abnormality of the detected PC steel twisted wire can be easily recognized by the notification unit.
また、本発明は、管理装置の発明としても捉えることができ、この管理装置は、複数のPC鋼素線が撚られて形成されたPC鋼撚線と、PC鋼撚線の撚り目に沿って設置された光ファイバと、を有する光ファイバ付PC鋼撚線を管理する管理装置であって、光ファイバに入射させた光の散乱光の伝送ロスを計測する計測部と、計測部で計測した伝送ロスに基づいてPC鋼撚線の異常を検知する異常検知部と、を備える。 Moreover, this invention can also be grasped | ascertained also as invention of a management apparatus, and this management apparatus is along the twist line of the PC steel stranded wire formed by twisting the some PC steel strand, and the twist of PC steel stranded wire. Is a management device for managing a PC steel stranded wire with an optical fiber, and a measuring unit that measures a transmission loss of scattered light incident on the optical fiber, and is measured by the measuring unit An abnormality detection unit that detects an abnormality of the PC steel stranded wire based on the transmission loss.
この管理装置では、計測部により伝送ロスを計測することで、計測した伝送ロスに基づいて異常検知部でPC鋼撚線の異常を検知できる。よって、伝送ロスを計測する簡易的な計測器がPC鋼撚線の管理に利用できるため、簡易的にPC構造物のPC鋼撚線の異常を検知することが可能となる。 In this management device, the abnormality of the PC steel stranded wire can be detected by the abnormality detection unit based on the measured transmission loss by measuring the transmission loss by the measurement unit. Therefore, since the simple measuring instrument which measures a transmission loss can be utilized for management of PC steel twisted wire, it becomes possible to detect abnormally the PC steel twisted wire of PC structure easily.
本発明に係る管理装置では、異常検知部は、伝送ロスとPC鋼撚線のひずみとの相関関係に更に基づいてPC鋼撚線の異常を検知してもよい。この場合、計測した伝送ロス及び相関関係に基づいてPC鋼撚線のひずみを推定でき、推定したPC鋼撚線のひずみに基づいて異常検知部でPC鋼撚線の異常を検知できる。 In the management device according to the present invention, the abnormality detection unit may detect an abnormality in the PC steel stranded wire based further on the correlation between the transmission loss and the strain in the PC steel stranded wire. In this case, the strain of the PC steel stranded wire can be estimated based on the measured transmission loss and the correlation, and the abnormality of the PC steel stranded wire can be detected by the abnormality detection unit based on the estimated strain of the PC steel stranded wire.
本発明に係る管理装置では、異常検知部により検知したPC鋼撚線の異常に関する情報を報知する報知部を更に備えてもよい。この場合、報知部により、検知したPC鋼撚線の異常に関する情報を容易に認識することができる。 In the management apparatus which concerns on this invention, you may further provide the alerting | reporting part which alert | reports the information regarding the abnormality of the PC steel twisted wire detected by the abnormality detection part. In this case, the information regarding the abnormality of the detected PC steel twisted wire can be easily recognized by the notification unit.
本発明に係る管理装置では、光ファイバ付PC鋼撚線は、被定着部に当接すると共に光ファイバ付PC鋼撚線を挿通させるベース部と、ベース部の後方に設置されると共に光ファイバ付PC鋼撚線を挿通させるソケット部と、ソケット部の内壁面と光ファイバ付PC鋼撚線との間に後方から挿入されるウェッジ部と、を備える定着部構造により、被定着部に定着されていてもよい。この場合、挿入されたウェッジ部により光ファイバ付PC鋼撚線が圧迫されて生じる伝送ロスを利用して、簡易的にPC構造物のPC鋼撚線の異常を検知することが可能となる。 In the management device according to the present invention, the PC steel stranded wire with an optical fiber is in contact with the fixing portion and the base portion through which the PC steel stranded wire with an optical fiber is inserted; It is fixed to the fixing part by a fixing part structure including a socket part through which the PC steel stranded wire is inserted, and a wedge part inserted from the rear between the inner wall surface of the socket part and the PC steel stranded wire with optical fiber. It may be. In this case, it is possible to easily detect an abnormality in the PC steel stranded wire of the PC structure by using a transmission loss generated by pressing the PC steel stranded wire with an optical fiber by the inserted wedge portion.
本発明によれば、簡易的にPC構造物のPC鋼撚線の異常を検知可能な管理方法及び管理装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the management method and management apparatus which can detect the abnormality of the PC steel strand of a PC structure simply can be provided.
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る管理方法及び管理装置の一実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いる場合があり、重複する説明は省略する。以下の説明において、「前方」、「後方」、「前端」、「後端」などの前後の概念を持つ語を用いる場合には、図14における紙面上方を後方、図1における紙面下方を前方とする。 Hereinafter, an embodiment of a management method and a management device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that in the description, the same elements or elements having the same function may be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the following description, when terms having front and rear concepts such as “front”, “rear”, “front end”, “rear end” are used, the upper side in FIG. 14 is the rear side, and the lower side in FIG. And
