JP2018072126A - Monitoring system of bearing and method for monitoring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、支承のモニタリングシステム及びモニタリング方法に関し、特に、構造物を支持する支承の状態をモニタリングする支承のモニタリングシステム及びモニタリング方法に関する。 The present invention relates to a bearing monitoring system and a monitoring method, and more particularly, to a bearing monitoring system and a monitoring method for monitoring a state of a bearing supporting a structure.
例えば、河川や道路上には、交通路を連絡するための構造物である橋梁が架けられている。通常、橋梁は、交通路を形成する上部構造（主桁、床版等）と、上部構造を支持する下部構造（橋台、橋脚等）と、を備えており、上部構造は下部構造に支承を介して支持される。支承には、温度変化や荷重による上部構造物の変形に追随して変位するように構成されているものも存在している。 For example, on a river or road, a bridge that is a structure for connecting a traffic route is built. Usually, a bridge has an upper structure (main girder, floor slab, etc.) that forms a traffic path and a lower structure (abutment, pier, etc.) that supports the upper structure, and the upper structure supports the lower structure. Supported through. Some of the bearings are configured to be displaced following the deformation of the superstructure due to temperature change or load.
例えば、支承の下部と橋台との間にローラを介在させたローラ支承は、温度変化によって橋梁が伸縮した場合に、その伸縮に応じてスライドすることにより、上部構造における引張応力や圧縮応力の発生を抑制することができる。 For example, a roller bearing with a roller interposed between the lower part of the bearing and the abutment generates tensile and compressive stress in the superstructure by sliding according to the expansion and contraction when the bridge expands and contracts due to temperature changes. Can be suppressed.
また、支承の上沓と下沓とを回転可能にピン結合させたピン支承は、荷重により上部構造が撓んだ場合に、その撓みに応じてピンを中心に支承の上沓が回転することにより、上部構造における曲げ応力の発生を防止することができる。 In addition, when the upper structure of the pin bearing with the upper and lower ribs of the bearing rotatably coupled to each other is deflected by a load, the upper collar of the bearing rotates around the pin according to the deflection. Thus, the generation of bending stress in the upper structure can be prevented.
ところで、橋梁等の構造物は、通常、長期間に亘って使用されるものであり、その間に上述した支承の機能に不具合が発生すると、上部構造に過剰な応力が生じ、コンクリート床版のひび割れ等の損傷を引き起こすおそれがある。したがって、支承が適切に機能しているか否かを検査することは、極めて重要である。 By the way, a structure such as a bridge is usually used for a long period of time, and if a malfunction occurs in the above-mentioned support function during that period, excessive stress is generated in the superstructure, and the concrete slab is cracked. May cause damage. It is therefore very important to check whether the bearing is functioning properly.
従来から、支承の状態を検査する方法として、目視検査や打音検査等が行われているが、支承は高所に設置されていることが多く、また、人による官能検査であるため、安全かつ定量的に検査できる方法が希求されている。 Conventionally, visual inspections and hammering inspections have been performed as methods for inspecting the state of the bearings. However, since the bearings are often installed at high places and are human sensory inspections, they are safe. There is a need for a method capable of quantitative inspection.
そこで、カバーで密閉された支承の変位方向に沿って棒状体を装着し、この棒状体の一部をカバーの外に突出させておき、棒状体のカバーからの突出量を目視又は実測により検知する方法が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、棒状体の突出量から、支承を固定するボルトやナットのゆるみを検知することができる。 Therefore, a rod-shaped body is mounted along the displacement direction of the bearing sealed with the cover, and a part of this rod-shaped body is projected outside the cover, and the amount of protrusion of the rod-shaped body from the cover is detected visually or by actual measurement. A method has already been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this method, it is possible to detect the looseness of bolts and nuts that fix the support from the protruding amount of the rod-shaped body.
また、支承近傍の橋梁に発生する列車通過時の振動をレーザドップラー速度計等の非接触センサを用いて計測することにより、支承の状態を定量的に評価する方法も既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、支承の状態を橋梁の振動に基づいて定量的に把握することが可能である。 In addition, a method for quantitatively evaluating the state of a bearing has already been proposed by measuring the vibration at the time of passing a train generated on a bridge near the bearing using a non-contact sensor such as a laser Doppler velocimeter (for example, , See Patent Document 2). In this method, it is possible to quantitatively grasp the state of the support based on the vibration of the bridge.
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、支承に用いられるボルトやナットのゆるみを検知することができるものの、支承のスライド機能や回転機能の不具合を検知することはできない。また、この方法では、棒状体の突出量を作業員がその都度計測しなければならず、計測作業に時間及び労力を要し、長期間に亘る支承のモニタリングには不向きである。 However, although the method described in Patent Document 1 can detect loosening of bolts and nuts used in the bearing, it cannot detect a malfunction of the sliding function and the rotating function of the bearing. Further, in this method, the worker must measure the protruding amount of the rod-like body each time, which requires time and labor for the measurement work, and is not suitable for monitoring the support over a long period of time.
また、特許文献２に記載された方法では、列車通過時の橋梁の振動を計測して支承の状態を間接的に評価しており、支承の状態を直接検出して評価するものではない。したがって、評価結果が必ずしも支承の不具合を示しているとは限らない。また、この方法では、レーザドップラー速度計等の非接触センサを用いる必要があり、かかる非接触センサを橋脚等に固定したまま長期間放置することは、非接触センサの汚染、故障、盗難等の観点から好ましくない。 Moreover, in the method described in Patent Document 2, the vibration of the bridge at the time of passing the train is indirectly evaluated for the state of the bearing, and the state of the bearing is not directly detected and evaluated. Therefore, the evaluation result does not necessarily indicate a failure in support. In addition, this method requires the use of a non-contact sensor such as a laser Doppler velocimeter, and leaving such a non-contact sensor fixed for a long time on a pier or the like may cause contamination, failure, theft, etc. of the non-contact sensor. It is not preferable from the viewpoint.
