JP3756673B2 - 歪計測可能なコンクリートパイル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤強化に用いられるコンクリートパイル、その製造方法に関する。更に詳しくは、地盤中への打設後に生じる歪を計測可能なコンクリートパイル、その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、地盤中に打設された杭に生じる歪を測定するためには、杭と一体に、予め歪ゲージを取り付けておくことが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、歪ゲージによる歪の測定は、歪ゲージを取り付けた狭い範囲でしか行うことができない問題がある。従って、長尺物である杭全体に亙って歪を正確に計測するには、長さ方向に多数の歪ゲージを取り付ける必要がある。多数の歪ゲージの取り付けが必要となることは、単に歪ゲージの取り付けに要する手間が増大するだけでなく、杭外に引き出すリード線の数も増えてその配線及び接続に多大な手間を要することになる。また、微弱電流による測定であることから、防水や絶縁に要する手間も大きなものとなる。
【0004】
本発明は、このような従来の問題点にかんがみてなされたもので、地盤中に打ち込んだ後の杭の歪を(及び応力も)、広い範囲に亙って容易に測定できるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このために本発明は、少なくとも一端がコンクリートパイルの上部から引き出され、籠状鉄筋に螺旋状に巻き付けられて取り付けられた光ファイバーが、コンクリートパイルの断面内に埋設されて、コンクリートパイルに一体に取り付けられていることを特徴とする歪計測可能なコンクリートパイルを提供するものである。
【0006】
また、本発明は、光ファイバーを螺旋状に巻き付けて取り付けた籠状鉄筋を型枠内にセットすると共に、この光ファイバーの少なくとも一端をコンクリートパイルの上部となる側から型枠外に延出させた状態で、型枠にコンクリートを供給し、遠心成形によってコンクリートパイルを成形することを特徴とする歪計測可能なコンクリートパイルの製造方法を提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの第1の例を示す模式図、図2は第2の例を示す模式図、図3は第3の例を示す模式図である。
【0010】
図示されるように、本コンクリートパイル1は、一体に取り付けられた光ファイバー2を有するものとなっている。この本コンクリートパイル1の歪の計測は、後述するように、コンクリートパイル1の歪(主に圧縮歪)に伴って生じる光ファイバー2の歪を光学的に検知することによって行われる。従って、光ファイバー2を、図1に示されるように、コンクリートパイル1の長さ方向に直線的に取り付けておくと、光ファイバー2を取り付けた長さに亙る領域でコンクリートパイル1の歪を計測することができる。また、図1の場合、コンクリートパイル1の周方向については、光ファイバー2が取り付けられた1箇所のみの計測となるが、光ファイバー2を、図2及び図3に示されるように、螺旋状に取り付けると、コンクリートパイル1の長さ方向のみならず、コンクリートパイル1の全周方向における歪の状態も知ることができ、より正確な計測が可能となる。
【0011】
光ファイバー2は、図1及び図2に示されるように、コンクリートパイル1の上部から一端のみを外部に引き出しておいてもよいが、図3に示されるように、両端をコンクリートパイル1の上部から外部に引き出しておくこともできる。いずれを選択するかは、後述する歪の計測方法に応じて選択すればよい。尚、図1〜図3における3は、光ファイバー2を計測装置等に接続するためのコネクターである。
【0012】
図1〜図3においては、いずれも光ファイバー2がコンクリートパイル1内に埋設されることで一体に取り付けられているが、コンクリートパイル1の外面や内面に接着剤で接着することで一体に取り付けることもできる。しかし、光ファイバー2をコンクリートパイル1の内面に接着するのは手間がかかり、また光ファイバー2をコンクリートパイル1の外面に接着したのでは、コンクリートパイル1の運搬時や埋設時に光ファイバー2が損傷されやすいので、光ファイバー2はコンクリートパイル1の断面内に埋設一体化しておくことが好ましい。
【0013】
光ファイバー2を埋設一体化したコンクリートパイル1の製造は次のようにして行うことができる。
【0014】
まず、図4に示されるように、一端が端部金物4から延出した状態で、主筋5とフープ筋6とで構成された籠状鉄筋7に光ファイバー2を螺旋状に巻き付けて取り付ける。この光ファイバー2の巻き付けは、主筋5の周囲にフープ筋6を巻き付け固定するために用いる巻線機のような装置を用いて行うことができる。光ファイバー2を図1のような直線状に取り付ける場合には、籠状鉄筋6の長さ方向に沿って直線状に取り付ければよい。また、図3のように光ファイバー2の両端をコンクリートパイル1から引き出しておくためには、光ファイバー2を螺旋状に巻き付けた後、その他端を端部金物4側に戻して延出させておけばよい。
【0015】