本実施形態に係る管理方法及び管理装置は、光ファイバ付PC鋼撚線1を用いてPC構造物の管理をするためのものである。PC構造物の管理は、PC構造物の耐久性の要となるPC鋼撚線に異常が生じているか否かを検知することを意味する。PC鋼撚線の異常としては、例えば、予め緊張力が導入された状態でPC構造物に定着されたPC鋼撚線の緊張力の変動(例えば低下)が挙げられる。本実施形態に係る管理方法及び管理装置によるPC構造物の管理においては、光ファイバ付PC鋼撚線1を用いて、光ファイバ素線における光の伝送ロス(伝送損失)に基づいてPC鋼撚線の緊張力の変動を間接的に取得する。伝送ロスとは、光ファイバ内を伝送する光の伝送強度の減衰度合いを意味する。
The management method and management device according to the present embodiment are for managing a PC structure using a PC steel stranded
まず、光ファイバ付PC鋼撚線1について説明する。図1の(a)は、一実施形態に係る管理方法及び管理装置が適用される光ファイバ付PC鋼撚線1の斜視図である。図1の(b)は、光ファイバの一例の斜視図である。図2は、光ファイバ素線のひずみを計測するときの管理装置の構成例を示すブロック図である。図3は、光ファイバ素線の伝送ロスを計測するときの管理装置の構成例を示すブロック図である。
First, the PC steel stranded
図1の(a)に示されるように、光ファイバ付PC鋼撚線1は、PC鋼撚線3と、PC鋼撚線3の表面に取り付けられた光ファイバ部材(光ファイバ)20と、を有する。PC鋼撚線3は、例えばストランド鋼材からなる同一径の複数のPC鋼素線4が撚られて形成された撚線である。PC鋼撚線3は、一例として、7本のPC鋼素線4が撚られて形成されている。PC鋼撚線3の表面には、互いに隣接する2本のPC鋼素線4,4同士の間の谷間として、PC鋼撚線3の撚り目3aが形成されている。この谷間は、PC鋼撚線3の表面においてPC鋼撚線3の軸線Aに平行に延びる母線に対して所定の角度で傾斜しており、軸線Aを中心とした螺旋状に延在する。つまり、PC鋼撚線3は、螺旋状の撚り目3aを有する。PC鋼撚線3の表面には、腐食防止等のための被覆(シース)が設けられる。
As shown in FIG. 1 (a), an optical fiber-attached PC steel stranded
図1の(b)に示されるように、光ファイバ部材20は、例えば、上記撚り目3aのうちの二つに沿ってそれぞれ設置されている。各光ファイバ部材20は、上記の谷間に埋め込まれるように設置され、互いに隣接するPC鋼素線4,4同士の間において当該隣接するPC鋼素線4,4に沿って螺旋状に延在するように設置されている。光ファイバ部材20は、延在方向に直交する面の中央に埋め込まれた光ファイバ本体21と、光ファイバ本体21を包囲する樹脂製のフィラー22と、を有する。光ファイバ本体21は、光ファイバ素線23と、当該光ファイバ素線23を覆う被覆24とを有する。被覆24は、例えばポリアミド系材料からなる。フィラー22は、光ファイバ部材20が設置された撚り目3aにおけるPC鋼素線4,4と、光ファイバ本体21と、の間の隙間を埋める部材であり、例えばポリエチレン樹脂等からなる。
As shown in FIG. 1B, the
以上のような光ファイバ付PC鋼撚線1は、PC構造物の補強のため、光ファイバ付PC鋼撚線1に緊張力が導入されつつPC構造物へ定着される。このとき、光ファイバ部材20が撚り目3aに配置されているため、PC鋼撚線3にひずみが生じると光ファイバ部材20の光ファイバ素線23にもひずみが生じる。また、光ファイバ素線23においては、光ファイバ素線23内を伝送される光の強度の低下(以下、単に「伝送ロス」とも称する)が生じ得る。光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスは、管理装置70を用いて以下のようにして計測される。
The PC steel stranded wire with optical fiber as described above is fixed to the PC structure while tension is introduced into the PC steel stranded wire with
図2に示されるように、光ファイバ素線23のひずみを計測するためには、管理装置70は、計測器80Aを介して光ファイバ付PC鋼撚線1に接続される。計測器80Aとしては、例えばBOTDRを用いることができる。BOTDRは、ブリルアン散乱光により光ファイバ素線23のひずみ及び温度を計測するための計測器である。ブリルアン散乱光は、光ファイバ素線23に入射されたパルス光が光ファイバ素線23中を進む際に生じさせる各種散乱光のうちの一つである。ブリルアン散乱光は、各種散乱光のうち、ひずみ及び温度の変化に依存する散乱光である。
As shown in FIG. 2, in order to measure the strain of the
計測器80Aは、光信号発信部81Aと、分光部82Aと、検波部83Aと、光信号受信部84Aと、を有する。光信号発信部81Aは、光源及びパルス発生器を含む。光信号発信部81Aは、パルス光を発生させ、発生させたパルス光を光ファイバ素線23に入射させる。分光部82Aは、光ファイバ素線23において戻ってきたブリルアン散乱光を分光する。検波部83Aは、例えば光ヘテロダイン法により、分光部82Aで分光されたブリルアン散乱光を検波する。光信号受信部84Aは、検波されたブリルアン散乱光において生じた周波数シフトを計測する。計測器80Aは、例えば、横河電機製 AQ8603等を用いることができる。
The measuring
光ファイバ付PC鋼撚線1には、緊張力センサ76が接続されている。緊張力センサ76は、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入された緊張力を計測する。緊張力センサ76は、計測した緊張力に関する情報を管理装置70に入力する。
A
図3に示されるように、光ファイバ素線23の伝送ロスを計測するためには、管理装置70は、計測器80Bを介して光ファイバ付PC鋼撚線1に接続される。計測器80Bとしては、例えばOTDR(Optical Time Domain Reflectometer)を用いることができる。OTDRは、レーリー散乱光の強度に基づいて光ファイバ素線23の伝送ロスを計測するための計測器である。レーリー散乱光は、光ファイバ素線23に入射されたパルス光が光ファイバ素線23中を進む際に生じさせる各種散乱光のうちの一つである。レーリー散乱光は、各種散乱光のうち、入射光と同じ周波数を持ち、その光強度が光ファイバ素線23の各部分の損失に依存する散乱光である。
As shown in FIG. 3, in order to measure the transmission loss of the
計測器80Bは、光信号発信部81Bと、分光部82Bと、光信号受信部83Bと、を有する。光信号発信部81Bは、光源及びパルス発生器を含む。光信号発信部81Bは、パルス光を発生させ、発生させたパルス光を光ファイバ素線23に入射させる。分光部82Bは、光ファイバ素線23において戻ってきたレーリー散乱光を分光する。光信号受信部83Bは、分光されたレーリー散乱光の強度を計測する。計測器80Bでは、光源及びパルス発生器を含む光信号発信部81Bで発生させたパルス光を、光ファイバ素線23に入射させる。戻ってきたレーリー散乱光は分光部82Bで分光されて光信号受信部83Bで受光される。計測器80Bは、光信号受信部83Bで受光されたレーリー散乱光の強度を計測する。
The measuring
光ファイバ付PC鋼撚線1には、緊張力センサ76が接続されている。緊張力センサ76は、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入された緊張力を検出する。緊張力センサ76は、検出した緊張力に関する情報を管理装置70に入力する。なお、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用中においては、緊張力センサ76が省略されてもよい。
A
管理装置70は、少なくとも光ファイバ素線23の伝送ロスに基づいてPC鋼撚線3の異常を検知する。管理装置70は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory、及びRAM(Random Access Memory)によって構成されたコンピュータである。ROMには、管理装置70を制御するための制御プログラムが格納されている。CPUは、ROMに格納された制御プログラムに基づいて、管理装置70を制御する。RAMは、CPUがROMに格納された制御プログラムを実行する際のワークメモリとして機能する。
The
管理装置70は、機能的構成として、計測部71と、関係取得部72と、記憶部73と、異常検知部74と、表示部(報知部)75と、を有する。
The
計測部71は、計測器80Aの光信号受信部84Aで受光されたブリルアン散乱光の周波数シフトに基づいて光ファイバ素線23のひずみを計測する。計測部71は、計測器80Bの光信号受信部83Bで受光されたレーリー散乱光の強度に基づいて光ファイバ素線23の伝送ロスを計測する。伝送ロスは、例えば、光ファイバ素線23の所定位置におけるレーリー散乱光の強度と、光ファイバ素線23の所定位置とは異なる位置におけるレーリー散乱光の強度と、の差により求めることができる。計測部71は、緊張力センサ76により入力された緊張力に関する情報に基づいて、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入された緊張力を計測する。
The measuring
計測部71は、光ファイバ付PC鋼撚線1の施工中においては、計測器80A及び計測器80Bにより、光ファイバ付PC鋼撚線1に段階的に導入される緊張力に応じた光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスを計測する。また、計測部71は、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用前においては、計測器80Bにより、当該供用前における伝送ロスである基準伝送ロスを計測する。計測部71は、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用前において計測した基準伝送ロスを記憶部73に記憶させる。計測部71は、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用中(例えば定期点検時)においては、計測器80Bにより、当該供用中における伝送ロスである監視伝送ロスを計測する。