本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、支承の状態を長期間に亘り安定してモニタリングすることができる、支承のモニタリングシステム及びモニタリング方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a support monitoring system and a monitoring method capable of stably monitoring the state of the support over a long period of time.
本発明によれば、構造物を支持する支承の状態をモニタリングするシステムであって、前記支承又は前記支承の近傍の前記構造物の歪を検出する歪検出器と、前記歪検出器により検出された前記歪に係る情報を取得する歪情報取得部と、を備え、前記歪に係る情報に基づいて前記支承の状態をモニタリングすることを特徴とする支承のモニタリングシステムが提供される。 According to the present invention, there is provided a system for monitoring a state of a support that supports a structure, the strain detector for detecting strain of the structure in the vicinity of the support or the support, and the strain detector. And a strain information acquisition unit that acquires information related to the strain, and the state of the support is monitored based on the information related to the strain.
前記歪検出器は、前記支承又は前記支承の近傍の前記構造物に配置されて前記歪を検出する光ファイバセンサであってもよい。 The strain detector may be an optical fiber sensor that is disposed on the support or the structure in the vicinity of the support and detects the strain.
また、前記支承は、ピン支承によるスライド機能とローラ支承による回転機能とを有するピンローラ支承であってもよい。 The bearing may be a pin roller bearing having a slide function by a pin bearing and a rotation function by a roller bearing.
さらに、前記ピンローラ支承は、フランジを介して前記構造物に固定される上沓を備え、前記歪検出器は、例えば、前記上沓のスライド方向の内側部、前記上沓のスライド方向の外側部、前記フランジのスライド方向の内側近傍の前記構造物のうち少なくとも一箇所に配置される。 Further, the pin roller support includes an upper collar fixed to the structure via a flange, and the strain detector includes, for example, an inner portion in the sliding direction of the upper collar, and an outer portion in the sliding direction of the upper collar. , At least one place among the structures near the inside in the sliding direction of the flange.
また、前記支承は、スライド機能及び回転機能を有する線支承であってもよい。 The bearing may be a line bearing having a slide function and a rotation function.
さらに、前記線支承は、前記構造物に固定される上沓を備え、前記歪検出器は、例えば、前記上沓のスライド方向の内側近傍の前記構造物に配置される。 Furthermore, the said line bearing is provided with the upper collar fixed to the said structure, and the said strain detector is arrange | positioned at the said structure of the inside vicinity of the sliding direction of the said upper collar, for example.
また、本発明によれば、構造物を支持する支承の状態をモニタリングする方法において、前記支承又は前記支承の近傍の前記構造物に歪検出器を配置し、前記歪検出器により検出された前記歪に係る情報を取得し、前記歪に係る情報に基づいて前記支承の状態をモニタリングすることを特徴とする支承のモニタリング方法が提供される。 According to the present invention, in the method for monitoring the state of the support that supports the structure, a strain detector is disposed on the support or the structure in the vicinity of the support, and the strain detector detects the position detected by the strain detector. There is provided a method for monitoring a bearing, characterized in that information relating to the distortion is acquired and the state of the bearing is monitored based on the information relating to the distortion.
上述した本発明に係る支承のモニタリングシステム及びモニタリング方法によれば、支承又は支承の近傍の構造物に歪検出器を配置し、当該部位に発生する歪を検出することにより、支承の状態を長期間に亘り安定してモニタリングすることができる。したがって、例えば、橋梁等の構造物における不具合の発生を事前に回避することが可能となる。 According to the above-described monitoring system and monitoring method for a bearing according to the present invention, a strain detector is placed on the bearing or a structure in the vicinity of the bearing, and the strain generated in the part is detected, thereby extending the state of the bearing. It is possible to monitor stably over a period of time. Therefore, for example, it is possible to avoid the occurrence of problems in structures such as bridges in advance.
以下、本発明の一実施形態について図１（Ａ）〜図７（Ｂ）を用いて説明する。ここで、図１は、橋梁の模式図であり、（Ａ）は二点支持の場合、（Ｂ）は三点支持の場合、を示している。図２は、図１に示した支承の部分拡大図であり、（Ａ）はピンローラ支承の場合、（Ｂ）は線支承の場合、を示している。図３は、本発明の一実施形態に係るモニタリングシステムのブロック図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (A) to 7 (B). Here, FIG. 1 is a schematic diagram of a bridge, where (A) shows the case of two-point support and (B) shows the case of three-point support. 2A and 2B are partial enlarged views of the bearing shown in FIG. 1. FIG. 2A shows a pin roller bearing and FIG. 2B shows a line bearing. FIG. 3 is a block diagram of a monitoring system according to an embodiment of the present invention.
本発明の一実施形態に係る支承１のモニタリングシステムは、図１（Ａ）〜図３に示したように、構造物２を支持する支承１の状態をモニタリングするシステムであって、支承１又は支承１の近傍の構造物２の歪を検出する歪検出器３と、歪検出器３により検出された歪に係る情報を取得する歪情報取得部４と、を備え、歪に係る情報に基づいて支承１の状態をモニタリングするように構成されている。 The monitoring system for the support 1 according to an embodiment of the present invention is a system for monitoring the state of the support 1 that supports the structure 2 as shown in FIGS. A strain detector 3 for detecting the strain of the structure 2 in the vicinity of the support 1; and a strain information acquisition unit 4 for acquiring information related to the strain detected by the strain detector 3, and based on the information related to the strain. It is configured to monitor the state of the support 1.