光ファイバー2は、できるだけ弛みなく、安定した状態で籠状鉄筋6に取り付けておくことが好ましく、そのためには図5に示されるようなホルダー8を用いることが好ましい。図5(a)に示されるホルダー8は、半割管状の台部9と、この台部9に固定された保持管部10とからなるもので、台部9を主筋5に熔接し、保持管部10に光ファイバー2を通すことでこれを保持するものである。図5(b)に示されるホルダー8は、上記と同様の台部9と、この台部9の両側に取り付けられた2本一組の保持ピン11とからなるもので、やはり台部9を主筋5に熔接し、保持ピン11間に光ファイバー2を挟み込ませることでこれを保持するものである。
【0016】
上記のようにして光ファイバー2を取り付けた籠状鉄筋6を、コンクリートパイル1を遠心成形するための型枠にセットし、光ファイバー2の端部が型枠外に引き出された状態で型枠にコンクリートを供給して遠心成形することで、本コンクリートパイル1を製造することができる。このようにして製造されるコンクリートパイル1は、その断面内に一体に光ファイバー2が埋設されたものとなり、運搬や埋設時に光ファイバー2が損傷されにくいものとなる。
【0017】
本コンクリートパイル1の歪計測は、従来知られている光ファイバーの歪計測技術を用いて行うことができる。即ち、コンクリートパイル1の上部から引き出されている光ファイバー2の一端をコネクター3を介してOTDR(Optical time domain reflectmeter)装置に接続し、光パルスを入射して、光ファイバー2の途中から戻ってくる後方散乱光中のブリルアン散乱光の発生波長を測定する。このブルリアン散乱光は、光ファイバ2に加わる歪により、媒質固有のブルリアン周波数シフトが変化するため、これによって歪を計測することができる。また、光パルスを入射してから後方散乱光が戻ってくるまでの時間を測定することで、歪発生点までの距離を計測することができる。
【0018】
本コンクリートパイル1の歪計測は1本ずつ別々に行ってもよいが、図3に示されるような光ファイバー2の両端が引き出されたコンクリートパイル1を用いることによって、複数本について同時に計測することも可能である。即ち、図6に示されるように、複数本のコンクリートパイル1の光ファイバー2が直列されるよう、コンクリートパイル1間の光ファイバー2をコネクター3を介して接続し、この状態で上記光パルスの入射による計測を行えば、光ファイバー2を接続した複数本のコンクリートパイル1の歪発生状態を同時に計測することができ、支持される建物等の全体の荷重分布状況が判明する。
【0019】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した通りのものであり、地盤中に打設されたコンクリートパイル1について、一体に取り付けられている光ファイバー2を用いて歪を計測できるようにしたもので、光ファイバー2の取付位置に沿って歪を計測できるので、長尺な光ファイバー2を1本取り付けておくことで、コンクリートパイル1の長さ方向の広い範囲に亙って容易に歪を計測でき、更に光ファイバー2を螺旋状に取り付けておくことで、長さ方向と共に周方向にも正確な歪の計測を容易に行うことができる。コンクリートパイル1は、通常、建物の基礎構築に用いられるが、本発明によれば、建物構築後の地盤中のコンクリートパイル1がどのような状態にあるか、また地盤中のコンクリートパイル1にどのような負荷が加わっているかを容易に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの第1の例を示す模式図である。
【図2】本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの第2の例を示す模式図である。
【図3】本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの第3の例を示す模式図である。
【図4】本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの製造において、籠状鉄筋に光ファイバーを巻き付ける工程を示す斜視図である。
【図5】光ファイバーの籠状鉄筋への取り付けに用いるホルダーの例を示す斜視図である。
【図6】複数本の本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの歪計測を同時に行う方法の説明図である。
【符号の説明】
1 コンクリートパイル
2 光ファイバー
3 コネクター
4 端部金物
5 主筋
6 フープ筋
7 籠状鉄筋
8 ホルダー
9 台部
10 保持管部
11 保持ピン
Claims (2)
- 少なくとも一端がコンクリートパイルの上部から引き出され、籠状鉄筋に螺旋状に巻き付けられて取り付けられた光ファイバーが、コンクリートパイルの断面内に埋設されて、コンクリートパイルに一体に取り付けられていることを特徴とする歪計測可能なコンクリートパイル。
- 光ファイバーを螺旋状に巻き付けて取り付けた籠状鉄筋を型枠内にセットすると共に、この光ファイバーの少なくとも一端をコンクリートパイルの上部となる側から型枠外に延出させた状態で、型枠にコンクリートを供給し、遠心成形によってコンクリートパイルを成形することを特徴とする歪計測可能なコンクリートパイルの製造方法。
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