During construction of the PC steel stranded
計測部71は、光ファイバ素線23を伝搬する光の速さが一定であることを利用して、光ファイバ素線23に入射されたパルス光による散乱光が、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向におけるどの位置で発生したかを特定する。計測部71は、光ファイバ素線23にパルス光が入射されてから散乱光が戻ってくるまでの経過時間を計測することで、当該散乱光に対応する光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスが、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向におけるどの位置で生じているかを特定する。
The measuring
関係取得部72は、光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスの相関関係を取得する。関係取得部72は、例えば、計測器80Aを用いて計測部71で計測された光ファイバ素線23のひずみと、計測器80Bを用いて計測部71で計測された光ファイバ素線23の伝送ロスと、に基づいて、ひずみに対する伝送ロスの関係を取得する。関係取得部72は、例えば、光ファイバ付PC鋼撚線1の施工中において段階的に導入される緊張力ごとにひずみに対する伝送ロスの関係を取得することで、光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスの相関関係を取得する。関係取得部72は、取得したひずみ及び伝送ロスの相関関係を、記憶部73に記憶させる。
The
記憶部73は、光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスの相関関係を記憶する。また、記憶部73は、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用前において計測された基準伝送ロスを記憶する。記憶部73は、不揮発性の記憶領域を有する。記憶部73は、一例として、HDD(Hard Disk Drive)である。
The
異常検知部74は、ひずみと伝送ロスとの相関関係に基づいて光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知する。異常検知部74では、関係取得部72で取得した相関関係と、基準伝送ロスと、監視伝送ロスと、に基づいて光ファイバ素線23のひずみの変化を取得し、取得したひずみの変化に基づいてPC鋼撚線の異常を検知する。具体的には、異常検知部74は、記憶部73に記憶された相関関係を用いて、基準伝送ロスに対応する光ファイバ素線23のひずみである基準ひずみを取得する。異常検知部74は、記憶部73に記憶された相関関係を用いて、監視伝送ロスに対応する光ファイバ素線23のひずみである監視ひずみを取得する。異常検知部74は、例えば、監視ひずみの基準ひずみに対する変化が所定の基準値以上であるか否かを判定する。所定の基準値としては、固定の値であってもよいし、基準ひずみに対する所定の割合(例えば数%)の値であってもよい。
The
異常検知部74は、監視ひずみの基準ひずみに対する変化が所定の基準値以上であると判定した場合、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知する。異常検知部74は、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知した場合、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を表示部75に表示させる。
When the
表示部75は、異常検知部74により検知した光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を視覚的に報知する。表示部75は、例えば管理装置70に設けられたディスプレイ装置である。表示部75は、主に管理装置70を操作している管理者等に対して、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を文字及び画像等として表示する。光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報には、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がある旨の情報と、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がない旨の情報とが含まれる。
The
以上のように構成された管理装置70では、一例として、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置に対するひずみの関係が、図4に示されるように計測部71により取得され、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置に対する伝送ロスの関係が、図5に示されるように計測部71により取得される。また、計測部71で計測された緊張力ごとに対応付けられたひずみ及び伝送ロスの相関関係が、図6に示されるように関係取得部72により取得される。
In the
図4は、ブリルアン散乱光に基づくひずみを例示するグラフである。図5は、レーリー散乱光の強度を例示するグラフである。図6は、図4のひずみと図5の強度との相対関係を例示するグラフである。なお、図4〜図6では、T0〜T7の各状態における光ファイバ付PC鋼撚線1の緊張力は、各図間で互いに略等しくされている。より詳細には、図4〜図6において、T6は、光ファイバ付PC鋼撚線1に最大の緊張力が導入されている状態を示し、T1は、当該緊張力の約半分の緊張力が光ファイバ付PC鋼撚線1に導入されている状態を示す。T2〜T6は、T1及びT6の緊張力を略等分した緊張力が段階的に光ファイバ付PC鋼撚線1に導入されている状態を示す。T7は、T6の状態から光ファイバ付PC鋼撚線1を定着させた後の状態を示す。また、図4〜図6において、T0は、光ファイバ付PC鋼撚線1に緊張力が導入されていない状態を示す。
FIG. 4 is a graph illustrating strain based on Brillouin scattered light. FIG. 5 is a graph illustrating the intensity of Rayleigh scattered light. FIG. 6 is a graph illustrating the relative relationship between the strain of FIG. 4 and the strength of FIG. In FIG. 4 to FIG. 6, T 0 through T 7 tension of the optical fiber with PC steel twisted
図4〜図6の例では、実験用のPC構造物が用いられている。このPC構造物は、少なくとも位置P0から位置P1まで直線状に延びている。このPC構造物では、光ファイバ付PC鋼撚線1が、PC構造物の延在方向に沿って延在し、緊張力を導入された状態で位置P0及び位置P1において定着されている。位置P0から位置P1までの距離は、約5mである。
In the examples of FIGS. 4 to 6, an experimental PC structure is used. The PC structure extends linearly at least from position P 0 to position P 1 . In this PC structure, the PC steel stranded wire with
図4の横軸は、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置を示し、縦軸は、光ファイバ付PC鋼撚線1の各位置におけるひずみの量を示す。このひずみは、計測器80Aを用いて計測部71により計測されたものである。図4の例では、位置P0及び位置P1において光ファイバ付PC鋼撚線1を定着させる施工の際、光ファイバ付PC鋼撚線1には、例えば、ジャッキ(不図示)を用いて緊張力が段階的に導入される。そのため、導入された緊張力に応じたひずみが位置P0から位置P1までの区間において生じている(T1〜T6)。また、光ファイバ付PC鋼撚線1は、最大の緊張力が導入されるT6の状態から緊張力が緩和されたT7の状態で定着されるため、光ファイバ付PC鋼撚線1には、T6における緊張力よりも小さいひずみが生じている(T7)。
The horizontal axis of FIG. 4 shows the position in the extending direction of the PC steel stranded
図5の横軸は、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置を示し、縦軸は、光ファイバ付PC鋼撚線1の各位置におけるレーリー散乱光の強度を示す。この強度は、計測器80Bを用いて計測部71により計測されたものである。図5の例では、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入された緊張力に応じてレーリー散乱光の強度が低下(減衰)していることから、位置P0から位置P1までの区間において伝送ロスが生じている(T0〜T6)。また、光ファイバ付PC鋼撚線1は、最大の緊張力が導入されるT6の状態から緊張力が緩和されたT7の状態で定着されるため、T7の状態における光ファイバ付PC鋼撚線1には、T6における緊張力よりも小さい伝送ロスが生じている。
The horizontal axis of FIG. 5 shows the position in the extending direction of the PC steel stranded
これら図4及び図5に基づいて、位置P0と位置P1との中間点Pmにおける光ファイバ付PC鋼撚線1のひずみの量と、当該中間点Pmにおけるレーリー散乱光の強度と、を光ファイバ付PC鋼撚線1に導入された緊張力ごとにプロットすることにより、図6のグラフが得られる。図6の横軸は、光ファイバ付PC鋼撚線1のひずみの量を示し、縦軸は、レーリー散乱光の強度を示す。