構造物２は、例えば、橋梁である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は橋梁を模式的に図示したものである。橋梁は、一般に、図１（Ａ）に示したように、橋軸方向に沿って長尺な主桁２１及び主桁２１の上面に設置されるコンクリート製の床版２２と、上部構造（主桁２１及び床版２２）を支持する一対の橋台２３と、を有している。また、図１（Ｂ）に示したように、一対の橋台２３の間に橋脚２４が配置される場合もある。 The structure 2 is, for example, a bridge. FIG. 1 (A) and FIG. 1 (B) schematically show a bridge. As shown in FIG. 1A, the bridge generally includes a main girder 21 that is long along the bridge axis direction, a concrete slab 22 installed on the upper surface of the main girder 21, and an upper structure (main And a pair of abutments 23 that support the beam 21 and the floor slab 22). In addition, as shown in FIG. 1B, the pier 24 may be disposed between the pair of abutments 23.
橋台２３及び橋脚２４の上には支承１が設置されており、上部構造（主桁２１及び床版２２）は支承１によって支持される。主桁２１は温度変化によって伸縮したり、床版２２上を走行する車両の重量によって撓んだりすることから、全ての支承１が主桁２１に固定されている場合には、上部構造に引張応力や圧縮応力及び曲げモーメントが生じる可能性がある。 A support 1 is installed on the abutment 23 and the pier 24, and the superstructure (the main girder 21 and the floor slab 22) is supported by the support 1. Since the main girder 21 expands and contracts due to temperature changes or bends due to the weight of the vehicle traveling on the floor slab 22, when all the supports 1 are fixed to the main girder 21, they are pulled to the superstructure. Stress, compressive stress and bending moment can occur.
そこで、主桁２１をスライド可能かつ回転可能に支持する機能性の支承１を用いることが多い。例えば、図１（Ａ）に示した橋梁では、図の右側の支承１に機能性の支承１を用い、図１（Ｂ）に示した橋梁では、橋台２３に配置された支承１に機能性の支承１を用いている。かかる機能性の支承１には、例えば、図２（Ａ）に示したピンローラ支承１１と、図２（Ｂ）に示した線支承１２とがある。 Therefore, the functional support 1 that supports the main girder 21 so as to be slidable and rotatable is often used. For example, in the bridge shown in FIG. 1 (A), the functional support 1 is used for the support 1 on the right side of the drawing, and in the bridge shown in FIG. 1 (B), the functionality of the support 1 arranged on the abutment 23 is used. The support 1 is used. Examples of such a functional support 1 include a pin roller support 11 shown in FIG. 2A and a line support 12 shown in FIG.
ピンローラ支承１１は、図２（Ａ）に示したように、三角柱形状の上沓１１１及び下沓１１２をピン１１３により結合したピン支承と、複数のローラ１１４からなるローラ支承とを組み合わせたものである。上沓１１１は、上部に配置されたフランジ１１５を介して主桁２１に固定される。また、下沓１１２は、下部に配置されたフランジ１１６及びローラ１１４を介して橋台２３に支持される。 As shown in FIG. 2 (A), the pin roller bearing 11 is a combination of a pin bearing in which a triangular prism-shaped upper collar 111 and lower collar 112 are coupled by a pin 113 and a roller bearing composed of a plurality of rollers 114. is there. The upper collar 111 is fixed to the main girder 21 via a flange 115 arranged at the upper part. Further, the lower rod 112 is supported by the abutment 23 via a flange 116 and a roller 114 arranged at the lower part.
ピンローラ支承１１は、例えば、主桁２１が温度変化の影響を受けて伸縮した場合、その伸縮に応じてローラ１１４上をスライドすることにより、上部構造物における引張応力や圧縮応力の発生を抑制する。また、荷重により主桁２１が撓んだ場合、その撓みに応じてピン１１３を中心として上沓１１１が回転することにより、上部構造物における曲げモーメントの発生を抑制する。 For example, when the main girder 21 expands and contracts under the influence of a temperature change, the pin roller support 11 suppresses generation of tensile stress and compressive stress in the upper structure by sliding on the roller 114 according to the expansion and contraction. . Further, when the main girder 21 is bent due to the load, the upper collar 111 is rotated around the pin 113 in accordance with the bending, thereby suppressing the generation of a bending moment in the upper structure.
線支承１２は、図２（Ｂ）に示したように、主桁２１に固定される板状の上沓１２１と、上沓１２１が載置されて線接触する円柱部１２２を有する下沓１２３とから構成されている。下沓１２３は、フランジ１２４を介して橋台２３に固定される。 As shown in FIG. 2 (B), the wire bearing 12 has a plate-like upper rod 121 fixed to the main girder 21 and a lower rod 123 having a cylindrical portion 122 on which the upper rod 121 is placed and in line contact. It consists of and. The lower rod 123 is fixed to the abutment 23 via the flange 124.
線支承１２は、主桁２１が伸縮した場合には、下沓１２３の円柱部１２２の上を上沓１２１がスライドし、主桁２１が撓んだ場合には、円柱部１２２と上沓１２１の接線を中心として上沓１２１が回転することとなる。かかる動作により、上部構造物における応力及びモーメントの発生が抑制される。 When the main girder 21 expands and contracts, the wire bearing 12 slides on the column part 122 of the lower girder 123, and when the main girder 21 bends, the line part 12 and the upper girder 121 The upper collar 121 rotates around the tangent line. By such an operation, generation of stress and moment in the superstructure is suppressed.
ところで、ピンローラ支承１１や線支承１２は、風雨や振動等に長期間晒されていると、錆や劣化により上述した機能が低下し、上部構造物に不適切な応力やモーメントが発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、ピンローラ支承１１や線支承１２又はこれらの支承１の近傍の構造物２に歪検出器３を配置して歪をモニタリングするように構成している。 By the way, if the pin roller bearing 11 and the wire bearing 12 are exposed to wind and rain, vibration, etc. for a long time, the above-mentioned functions may be reduced due to rust and deterioration, and inappropriate stress and moment may be generated in the upper structure. There is. Therefore, in this embodiment, the strain detector 3 is arranged on the pin roller support 11, the wire support 12, or the structure 2 in the vicinity of these supports 1 to monitor the strain.
支承１がピンローラ支承１１の場合、歪検出器３は、例えば、上沓１１１の橋軸方向（スライド方向）の内側部Ｐ、上沓１１１の橋軸方向（スライド方向）の外側部Ｑ、フランジ１１５の橋軸方向（スライド方向）の内側近傍の主桁２１の下部フランジＲのうち少なくとも一箇所に配置される。なお、図２（Ａ）では、説明の便宜上、内側部Ｐ、外側部Ｑ及び下部フランジＲの三箇所の全てに歪検出器３を配置した状態を図示している。 When the bearing 1 is the pin roller bearing 11, the strain detector 3 includes, for example, an inner portion P in the bridge shaft direction (sliding direction) of the upper rod 111, an outer portion Q in the bridge shaft direction (sliding direction) of the upper rod 111, and a flange. 115 is arranged at least in one of the lower flanges R of the main girder 21 in the vicinity of the inside in the bridge axis direction (sliding direction). In FIG. 2A, for convenience of explanation, a state in which the strain detectors 3 are arranged at all three locations of the inner portion P, the outer portion Q, and the lower flange R is illustrated.
支承１が線支承１２の場合、歪検出器３は、例えば、上沓１２１の橋軸方向（スライド方向）の内側近傍の主桁２１の下部フランジＳに配置される。 When the bearing 1 is the wire bearing 12, the strain detector 3 is disposed, for example, on the lower flange S of the main girder 21 in the vicinity of the inner side of the upper rod 121 in the bridge axis direction (sliding direction).
また、本実施形態に係る支承１のモニタリングシステムは、図３に示したように、支承１又は構造物２に配置される歪検出器３と、歪検出器３により検出された歪に係る情報を取得する歪情報取得部４と、歪情報取得部４により取得された情報を解析する情報処理部５と、を備えている。 Moreover, the monitoring system of the support 1 according to the present embodiment includes a strain detector 3 disposed on the support 1 or the structure 2 and information related to the strain detected by the strain detector 3, as shown in FIG. The distortion information acquisition unit 4 that acquires the information and the information processing unit 5 that analyzes the information acquired by the distortion information acquisition unit 4 are provided.
歪検出器３は、例えば、光ファイバの内部に屈折率が周期的に変化するブラッグ格子を形成した光ファイバセンサ（ＦＢＧセンサ）である。ブラッグ格子は、光ファイバが伸縮して格子間隔が変化した際、その間隔に応じた特定の波長の光のみを反射する。したがって、光ファイバセンサからの光の波長を計測することにより、支承１又は支承１の近傍に発生した歪を安定して検出することができる。 The strain detector 3 is, for example, an optical fiber sensor (FBG sensor) in which a Bragg grating whose refractive index changes periodically is formed inside the optical fiber. The Bragg grating reflects only light of a specific wavelength according to the interval when the optical fiber is expanded and contracted to change the lattice interval. Therefore, by measuring the wavelength of light from the optical fiber sensor, it is possible to stably detect the strain generated in the support 1 or in the vicinity of the support 1.
歪検出器３として光ファイバセンサを採用することにより、長期間に亘る使用に耐え得ることができ、温度補正も容易に行うことができる。なお、歪検出器３は、光ファイバセンサに限定されるものではなく、歪ゲージ等の他の検出器であってもよい。 By employing an optical fiber sensor as the strain detector 3, it can withstand long-term use and temperature correction can be easily performed. The strain detector 3 is not limited to an optical fiber sensor, and may be another detector such as a strain gauge.
歪情報取得部４は、バッテリ等の電源４１により駆動される。なお、電源４１は、商用電源であってもよい。歪情報取得部４は、所定の波長の光を出力する光源４２を有している。光源４２から出力された光は、サーキュレータ４３を介して歪検出器３に導入される。一方、歪検出器３のブラッグ格子により反射された光は、サーキュレータ４３を介して光電変換部４４に導入され、波長に応じた電気信号に変換される。 The strain information acquisition unit 4 is driven by a power source 41 such as a battery. The power supply 41 may be a commercial power supply. The strain information acquisition unit 4 has a light source 42 that outputs light of a predetermined wavelength. The light output from the light source 42 is introduced into the strain detector 3 via the circulator 43. On the other hand, the light reflected by the Bragg grating of the strain detector 3 is introduced into the photoelectric conversion unit 44 via the circulator 43 and converted into an electric signal corresponding to the wavelength.
電気信号としての歪情報は、送受信部４５により無線通信等によって情報処理部５に送信される。なお、歪情報取得部４は、支承１に装着された歪検出器３との接続作業を容易にするため、例えば、測定対象物である構造物２の近傍に配置することが好ましい。 Distortion information as an electrical signal is transmitted to the information processing unit 5 by wireless communication or the like by the transmission / reception unit 45. Note that the strain information acquisition unit 4 is preferably arranged, for example, in the vicinity of the structure 2 that is a measurement object in order to facilitate the connection work with the strain detector 3 attached to the support 1.