Based on these FIGS. 4 and 5, the amount of distortion of the position P 0 and the position P 1 intermediate point with optical fiber PC steel twisted wire in P m between 1 and the intensity of Rayleigh scattered light at the intermediate point P m Is plotted for each tension introduced into the PC steel stranded
図6に示されるように、光ファイバ付PC鋼撚線1に緊張力が段階的に導入されるに従って(T1のプロットからT6のプロットに向かって)、光ファイバ素線23のひずみの量は増加する一方でレーリー散乱光の強度が低下(減衰)する傾向があるという現象が生じる。レーリー散乱光の強度の減衰度合いが光ファイバ素線23の伝送ロスを意味することから、光ファイバ素線23のひずみと、光ファイバ素線23の伝送ロスとの間には、相関関係が存在することが見出される。
As shown in FIG. 6, as the tension force is gradually introduced into the PC steel stranded wire with optical fiber 1 (from the plot of T 1 to the plot of T 6 ), the strain of the
図6の例では、光ファイバ付PC鋼撚線1がPC構造物に定着されるとき(例えば供用直前)の緊張力はT7であり、このときのレーリー散乱光の強度は、約42.2[dB]である。そして、図6の相関関係を用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用中にレーリー散乱光の強度を計測することで、光ファイバ付PC鋼撚線1の緊張力の低下を把握することができる。例えば、供用中に時間経過に伴い、計測されたレーリー散乱光の強度が増加した場合(すなわち、光ファイバ素線23の伝送ロスが減少した場合)、光ファイバ付PC鋼撚線1のひずみの量が減少したことが推定されることから、光ファイバ付PC鋼撚線1の緊張力が低下していることを把握することができる。
In the example of FIG. 6, the tension force when the PC steel stranded wire with
以上のように構成された管理装置70を用いて実行される管理方法の第1実施形態について、図7及び図8を参照して説明する。図7は、第1実施形態に係る管理方法の施工中における処理を例示するフローチャートである。図8は、第1実施形態に係る管理方法の供用直前及び供用中における処理を例示するフローチャートである。なお、上述のようにレーリー散乱光の強度の減衰度合いが伝送ロスを意味するため、以下では説明の容易化のために、「レーリー散乱光の強度」及び「レーリー散乱光の強度の計測」等を、単に「伝送ロス」及び「伝送ロスの計測」等という場合がある。
A first embodiment of a management method executed using the
本実施形態に係る管理方法では、光ファイバ付PC鋼撚線1の施工時において光ファイバ付PC鋼撚線1のひずみと伝送ロスとの相関関係を取得する。その後、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用中において、取得した相関関係を利用して光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知する。
In the management method which concerns on this embodiment, the correlation of the distortion | strain and transmission loss of PC steel twisted
具体的には、図7に示されるように、関係取得ステップ(ステップS10〜ステップS13)を実施する。始めに、PC構造物に設置された光ファイバ付PC鋼撚線1に緊張力が導入される前(緊張前)において、光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスを計測する(ステップS10)。ステップS10では、計測器80Aを用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置に対するひずみの関係を計測部71により計測する。ステップS10では、計測器80Bを用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置に対する伝送ロスの関係を計測部71により計測する。
Specifically, as shown in FIG. 7, a relationship acquisition step (steps S10 to S13) is performed. First, before the tensile force is introduced into the PC steel stranded
続いて、PC構造物に設置された光ファイバ付PC鋼撚線1に緊張力を導入する(ステップS11)。ステップS11では、例えばジャッキ(不図示)を用いて、緊張力を光ファイバ付PC鋼撚線1に段階的に導入する。このとき、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入された緊張力ごとに、光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスを計測する(ステップS12)。ステップS12では、計測器80Aを用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置に対するひずみの関係を計測部71により計測する。ステップS12では、計測器80Bを用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置に対する伝送ロスの関係を計測部71により計測する。
Subsequently, tension is introduced into the PC steel stranded wire with
続いて、関係取得部72により、光ファイバ素線23のひずみと伝送ロスとの相関関係を取得する(ステップS13)。ステップS13では、緊張力ごとに対応付けられたひずみ及び伝送ロスの相関関係を、関係取得部72により取得する。最後に、光ファイバ付PC鋼撚線1の定着を行う。これにより、光ファイバ付PC鋼撚線1の施工が完了され、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用が可能な状態となる。
Subsequently, the
次に、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用直前(供用前)及び供用中において、図8に示されるように、ロス計測ステップ(ステップS20〜ステップS22)と、異常検知ステップ(ステップS23〜ステップS26)と、報知ステップ(ステップS27)と、を実施する。より詳しくは、供用直前(供用前)においては、ロス計測ステップ(ステップS20、S21)を実施する。供用中においては、ロス計測ステップ、異常検知ステップ及び報知ステップ(ステップS22〜ステップS27)を定期的に実施する。
Next, immediately before (before service) and during service of the PC steel stranded wire with
まず、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用前における基準伝送ロスを計測する(ステップS20)。ステップS20では、計測器80Bを用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置に対する基準伝送ロスの関係を計測部71により計測する。その後、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用を開始する(ステップS21)。
First, the reference | standard transmission loss before service of the PC steel twisted
続いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用中における監視伝送ロスを計測する(ステップS22)。ステップS22では、計測器80Bを用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における位置に対する監視伝送ロスの関係を計測部71により計測する。
Subsequently, the monitoring transmission loss during use of the PC steel stranded wire with
続いて、上記ステップS13で取得した相関関係を用いて、異常検知部74により、基準伝送ロスから基準ひずみを取得し、監視伝送ロスから監視ひずみを取得する(ステップS23)。その後、基準ひずみに対する監視ひずみの変化量を取得する(ステップS24)。
Subsequently, using the correlation acquired in step S13, the
続いて、異常検知部74により、ひずみの変化量が所定の基準値以上であるか否かを判定する(ステップS25)。ひずみの変化量が所定の基準値以上であると異常検知部74により判定された場合(ステップS25:YES)、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常があるとして、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がある旨の情報を報知する(ステップS26)。ステップS26では、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がある旨の情報を表示部75に表示させる。なお、図示しないランプを点灯させることで、光ファイバ付PC鋼撚線1の管理者等に光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がある旨の情報を報知してもよい。また、図示しない通信機器等により管理者等の居所である管理室へ連絡することで、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がある旨の情報を管理者等に報知してもよい。また、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がある旨の情報を含む電子メールを管理者等に配信することで、当該情報をPC鋼撚線3の管理者等に報知してもよい。その後、一連の処理が終了される。