情報処理部５は、例えば、パーソナルコンピュータ（いわゆるパソコン）により構成することができる。情報処理部５は、歪情報取得部４と通信ができる範囲であれば、どのような場所に配置してもよい。なお、歪情報取得部４と情報処理部５との間の送受信は、無線通信に限られるものではなく、配線が容易な場合には有線通信であってもよい。 The information processing unit 5 can be constituted by, for example, a personal computer (so-called personal computer). The information processing unit 5 may be arranged in any place as long as it can communicate with the strain information acquisition unit 4. Note that transmission / reception between the strain information acquisition unit 4 and the information processing unit 5 is not limited to wireless communication, and may be wired communication when wiring is easy.
次に、支承１の状態を的確にモニタリングすることができる歪検出器３の配置場所について、支承１に所定の拘束条件を課し、温度条件を変えて応力解析を行った検証結果を図４（Ａ）〜図７（Ｂ）に基づいて説明する。なお、各図（Ａ）に示したコンター図において、正の値（色の薄い方）が引張応力を示し、負の値（色の濃い方）が圧縮応力を示している。 Next, with respect to the location of the strain detector 3 where the state of the support 1 can be accurately monitored, a predetermined constraint condition is imposed on the support 1 and the stress analysis is performed by changing the temperature condition. A description will be given based on (A) to FIG. In the contour diagram shown in each figure (A), a positive value (lighter color) indicates tensile stress, and a negative value (darker color) indicates compressive stress.
支承１の拘束条件については、スライド機能及び回転機能がともに正常である場合をＣａｓｅ１、スライド機能が拘束され回転機能が正常である場合をＣａｓｅ２、スライド機能が正常で回転機能が拘束されている場合をＣａｓｅ３、スライド機能及び回転機能がともに拘束されている場合をＣａｓｅ４、とした。ここで、機能が正常な場合を○、機能を拘束した場合を×で表現すれば、表１のように表示される。 Regarding the restraint condition of the support 1, Case 1 is when the slide function and the rotation function are both normal, Case 2 when the slide function is restrained and the rotation function is normal, and the slide function is normal and the rotation function is restrained. Case 3 and the case where both the slide function and the rotation function are restricted are referred to as Case 4. Here, when the function is normal, it is displayed as shown in Table 1, and when the function is constrained by x.
また、温度条件については、Ｃａｓｅ１〜４に対して、支承１のスライド機能又は回転機能を拘束した時点から、床版２２のみを１０℃上昇させた場合をＴ１とし、構造物２の床版２２及び主桁２１の温度を２０℃上昇させた場合を温度条件Ｔ２とした。 Moreover, about temperature conditions, when the sliding function or rotation function of the support 1 is restrained with respect to Cases 1 to 4, T 1 is the case where only the floor slab 22 is raised by 10 ° C., and the floor slab of the structure 2 22 and the temperature of the main girder 21 and the case was raised 20 ° C. and the temperature condition T 2.
図４は、ピンローラ支承の応力解析結果の説明図であり、（Ａ）はソリッドモデルの応力解析結果、（Ｂ）は上沓における応力解析結果、を示している。歪検出器３の配置場所は、図４（Ａ）に示したように、上沓１１１の橋軸方向（スライド方向）の内側部Ｐ及び上沓１１１の橋軸方向（スライド方向）の外側部Ｑである。なお、上沓１１１が複数のリブ（斜材）を備えている場合には、どのリブ（斜材）に歪検出器３を配置してもよいし、複数のリブ（斜材）にそれぞれ歪検出器３を配置するようにしてもよい。 4A and 4B are explanatory diagrams of the stress analysis result of the pin roller support. FIG. 4A shows the stress analysis result of the solid model, and FIG. 4B shows the stress analysis result of the upper eyelid. As shown in FIG. 4A, the strain detector 3 is disposed at the inner side P in the bridge axis direction (sliding direction) of the upper rod 111 and the outer side portion of the upper rod 111 in the bridge axis direction (sliding direction). Q. When the upper collar 111 includes a plurality of ribs (diagonal materials), the strain detector 3 may be disposed on any rib (diagonal material), and each of the ribs (diagonal materials) may be distorted. You may make it arrange | position the detector 3. FIG.
例えば、足場に近いリブ（斜材）に歪検出器３を配置した場合には、作業者の負担を軽減することができる。また、複数のリブ（斜材）に歪検出器３を配置した場合には、冗長的に支承１をモニタリングすることができ、支承１の機能低下をより迅速かつ正確に把握することができる。 For example, when the strain detector 3 is arranged on a rib (slanting material) close to the scaffold, the burden on the operator can be reduced. Further, when the strain detectors 3 are arranged on a plurality of ribs (diagonal materials), the support 1 can be monitored redundantly, and the function deterioration of the support 1 can be grasped more quickly and accurately.
図４（Ｂ）に示した応力解析結果は、表２に示した条件に基づいて解析したものである。すなわち、歪検出器３の配置場所（内側部Ｐ，外側部Ｑ）のそれぞれについて、拘束条件Ｃａｓｅ１〜４を課して、異なる温度条件Ｔ１，Ｔ２のもとで応力解析を行ったものである。 The stress analysis results shown in FIG. 4B are analyzed based on the conditions shown in Table 2. That is, what location (inside portion P, the outer portion Q) of the distortion detector 3 for each, imposes constraints Case1～4, was stress analysis under different temperature conditions T 1, T 2 It is.
図４（Ｂ）に示したように、Ｃａｓｅ１では、いずれの温度条件であっても内側部Ｐ及び外側部Ｑに応力がほとんど発生していない。また、Ｃａｓｅ２では、構造物２の温度が高い場合に大きな応力が発生している。また、Ｃａｓｅ３では、温度が低い場合に比較的小さな応力が発生している。また、Ｃａｓｅ４では、構造物２の温度が高い場合にＣａｓｅ２と同程度の大きな応力が発生している。また、構造物２の温度が低い場合であっても、Ｃａｓｅ３と同程度の大きな応力が発生している。 As shown in FIG. 4B, in Case 1, almost no stress is generated in the inner portion P and the outer portion Q under any temperature condition. In Case 2, a large stress is generated when the temperature of the structure 2 is high. In Case 3, a relatively small stress is generated when the temperature is low. Moreover, in Case 4, when the temperature of the structure 2 is high, the same large stress as Case 2 is generated. Even when the temperature of the structure 2 is low, a large stress similar to that of Case 3 is generated.
かかる応力解析結果によれば、支承１のスライド機能を拘束した場合かつ構造物２の温度が高い場合に、内側部Ｐ及び外側部Ｑに大きな応力が発生していることがわかる。すなわち、支承１の内側部Ｐ又は外側部Ｑの何れか一方又は両方に発生する歪をモニタリングすることにより、支承１のスライド機能が低下しているか否かを容易に判定することができる。 According to the stress analysis result, it can be seen that a large stress is generated in the inner portion P and the outer portion Q when the sliding function of the support 1 is constrained and the temperature of the structure 2 is high. That is, it is possible to easily determine whether or not the slide function of the support 1 is deteriorated by monitoring the distortion generated in one or both of the inner part P and the outer part Q of the support 1.
また、支承１の回転機能を拘束した場合かつ構造物２の温度が低い場合に、内側部Ｐ及び外側部Ｑに一定の応力が発生していることがわかる。すなわち、構造物２の温度が低い場合において、内側部Ｐ又は外側部Ｑの何れか一方又は両方に所定の閾値以上の応力が発生した場合には、支承１の回転機能が低下していると判定することができる。なお、閾値は、図４（Ｂ）によれば、例えば、±２０ＭＰａに設定することができる。 Further, it can be seen that when the rotational function of the support 1 is constrained and the temperature of the structure 2 is low, constant stress is generated in the inner portion P and the outer portion Q. That is, in the case where the temperature of the structure 2 is low, when a stress greater than or equal to a predetermined threshold is generated in either one or both of the inner part P and the outer part Q, the rotational function of the support 1 is degraded. Can be determined. The threshold value can be set to ± 20 MPa, for example, according to FIG. 4B.
図５は、ピンローラ支承の応力解析結果の説明図であり、（Ａ）はソリッドモデルの応力解析結果、（Ｂ）は上部フランジにおける応力解析結果、を示している。歪検出器３の配置場所は、図５（Ａ）に示したように、フランジ１１５の側面部である。ここでは、側面部のうち内側部を側面内側部Ｆ１とし、中央部を側面中央部Ｆ２としている。 5A and 5B are explanatory diagrams of the stress analysis result of the pin roller support. FIG. 5A shows the stress analysis result of the solid model, and FIG. 5B shows the stress analysis result of the upper flange. As shown in FIG. 5A, the strain detector 3 is disposed on the side surface of the flange 115. Here, the inner portion and the side surface inner portion F 1 of the side surface portion, and the central portion and the side surface center portion F 2.
図５（Ｂ）に示した応力解析結果は、表３に示した条件に基づいて解析したものである。すなわち、歪検出器３の配置場所（側面内側部Ｆ１，側面中央部Ｆ２）のそれぞれについて、拘束条件Ｃａｓｅ１〜４を課して、異なる温度条件Ｔ１，Ｔ２のもとで応力解析を行ったものである。 The stress analysis results shown in FIG. 5 (B) are analyzed based on the conditions shown in Table 3. That is, for each of the placement locations of the strain detector 3 (side surface inner portion F 1 , side surface center portion F 2 ), the constraint conditions Case 1 to 4 are imposed, and stress analysis is performed under different temperature conditions T 1 and T 2. It is what went.
図５（Ｂ）に示したように、Ｃａｓｅ１及びＣａｓｅ３では、いずれの温度条件であっても側面内側部Ｆ１及び側面中央部Ｆ２に応力がほとんど発生していない。また、Ｃａｓｅ２では、構造物２の温度が高い場合に比較的小さな応力が発生している。また、Ｃａｓｅ４では、構造物２の温度が高い場合にＣａｓｅ２と同程度の比較的小さな応力が発生している。 Figure as shown 5 (B), in Case1 and Case3, any stress on the side surface inner portion F 1 and the side surface center portion F 2 a temperature is hardly generated. In Case 2, a relatively small stress is generated when the temperature of the structure 2 is high. In Case 4, when the temperature of the structure 2 is high, a relatively small stress similar to Case 2 is generated.
かかる応力解析結果によれば、歪検出器３をフランジ１１５に配置した場合には、上沓１１１に配置した場合と比較して、計測される応力の数値が低く応答性に乏しいことから、フランジ１１５は、歪のモニタリングに適していないことが推察される。なお、かかる推察は、フランジ１１５に歪検出器３を配置することを排除するものではない。 According to the stress analysis result, when the strain detector 3 is disposed on the flange 115, the measured stress value is low and the response is poor compared to the case where the strain detector 3 is disposed on the upper collar 111. It is inferred that 115 is not suitable for strain monitoring. Such inference does not exclude the placement of the strain detector 3 on the flange 115.