Subsequently, the
一方、ひずみの変化量が所定の基準値以上ではないと異常検知部74により判定された場合(ステップS25:NO)、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常はないとして、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を報知することなく、一連の処理が終了される。なお、この場合、表示部75により、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がない旨の情報を報知してもよい。
On the other hand, when the
以上説明したように、本実施形態に係る管理方法及び管理装置70では、ロス計測ステップにおいて、計測部71により伝送ロスを計測する。異常検知ステップにおいて、当該伝送ロス、及び、ひずみと伝送ロスとの相関関係に基づいて、異常検知部74で光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知する。これにより、計測部71により計測した伝送ロスに加えて、相関関係に基づいて光ファイバ付PC鋼撚線1のひずみを推定できる。この推定した光ファイバ付PC鋼撚線1のひずみに基づいて、異常検知ステップにおいて、異常検知部74により光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知できる。
As described above, in the management method and
この管理方法及び管理装置70では、関係取得ステップにおいて、関係取得部72によりひずみと伝送ロスとの相関関係を取得する。そして、異常検知ステップにおいて、異常検知部74により、相関関係に基づいて伝送ロスからひずみを取得し、取得したひずみに基づいて光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知する。このように、関係取得ステップにおいてひずみと伝送ロスとの相関関係を予め取得することで、取得した相関関係を異常検知ステップにおいて用いることができる。
In this management method and
この管理方法及び管理装置70では、関係取得ステップにおいて、関係取得部72により、光ファイバ付PC鋼撚線1へ導入される緊張力に応じた伝送ロスを、光ファイバ付PC鋼撚線1の施工中において計測することで、伝送ロスとPC鋼撚線のひずみとの相関関係を取得する。これにより、当該PC構造物固有の相関関係を取得できる。また、ロス計測ステップにおいて、計測部71により、基準伝送ロスと監視伝送ロスとを計測する。異常検知ステップにおいて、異常検知部74により、相関関係と基準伝送ロスと監視伝送ロスとに基づいてひずみの変化を取得し、取得したひずみの変化に基づいて光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知する。これにより、供用前を基準とした光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を精度良く検知できる。
In this management method and
この管理方法及び管理装置70では、異常検知ステップにおいて、異常検知部74により検知した光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を、報知ステップにおいて表示部75により報知する。これにより、検知した光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を容易に認識することができる。
In this management method and
次に、管理方法の第2実施形態について、図9を参照して説明する。図9は、第2実施形態に係る管理方法の供用直前及び供用中における処理を例示するフローチャートである。本実施形態に係る管理方法は、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用直前(供用前)にその処理が開始される。本実施形態に係る管理方法は、光ファイバ付PC鋼撚線1の施工時において相関関係を取得することなく、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用中において、光ファイバ付PC鋼撚線1の伝送ロスのみを利用して光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知する点で、第1実施形態に係る管理方法と異なる。
Next, a second embodiment of the management method will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart illustrating processing immediately before and during service of the management method according to the second embodiment. In the management method according to the present embodiment, the processing is started immediately before service of the PC steel stranded wire with optical fiber 1 (before service). The management method according to this embodiment does not acquire a correlation during construction of the PC steel stranded
図9に示されるように、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用直前(供用前)及び供用中において、ロス計測ステップ(ステップS30〜ステップS32)と、異常検知ステップ(ステップS33〜ステップS35)と、報知ステップ(ステップS36)と、を実施する。より詳しくは、供用直前(供用前)においては、ロス計測ステップ(ステップS30,S31)を実施する。供用中においては、ロス計測ステップ、異常検知ステップ及び報知ステップ(ステップS32〜ステップS36)を定期的に実施する。
As shown in FIG. 9, the loss measurement step (step S30 to step S32) and the abnormality detection step (step S33 to step S35) immediately before (before service) and during service of the PC steel stranded
まず、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用前における基準伝送ロスを計測する(ステップS30)。その後、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用を開始し(ステップS31)、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用中における監視伝送ロスを計測する(ステップS32)。これらロス計測ステップ(ステップS30〜ステップS32)は、第1実施形態に係る管理方法におけるロス計測ステップ(ステップS20,ステップS22)と同様である。
First, the reference | standard transmission loss before service of the PC steel twisted
続いて、異常検知部74により、基準伝送ロスに対する監視伝送ロスの変化量を取得する(ステップS33)。続いて、異常検知部74により、伝送ロスの変化量が所定の基準値以上であるか否かを判定する(ステップS34)。伝送ロスの変化量が所定の基準値以上であると異常検知部74により判定された場合(ステップS34:YES)、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常があるとして、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がある旨の情報を報知する(ステップS35)。このステップS35は、第1実施形態に係る管理方法における報知ステップ(ステップS35)と同様である。その後、一連の処理が終了される。
Subsequently, the change amount of the monitored transmission loss with respect to the reference transmission loss is acquired by the abnormality detection unit 74 (step S33). Subsequently, the
一方、伝送ロスの変化量が所定の基準値以上ではないと異常検知部74により判定された場合(ステップS34:NO)、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常はないとして、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を報知することなく、一連の処理が終了される。なお、この場合、表示部75により、光ファイバ付PC鋼撚線1に異常がない旨の情報を報知してもよい。
On the other hand, when the
ここで、光ファイバ素線23のひずみの量は増加する一方でレーリー散乱光の強度が低下(減衰)するという現象が生じる原理について、図10〜図13を参照しつつ説明する。図10は、ブリルアン散乱光に基づくひずみを例示する他のグラフである。図11は、レーリー散乱光の強度を例示する他のグラフである。図12は、図10のひずみと図11の強度との相対関係を例示するグラフである。図13は、図10のひずみと、図11の2点間での強度の差と、の関係を例示するグラフである。