図６は、ピンローラ支承の応力解析結果の説明図であり、（Ａ）は主桁のソリッドモデルの応力解析結果、（Ｂ）は主桁における応力解析結果、を示している。歪検出器３の配置場所は、図６（Ａ）に示したように、フランジ１１５の橋軸方向（スライド方向）の内側近傍の主桁２１の下部フランジＲである。ここでは、下部フランジＲの下面部をＲ１とし、下部フランジＲの上面部をＲ２としている。 6A and 6B are explanatory diagrams of the stress analysis result of the pin roller support, where FIG. 6A shows the stress analysis result of the main girder solid model, and FIG. 6B shows the stress analysis result of the main girder. As shown in FIG. 6A, the strain detector 3 is disposed at the lower flange R of the main girder 21 in the vicinity of the inside of the flange 115 in the bridge axis direction (sliding direction). Here, the lower surface of the lower flange R and R 1, are the upper surface of the lower flange R and R 2.
図６（Ｂ）に示した応力解析結果は、表４に示した条件に基づいて解析したものである。すなわち、歪検出器３の配置場所（下面部Ｒ１，上面部Ｒ２）のそれぞれについて、拘束条件Ｃａｓｅ１〜４を課して、異なる温度条件Ｔ１，Ｔ２のもとで応力解析を行ったものである。 The stress analysis results shown in FIG. 6B are analyzed based on the conditions shown in Table 4. That is, for each of the placement locations of the strain detector 3 (lower surface portion R 1 , upper surface portion R 2 ), stress analysis is performed under different temperature conditions T 1 , T 2 by imposing constraint conditions Case 1 to 4. It is a thing.
図６（Ｂ）に示したように、Ｃａｓｅ１及びＣａｓｅ３では、いずれの温度条件であっても下面部Ｒ１及び上面部Ｒ２に応力がほとんど発生していない。また、Ｃａｓｅ２では、構造物２の温度が高い場合に大きな応力が発生している。このとき、応力は、上面部Ｒ２よりも下面部Ｒ１の方が大きな数値を示している。また、Ｃａｓｅ４では、構造物２の温度が高い場合にＣａｓｅ２と同程度の大きな応力が発生している。 As shown in FIG. 6 (B), in Case1 and Case3, stress on the lower surface portion R 1 and the upper surface portion R 2 it is hardly generated even any temperature conditions. In Case 2, a large stress is generated when the temperature of the structure 2 is high. At this time, stress, better than the top surface portion R 2 of the lower surface portion R 1 indicates a large value. Moreover, in Case 4, when the temperature of the structure 2 is high, the same large stress as Case 2 is generated.
かかる応力解析結果によれば、支承１のスライド機能を拘束した場合かつ構造物２の温度が高い場合に、下面部Ｒ１及び上面部Ｒ２に大きな応力が発生していることがわかる。すなわち、構造物２（例えば、主桁２１の下部フランジＲ）の下面部Ｒ１又は上面部Ｒ２に発生する歪をモニタリングすることにより、支承１のスライド機能が低下しているか否かを容易に判定することができる。また、応答性を考慮すれば、歪検出器３は、上面部Ｒ２よりも下面部Ｒ１に配置することが好ましく、さらに、支承１により近い部分に配置することが好ましい。 According to the stress analysis results, when the temperature of the case and the structure 2 and detained sliding function of the bearing 1 is high, it can be seen that significant stress on the lower surface portion R 1 and the upper surface portion R 2 has occurred. In other words, the structure 2 (for example, the lower flange R main beam 21) by monitoring the distortion generated on the lower surface portion R 1 or the top surface portion R 2 of easily whether the slide function bearing 1 is reduced Can be determined. In consideration of responsiveness, the strain detector 3 is preferably disposed on the lower surface portion R 1 rather than the upper surface portion R 2, and more preferably disposed on a portion closer to the support 1.
図７は、線支承の応力解析の結果説明図であり、（Ａ）は主桁のソリッドモデルの応力解析結果、（Ｂ）は主桁における応力解析結果、を示している。歪検出器３の配置場所は、図７（Ａ）に示したように、上沓１２１の橋軸方向（スライド方向）の内側近傍の主桁２１の下部フランジＳである。ここでは、下部フランジＳの下面部をＳ１とし、下部フランジＳの上面部をＳ２としている。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the results of stress analysis of the wire bearing, where (A) shows the stress analysis results of the main girder solid model and (B) shows the stress analysis results of the main girder. As shown in FIG. 7A, the strain detector 3 is disposed at the lower flange S of the main girder 21 in the vicinity of the inner side of the bridge rod direction (sliding direction) of the upper rod 121. Here, the lower surface of the lower flange S and S 1, has a top surface portion of the lower flange S and S 2.
図７（Ｂ）に示した応力解析結果は、表５に示した条件に基づいて解析したものである。すなわち、歪検出器３の配置場所（下面部Ｓ１，上面部Ｓ２）のそれぞれについて、拘束条件Ｃａｓｅ１〜４を課して、異なる温度条件Ｔ１，Ｔ２のもとで応力解析を行ったものである。 The stress analysis results shown in FIG. 7B are analyzed based on the conditions shown in Table 5. That is, for each of the placement locations of the strain detector 3 (the lower surface portion S 1 and the upper surface portion S 2 ), the constraint conditions Case 1 to 4 are imposed, and the stress analysis is performed under different temperature conditions T 1 and T 2. It is a thing.
図７（Ｂ）に示したように、Ｃａｓｅ１及びＣａｓｅ３では、いずれの温度条件であっても下面部Ｓ１及び上面部Ｓ２に応力がほとんど発生していない。また、Ｃａｓｅ２では、構造物２の温度が高い場合に大きな応力が発生している。このとき、応力は、上面部Ｓ２よりも下面部Ｓ１の方が大きな数値を示している。また、Ｃａｓｅ４では、構造物２の温度が高い場合にＣａｓｅ２と同程度の大きな応力が発生している。 As shown in FIG. 7 (B), in Case1 and Case3, stress on the lower surface portion S 1 and the upper surface portion S 2 it is hardly generated even any temperature conditions. In Case 2, a large stress is generated when the temperature of the structure 2 is high. At this time, stress, better than the upper surface portion S 2 of the lower surface portion S 1 is shows large numbers. Moreover, in Case 4, when the temperature of the structure 2 is high, the same large stress as Case 2 is generated.
かかる応力解析結果によれば、支承１が線支承の場合であっても、支承１のスライド機能を拘束した場合かつ構造物２の温度が高い場合に、下面部Ｓ１及び上面部Ｓ２に大きな応力が発生していることがわかる。 According to this stress analysis result, even when the support 1 is a wire support, when the sliding function of the support 1 is constrained and the temperature of the structure 2 is high, the lower surface portion S 1 and the upper surface portion S 2 It can be seen that large stress is generated.
すなわち、支承１が線支承の場合には、構造物２（例えば、主桁２１の下部フランジＳ）の下面部Ｓ１又は上面部Ｓ２に発生する歪をモニタリングすることにより、支承１のスライド機能が低下しているか否かを容易に判定することができる。また、応答性を考慮すれば、歪検出器３は、上面部Ｓ２よりも下面部Ｓ１に配置することが好ましく、さらに、支承１により近い部分に配置することが好ましい。 That is, when the bearing 1 is a line bearing the structure 2 (for example, the lower flange S of the main girder 21) by monitoring the distortion generated on the lower surface portion S 1 or the top surface portion S 2 of the bearing 1 the sliding It can be easily determined whether or not the function is deteriorated. Further, in consideration of responsiveness, the strain detector 3 is preferably disposed on the lower surface portion S 1 rather than the upper surface portion S 2, and more preferably on a portion closer to the support 1.
上述した本実施形態に係る支承１のモニタリングシステム及びモニタリング方法によれば、支承１又は支承１の近傍の構造物２に歪検出器３を配置し、当該部位に発生する歪を検出することにより、支承１の状態を長期間に亘り安定してモニタリングすることができる。したがって、例えば、橋梁等の構造物２における不具合の発生を事前に回避することが可能となる。 According to the monitoring system and the monitoring method of the support 1 according to the above-described embodiment, the strain detector 3 is arranged on the support 1 or the structure 2 in the vicinity of the support 1 and the strain generated in the part is detected. The state of the support 1 can be monitored stably over a long period of time. Therefore, for example, it is possible to avoid in advance occurrence of problems in the structure 2 such as a bridge.
本発明は、上述した実施形態に限定されず、例えば、構造物２に使用されている機能性の支承１の全てに歪検出器３を配置してモニタリングしてもよいし、任意に選択した支承１に歪検出器３を配置してモニタリングしてもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the strain detector 3 may be arranged and monitored on all of the functional supports 1 used in the structure 2 or may be arbitrarily selected. Of course, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, such as monitoring by placing the strain detector 3 on the support 1.
１ 支承
２ 構造物
３ 歪検出器
４ 歪情報取得部
５ 情報処理部
１１ ピンローラ支承
１２ 線支承
２１ 主桁
２２ 床版
２３ 橋台
２４ 橋脚
４１ 電源
４２ 光源
４３ サーキュレータ
４４ 光電変換部
４５ 送受信部
１１１ 上沓
１１２ 下沓
１１３ ピン
１１４ ローラ
１１５，１１６ フランジ
１２１ 上沓
１２２ 円柱部
１２３ 下沓
１２４ フランジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support 2 Structure 3 Strain detector 4 Strain information acquisition part 5 Information processing part 11 Pin roller support 12 Line support 21 Main girder 22 Floor girder 23 Abutment 24 Abutment 41 Power source 42 Light source 43 Circulator 44 Photoelectric conversion part 45 Transmission / reception part 111 Upper arm 112 Lower bar 113 Pin 114 Roller 115, 116 Flange 121 Upper bar 122 Cylindrical part 123 Lower bar 124 Flange
Claims (7)
前記支承又は前記支承の近傍の前記構造物の歪を検出する歪検出器と、
前記歪検出器により検出された前記歪に係る情報を取得する歪情報取得部と、を備え、
前記歪に係る情報に基づいて前記支承の状態をモニタリングする、
ことを特徴とする支承のモニタリングシステム。 A system for monitoring the state of a bearing supporting a structure,
A strain detector for detecting strain of the structure in the vicinity of the bearing or the bearing;
A strain information acquisition unit that acquires information related to the strain detected by the strain detector,
Monitoring the state of the bearing based on the information relating to the strain;
A monitoring system for bearings.
前記支承又は前記支承の近傍の前記構造物に歪検出器を配置し、前記歪検出器により検出された前記歪に係る情報を取得し、前記歪に係る情報に基づいて前記支承の状態をモニタリングする、ことを特徴とする支承のモニタリング方法。
In a method for monitoring the state of a bearing supporting a structure,
A strain detector is disposed on the support or the structure in the vicinity of the support, information on the strain detected by the strain detector is acquired, and the state of the support is monitored based on the information on the strain A monitoring method for bearings, characterized by
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