Here, the principle of the phenomenon that the intensity of the Rayleigh scattered light decreases (decays) while the amount of distortion of the
図10〜図13の例では、約190mの光ファイバ付PC鋼撚線1を3本直列に接続したものがPC構造物に設置されている。このPC構造物は、少なくとも図10,11の横軸における位置0[m]から位置600[m]まで直線状に延びている。このPC構造物では、光ファイバ付PC鋼撚線1が、PC構造物の延在方向に沿って延在し、緊張力を導入された状態で定着されている。1本目の光ファイバ付PC鋼撚線1は、位置30[m]及び位置200[m]の一対の定着位置に設けられた定着部において定着されている。2本目の光ファイバ付PC鋼撚線1は、位置230[m]及び位置400[m]の一対の定着位置に設けられた定着部において定着されている。3本目の光ファイバ付PC鋼撚線1は、位置430[m]及び位置600[m]の一対の定着位置に設けられた定着部において定着されている。以下の説明では、1本目の光ファイバ付PC鋼撚線1における光ファイバ素線23のひずみを、単に「1本目の光ファイバ素線23のひずみ」ともいう。2本目の光ファイバ付PC鋼撚線1、及び、3本目の光ファイバ付PC鋼撚線1についても同様とする。
In the example of FIGS. 10 to 13, three PC steel stranded
図10〜図13の例では、図4〜6の例と同様に、このPC構造物に光ファイバ付PC鋼撚線1を設置する際、緊張力が段階的に導入されると共に、各緊張力における光ファイバ素線23のひずみ及び伝送ロスが計測されている。図中のT10〜T18の各状態における光ファイバ付PC鋼撚線1の緊張力は、各図間で互いに略等しくされている。具体的には、T10は、光ファイバ付PC鋼撚線1に緊張力が導入されていない状態を示す。T11は、光ファイバ付PC鋼撚線1に約5MPaの緊張力が導入された状態を示す。T12は、光ファイバ付PC鋼撚線1に約15MPaの緊張力が導入された状態を示す。T13は、光ファイバ付PC鋼撚線1に約20MPaの緊張力が導入された状態を示す。T14は、光ファイバ付PC鋼撚線1に約25MPaの緊張力が導入された状態を示す。T15は、光ファイバ付PC鋼撚線1に約30MPaの緊張力が導入された状態を示す。T16は、光ファイバ付PC鋼撚線1に約35MPaの緊張力が導入された状態を示す。T17は、光ファイバ付PC鋼撚線1に最大の緊張力である約40.7MPaの緊張力が導入された状態を示す。T18は、T17の状態から光ファイバ付PC鋼撚線1を定着させた後の状態を示す。
In the example of FIGS. 10 to 13, as in the examples of FIGS. 4 to 6, when the PC steel stranded wire with
図10の縦軸は、光ファイバ付PC鋼撚線1の各位置におけるひずみの量を示す。このひずみは、計測器80Aを用いて計測部71により計測されたものである。図10の例では、図4の例と同様、段階的に導入される緊張力に応じて、位置30[m]から位置600[m]までの区間において光ファイバ素線23のひずみが生じている。
The vertical axis | shaft of FIG. 10 shows the quantity of the distortion in each position of PC steel twisted
図11の縦軸は、光ファイバ付PC鋼撚線1の各位置におけるレーリー散乱光の強度を示す。この強度は、計測器80Bを用いて計測部71により計測されたものである。図11の例では、図5の例と同様、段階的に導入される緊張力に応じてレーリー散乱光の強度が低下(減衰)していることから、位置30[m]から位置600[m]までの区間において伝送ロスが生じている。
The vertical axis | shaft of FIG. 11 shows the intensity | strength of the Rayleigh scattered light in each position of PC steel twisted
これら図10及び図11に基づいて、位置30[m]における1本目の光ファイバ素線23のひずみの量に対するレーリー散乱光の強度と、位置230[m]における2本目の光ファイバ素線23のひずみの量に対するレーリー散乱光の強度と、位置430[m]における3本目の光ファイバ素線23のひずみの量に対するレーリー散乱光の強度とを、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入された緊張力ごとにプロットすることにより、図12のグラフが得られる。図12の横軸は、光ファイバ素線23のひずみの量を示し、縦軸は、レーリー散乱光の強度を示す。
Based on FIG. 10 and FIG. 11, the intensity of Rayleigh scattered light with respect to the amount of distortion of the first
図12に示されるように、光ファイバ付PC鋼撚線1に緊張力が段階的に導入されるに従って(T10のプロットからT18のプロットに向かって)、光ファイバ素線23のひずみの量は増加する一方でレーリー散乱光の強度が低下(減衰)する傾向があるという現象が、それぞれの光ファイバ付PC鋼撚線1において生じている。図4の例と同様、光ファイバ素線23のひずみと、光ファイバ素線23の伝送ロスとの間には、相関関係が存在することが見出される。
As shown in FIG. 12, in accordance with tension to the optical fiber with PC steel twisted
一方、上記図10及び図11に基づいて、一対の定着部の間(約170m)でのレーリー散乱光の強度の差(以下、単に「強度差」ともいう)を、1本目〜3本目の光ファイバ付PC鋼撚線1のそれぞれについて、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入された緊張力ごとにプロットすることにより、図13のグラフが得られる。図13の横軸は、光ファイバ素線23のひずみの量を示し、縦軸は、一対の定着部の間での強度差を示す。
On the other hand, based on FIG. 10 and FIG. 11, the difference in the intensity of Rayleigh scattered light (hereinafter also simply referred to as “intensity difference”) between the pair of fixing units (about 170 m) is shown as the first to third ones. The plot of FIG. 13 is obtained by plotting each of the PC steel stranded wire with
上記図12の例では、光ファイバ付PC鋼撚線1の所定の位置に着目した場合の、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入される緊張力に対するレーリー散乱光の強度の変化を示したのに対し、図13の例では、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向において一方の定着位置から他方の定着位置までの範囲に着目した場合の、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入される緊張力に対する強度差の変化を示している。
In the example of FIG. 12, the change in the intensity of the Rayleigh scattered light with respect to the tension introduced into the PC steel stranded
ここで、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向において一方の定着位置から他方の定着位置までの範囲に着目した場合、以下のような仮説が考えられる。すなわち、光ファイバ付PC鋼撚線1に導入される緊張力に応じて、光ファイバ素線23に影響を及ぼすような光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における変化(例えば光ファイバ付PC鋼撚線1の撚り目3aの間隔の変化)が生じ、この変化により光ファイバ素線23内の光の伝送が影響されるのではないか、という仮説である。このような仮説の下では、導入される緊張力に応じて一方の定着位置から他方の定着位置までの範囲において一定の規則性を有する強度差の変化が存在すると考えられ、図13において、光ファイバ素線23のひずみと強度差の間に相関関係が存在することとなると考えられる。
Here, when paying attention to the range from one fixing position to the other fixing position in the extending direction of the PC steel stranded wire with
しかしながら、図13においては、光ファイバ付PC鋼撚線1に緊張力が段階的に導入されたとしても(T10のプロットからT18のプロットに向かっても)、強度差における増加傾向又は減少傾向は特に存在せず、光ファイバ素線23のひずみと強度差の間に有意な相関関係は認められない。したがって、光ファイバ素線23のひずみと伝送ロスとの間の上記相関関係は、光ファイバ付PC鋼撚線1の延在方向における変化というよりも、主として定着位置において生じる光ファイバ素線23のひずみに起因するものであると考えられる。
However, in FIG. 13, (also towards the plot of T 10 for plotting T 18) even tension to PC steel twisted
以上説明したように、本実施形態に係る管理方法及び管理装置70では、ロス計測ステップにおいて、計測部71により伝送ロスを計測する。異常検知ステップにおいて、当該伝送ロスに基づいて、異常検知部74で光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知する。ここで、伝送ロスを計測するための計測器80Bは、ひずみを計測するための計測器80Aよりも簡易的なものである。よって、伝送ロスを計測する簡易的な計測器80Bが光ファイバ付PC鋼撚線1の管理に利用できるため、簡易的にPC構造物の光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知することが可能となる。
As described above, in the management method and
ところで、上述のように、光ファイバ素線23のひずみと伝送ロスとの間の相関関係が、定着位置において生じる光ファイバ素線23のひずみに起因するものであると考えられることから、例えば、光ファイバ付PC鋼撚線1が被定着部に楔により定着される定着部構造においては、光ファイバ付PC鋼撚線1が当該楔により圧迫されるという原理で、上述のような、光ファイバ素線23のひずみの量が増加する一方でレーリー散乱光の強度が低下(減衰)するという現象が発生し易いと予想される。
By the way, as mentioned above, since the correlation between the strain of the
そこで、上述した管理方法及び管理装置70は、以下のようなPC鋼撚線の定着部構造100により被定着部に定着されている光ファイバ付PC鋼撚線1を管理するために好適である。
Therefore, the management method and the
このPC鋼撚線の定着部構造100は、例えば、ダム及び斜面等において、岩盤R上に設けられた擁壁等の構造物である被定着部101を岩盤R側に押し付けて力学的な安定性を確保するためのグラウンドアンカー50に適用される。なお、グラウンドアンカー50を構成する複数のPC鋼撚線は、必ずしも全てが光ファイバ付PC鋼撚線1である必要はなく、一部のPC鋼撚線に光ファイバが取り付けられていなくてもよい。以下の説明では、「光ファイバ付PC鋼撚線1」及び「光ファイバが取り付けられていない一部のPC鋼撚線」をまとめて「PC鋼撚線1,3」と略記することがある。
This PC steel stranded fixing
図14は、図1の光ファイバ付PC鋼撚線を定着する定着部構造の一例の一部断面図である。図14に示されるように、グラウンドアンカー50は、岩盤R及び被定着部101に削孔された孔103の内部に設けられている。グラウンドアンカー50では、PC鋼撚線1,3の前端側が孔103に挿入されており、PC鋼撚線1,3の後端側が被定着面101aから後方に突出している。
FIG. 14 is a partial cross-sectional view of an example of a fixing unit structure for fixing the PC steel stranded wire with optical fiber of FIG. As shown in FIG. 14, the
グラウンドアンカー50は、PC鋼撚線の定着部構造100を含む頭部51と、アンカー自由長部52と、アンカー体長部55と、複数のPC鋼撚線と、を備える。頭部51は、被定着部101の被定着面101aにおける孔103の開口部に設けられている。頭部51は、PC鋼撚線の定着部構造100によってPC鋼撚線1,3の後端部を被定着部101に定着させる。頭部51では、PC鋼撚線1,3に所定の緊張力が加えられた後、その緊張力を保持するようにPC鋼撚線1,3の後端部が被定着部101に定着される。
The
アンカー自由長部52は、被定着面101aから前方側のグラウンドアンカー50においてPC鋼撚線1,3が定着されていない部分である。アンカー自由長部52では、頭部51とアンカー体長部55とを結ぶようにPC鋼撚線1,3が延在する。アンカー自由長部52は、被定着部101の孔103内に設けられた押え板53及び配列板54を有する。押え板53は、PC鋼撚線1,3が挿通され、被定着面101aと配列板54との間で孔103を密閉する。配列板54には、PC鋼撚線1,3が挿通されている。配列板54は、当該配列板54よりも後方においてPC鋼撚線1,3が互いに略平行となるようにPC鋼撚線1,3を整列させる。
The anchor free
アンカー自由長部52における孔103には、押え板53よりも前方側において充填材5が充填されている。アンカー体長部55における孔103には、アンカー自由長部52から連続して充填材5が充填されている。充填材5は、例えばセメントミルク及びモルタル等であり、PC鋼撚線1,3を孔103に定着させるために孔103に充填されて硬化される。
The
アンカー体長部55は、グラウンドアンカー50においてPC鋼撚線1,3の前端部を定着する部分である。アンカー体長部55は、アンカー自由長部52から連続して延在するPC鋼撚線1,3の前端部を定着するための耐荷体56を有する。耐荷体56は、PC鋼撚線1,3の前端部が配置され、例えばアルミ合金等の鋳造により形成される。
The anchor
PC鋼撚線の定着部構造100は、被定着部101の被定着面101aに当接すると共にPC鋼撚線1,3を挿通させるベース部11と、ベース部11の後方に設置されると共にPC鋼撚線1,3を挿通させるソケット部13と、ソケット部13のテーパ孔13aの内壁面13sとPC鋼撚線1,3との間に配置されるウェッジ部16と、を備える。
The PC steel stranded wire fixing
ベース部11は、PC鋼撚線1,3の緊張力を支持する支圧板である。ベース部11は、複数のPC鋼撚線1,3を挿通させる円形開口部11aを有する。ベース部11には、後述のキャップ部材14を取り付けるための複数のネジ穴が形成されている。ベース部11とソケット部13との間には、PC鋼撚線1,3を挿通させる貫通孔を有する円柱状のスペーサ部材12が介挿されている。スペーサ部材12の前面の直径は、円形開口部11aの直径よりも大径である。ソケット部13は、スペーサ部材12の後面に配置された円柱状の部材である。一例として、ソケット部13の前面の直径は、スペーサ部材12の後面の直径よりも小径である。
The
スペーサ部材12及びソケット部13は、キャップ部材14によって覆われている。キャップ部材14は、ハット形状を有し、ベース部11のネジ穴にボルトBが螺合して固定される。キャップ部材14とベース部11との間には、Oリング14cが配置され、キャップ部材14とベース部11とによって密閉空間が画成される。この密閉空間は、孔103における押え板53よりも後方側の空間を含む。この密閉空間には、防錆油15が充填される。防錆油15は、注入口14aを介して注入される。キャップ部材14の頂部には、密閉空間内の空気を排出する排気口14bが設けられている。
The
図15は、図14の定着部構造のソケット部及びウェッジ部の分解斜視図である。図15に示されるように、ソケット部13には、複数(ここでは4本)のPC鋼撚線1,3を挿通させるテーパ孔13aが形成されている。テーパ孔13aでは、その内壁面13sが前方に行くほど直径が小さくなるように形成された円錐面を成している。
FIG. 15 is an exploded perspective view of the socket portion and the wedge portion of the fixing portion structure shown in FIG. As shown in FIG. 15, the
ウェッジ部16は、テーパ孔13aの内壁面13sとPC鋼撚線1,3との間に後方から挿入された状態(以下、単に「挿入状態」ともいう)において楔として機能する。ウェッジ部16は、中心に貫通孔を有する円錐台(テーパ形状)のウェッジ体17を有する。ウェッジ体17の外壁面は、テーパ孔13aの内壁面13sに対応する円錐面である。ウェッジ体17の内壁面17dは、PC鋼撚線1,3の外周面に対応する円柱面であり、PC鋼撚線1,3の外周面に密着する。ウェッジ体17は、一例として、周方向に3分割して形成される3つのウェッジ片17a,17b,17cを有する。
The
ウェッジ片17a〜17cは、挿入状態において、PC鋼撚線1,3を周方向に囲むように等間隔に配置される。ウェッジ片17a〜17cの前端面17tは、ソケット部13の前面に略面一となる。ウェッジ片17a〜17cの後端は、ソケット部13の後面から後方に突出する。PC鋼撚線1,3の後端部は、ウェッジ片17a〜17cの後端面17uから更に後方に突出する。
The
このウェッジ体17は、ソケット部13のテーパ孔13aの内壁面13sとソケット部13に挿通されたPC鋼撚線1,3との間に、後方から挿入される。ウェッジ体17は、ソケット部13とPC鋼撚線1,3との間で楔として機能する。具体的には、挿入状態においては、ソケット部13のテーパ孔13aの内壁面13sとソケット部13に挿通されたPC鋼撚線1,3とを、ウェッジ体17がそれぞれ押圧する。PC鋼撚線1,3に所定の緊張力が加えられると、ウェッジ体17がPC鋼撚線1,3を更に強く押圧するため、PC鋼撚線1,3が強固に把持される。これにより、PC鋼撚線1,3が緊張力を支持可能に被定着部101に定着される。このとき、このウェッジ体17は、ウェッジ体17の内壁面17dによってPC鋼撚線1,3を径方向に強く圧迫する。
The
以上説明したように、管理装置70は、被定着部101に当接すると共に光ファイバ付PC鋼撚線1を挿通させるベース部11と、ベース部11の後方に設置されると共に光ファイバ付PC鋼撚線1を挿通させるソケット部13と、ソケット部13の内壁面13sと光ファイバ付PC鋼撚線1との間に後方から挿入されるウェッジ部16と、を備えるPC鋼撚線の定着部構造100により、被定着部101に定着されている光ファイバ付PC鋼撚線1に好適に適用することができる。これにより、挿入されたウェッジ部16により光ファイバ付PC鋼撚線1が圧迫されて生じる伝送ロスを利用して、簡易的にPC構造物の光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知することが可能となる。
As described above, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to the said embodiment, You may change in the range which does not change the summary described in each claim.
例えば、本発明は、上記実施形態のような7本のPC鋼素線4を有するPC鋼撚線3に適用する場合に限定されず、例えば19本撚りのPC鋼撚線、あるいは他のPC鋼撚線にも同様に適用することができる。また、光ファイバ付PC鋼撚線1には2本の光ファイバ部材20が取り付けられていたが、光ファイバ部材20の数はこれに限定されない。
For example, the present invention is not limited to the case where the present invention is applied to the PC steel stranded
上記実施形態では、PC構造物としてグラウンドアンカー50を例示したが、PC構造物は、プレストレストコンクリート等を用いた構造物であってもよい。また、光ファイバ付PC鋼撚線1の緊張力は、ポストテンション方式で導入されてもよいし、プレテンション方式で導入されてもよい。
In the said embodiment, although the
上記実施形態では、異常検知部74は、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知するために、光ファイバ付PC鋼撚線1の供用前の伝送ロスを基準として用いたが、これに限定されるものではない。具体的には、ロス計測ステップは、図8のステップS20及び図9のステップS30を含んでいたが、これらのステップを含んでいなくてもよい。この場合、図8においては、予め設計上あるいはシミュレーション等により求められたひずみ値(例えば固定値)を基準ひずみとして用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知してもよい。また、図9においては、予め設計上あるいはシミュレーション等により求められた伝送ロス値(例えば固定値)を基準伝送ロスとして用いて、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常を検知してもよい。
In the said embodiment, although the
上記実施形態では、相関関係は、光ファイバ付PC鋼撚線1の施工中において関係取得部72により予め取得されたものであったが、これに限定されるものではない。相関関係は、当該光ファイバ付PC鋼撚線1の施工とは別に、例えばシミュレーション等で取得されたものであってもよい。
In the said embodiment, although the correlation was previously acquired by the
上記実施形態では、報知部として、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を視覚的に報知する表示部75を用いたが、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を聴覚的に報知するブザー又はスピーカ等を用いてもよいし、光ファイバ付PC鋼撚線1の異常に関する情報を聴覚的に報知するブザー又はスピーカ等を用いてもよい。
In the said embodiment, although the
上記実施形態では、ソケット部13には、4つのテーパ孔13aが形成されていたが、テーパ孔13aの数はこれに限定されない。また、ウェッジ体17は、周方向に3分割して3つのウェッジ片に形成されていたが、ウェッジ体の分割数(1つのウェッジ体を構成するウェッジ片の個数)はこれに限定されない。
In the above embodiment, the four
1…光ファイバ付PC鋼撚線、3…PC鋼撚線、3a…撚り目、11…ベース部、13…ソケット部、16…ウェッジ部、20…光ファイバ部材(光ファイバ)、23…光ファイバ素線(光ファイバ)、70…管理装置、71…計測部、74…異常検知部、75…表示部(報知部)、100…定着部構造、101…被定着部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光ファイバに入射させた光の散乱光の伝送ロスを計測するロス計測ステップと、
前記ロス計測ステップで計測した伝送ロスに基づいて前記PC鋼撚線の異常を検知する異常検知ステップと、を備える、管理方法。 Management for managing a PC steel stranded wire with an optical fiber, including a PC steel stranded wire formed by twisting a plurality of PC steel strands, and an optical fiber installed along a twist line of the PC steel stranded wire A method,
A loss measurement step of measuring a transmission loss of scattered light of the light incident on the optical fiber;
An abnormality detection step of detecting an abnormality of the PC steel stranded wire based on the transmission loss measured in the loss measurement step.
前記異常検知ステップでは、前記関係取得ステップで取得した相関関係に基づいて前記伝送ロスからひずみを取得し、取得したひずみに基づいて前記PC鋼撚線の異常を検知する、請求項2記載の管理方法。 A relationship acquisition step of acquiring the correlation;
The management according to claim 2, wherein in the abnormality detection step, strain is acquired from the transmission loss based on the correlation acquired in the relationship acquisition step, and abnormality of the PC steel stranded wire is detected based on the acquired strain. Method.
前記ロス計測ステップでは、前記光ファイバ付PC鋼撚線の供用前における伝送ロスである基準伝送ロスと、前記光ファイバ付PC鋼撚線の供用中における伝送ロスである監視伝送ロスと、を計測し、
前記異常検知ステップでは、前記関係取得ステップで取得した相関関係と、前記基準伝送ロスと、前記監視伝送ロスと、に基づいてひずみの変化を取得し、取得したひずみの変化に基づいて前記PC鋼撚線の異常を検知する、請求項3記載の管理方法。 In the relation acquisition step, the transmission loss and the strain of the PC steel stranded wire are measured by measuring the transmission loss according to the tension force introduced into the PC steel stranded wire during the construction of the PC steel stranded wire with optical fiber. The correlation with
In the loss measurement step, a reference transmission loss that is a transmission loss before the use of the PC steel stranded wire with an optical fiber and a monitoring transmission loss that is a transmission loss during the use of the PC steel stranded wire with an optical fiber are measured. And
In the abnormality detection step, a strain change is obtained based on the correlation obtained in the relationship obtaining step, the reference transmission loss, and the monitoring transmission loss, and the PC steel is obtained based on the obtained strain change. The management method of Claim 3 which detects abnormality of a twisted wire.
前記光ファイバに入射させた光の散乱光の伝送ロスを計測する計測部と、
前記計測部で計測した伝送ロスに基づいて前記PC鋼撚線の異常を検知する異常検知部と、を備える、管理装置。 Management for managing a PC steel stranded wire with an optical fiber, including a PC steel stranded wire formed by twisting a plurality of PC steel strands, and an optical fiber installed along a twist line of the PC steel stranded wire A device,
A measurement unit for measuring a transmission loss of scattered light of light incident on the optical fiber;
A management apparatus comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the PC steel stranded wire based on the transmission loss measured by the measurement unit.
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