JP3942463B2 - Reinforced concrete stress measurement system for reinforced concrete structures - Google Patents

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広明 手塚
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卓慈 岡本
黄順 羅
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物における鉄筋の現有応力を測定するシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート柱部分(鉄筋コンクリート構造物)1には、図13に示すように、各階毎に設置される鉄筋コンクリート造梁4が接続されている。この鉄筋コンクリート造梁4は、引張応力に対向できるように常法に従って鉄筋5,6を配筋し、次いで型枠を設置してその内部にコンクリートを打設して形成されている。なお、鉄筋コンクリート造梁4で配筋される鉄筋5,6は、一般的に、その長手方向に配置される複数の梁主筋5とこれらの梁主筋5を内包するように横断方向に配筋された複数のせん断補強筋(スターラップ)6とを密かに組んで構成されている。
【0003】
ところで、既設の鉄筋コンクリート構造物の劣化度合を鉄筋の応力を検査することで把握することが行われている。従来の応力測定方法として、例えば、測定箇所のコンクリート部分をはつり、露出した鉄筋を部分的にヤスリ等で平滑に削り、歪みゲージを設置した後、発生した歪みを測定して応力を求めていた。
【0004】
また、従来鉄筋応力を測定する鉄筋計が知られており、この従来の鉄筋計は、図13に示すように、鉄筋計7の両端を鉄筋5に溶接し、新設の鉄筋コンクリート構造物の施工の際に、埋め込んでおき、適宜応力を検出するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の応力測定方法において、歪みゲージを用いる方法では、鉄筋を部分的にヤスリ等で平滑に削らねばならず、鉄筋を傷つけ鉄筋の強度を弱めてしまうといった問題があった。
【0006】
一方、鉄筋計を用いる方法では、鉄筋を切断して鉄筋計を設置する必要があり、新設の鉄筋コンクリート構造物に用いることができても、既設の鉄筋コンクリート構造物には用いることができない。また、予め埋め込まれた鉄筋計が故障した場合、鉄筋を切断しなければならず、結果的に交換できない。
【0007】
また、既設コンクリート構造物において、歪みゲージを用いて鉄筋応力を測定する場合、その測定値は、ゲージ設置後の増分であり、現有応力を測定することはできないという問題がある。
【0008】
更に、従来の鉄筋計は高価であり、鉄筋を切断して鉄筋計を設置する施工方法も手間がかかることから、コストアップになる。
【0009】
以上から本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、既設、新設を問わず、鉄筋に損傷を与えることなく、安価で容易に鉄筋の応力を測定できる鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、本発明の鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システムは、筒状に成形され、測定する鉄筋コンクリート構造物の鉄筋をその中空部に挿嵌する中空部材と、前記中空部材の内側周囲に巻回した2次コイルと、前記中空部材の外側周囲に巻回した1次コイルと、前記鉄筋の温度を検出する温度計とを備えた応力測定センサを用いて、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力を測定するシステムであって、前記応力測定センサを前記測定する鉄筋に設置する前に、前記測定する鉄筋と同種のキャリブレーション用鉄筋を前記応力測定センサに挿嵌し、前記1次コイルにパルス電流を加えることで前記2次コイルを介して得られた誘導電流値と、前記温度計で検出した温度とを用いてキャリブレーションし変換式を求める変換式算出手段と、前記測定する鉄筋に設置された前記応力測定センサを用いて、前記1次コイルに加えられたパルス電流により前記2次コイルを介して誘導電流値を検出すると共に、前記温度計で温度を検出する検出手段と、前記検出された誘導電流値及び温度を前記変換式を用いて演算することで前記鉄筋の現有応力を求める応力演算手段と、を有することを特徴とする。
【0011】
この構成において、応力測定センサは、設置する際、鉄筋を部分的にヤスリ等で平滑に削ったり、鉄筋を切断する必要がない。また、その設置も、鉄筋に挿嵌した中空部材の内側及び外側にコイルを巻回するだけである。従って、本発明はセンサ設置の際に鉄筋の強度を弱めてしまうことはない。また、センサの構造は簡単で安価なので、既設、新設を問わず、設置作業や交換作業も容易である。
【0012】
〈本発明における付加的構成〉
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システムは、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素に更に以下のような構成を付加した場合であっても成立する。
【0013】
すなわち、本発明において、既設の鉄筋コンクリート構造物の鉄筋に前記応力測定センサを設置する際には、測定対象となる前記鉄筋の周囲のコンクリート部分をはつり出す手順と、前記応力測定センサを前記測定する鉄筋に設置する手順と、前記はつり出し位置にコンクリートを埋めて前記既設の鉄筋コンクリート構造物を復旧する手順とを有するものも含まれる。
【0014】
この構成によれば、既設の鉄筋コンクリート構造物に鉄筋を傷つけることなく応力測定センサを設置することができる。
【0015】
また、本発明において、前記中空部材は、2つ割りにした筒形状である構成のものも含まれる。この構成によれば、応力測定センサを設置する施工が一層容易になる。
【0016】
更に、本発明において、前記変換式は、前記誘導電流から得られる透磁率と前記測定する鉄筋の温度と前記鉄筋にかかる応力との関係式である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態にかかる鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システムを図面に基づき説明する。
【0018】
[応力測定センサの説明]
まず、本発明の一実施の形態にかかる応力測定センサを説明する。
応力測定センサ11は、図6及び図7に示すように、測定する鉄筋(例えば、鉄筋コンクリート造梁4の梁主筋)5をその中空部に挿嵌する中空部材12と、中空部材12の内側周囲に巻回した2次コイル13と、中空部材12の外側周囲に巻回した1次コイル14と、鉄筋5の温度を測定する温度計15とを備えている。
【0019】
中空部材12は、図7において円筒形状のものとして説明しているが、円筒形に限定されるものではなく、筒状のものであればよい。また、中空部材12は、当初、2つ割りのものを用いて、鉄筋5を挿嵌状に成形する。なお、中空部材12は、長期耐久性を有する材質のものが好ましく、例えばポリウレタン系樹脂を固めて成形する。
【0020】
一次コイル14は、パルス電流を印加する入力部16と信号線を介して接続している。この入力部16はパルス電流を供給する電源部19と接続している。
【0021】
また、二次コイル13は、印加された一次コイル14のパルス電流より得られた誘導電流値を出力する出力部18と信号線を介して接続している。この出力部18は演算部20と接続している。
【0022】
更に、温度計15は、例えばサーミスタ温度計であり、検出温度を出力する出力部17と接続している。この出力部17は演算部20と接続している。
【0023】
演算部20は、コンピュータ構成の装置であり、出力部17,18からの誘導電流値及び検出温度である検出値を用いてキャリブレーションのための変換式を求める(変換式算出手段)と共に、変換式を用いて出力部17,18からの誘導電流値及び検出温度を演算し、鉄筋5の現有応力を求める(応力演算手段)。
【0024】
なお、演算部20は、記録部21を有している。この記録部21は、前記変換式算出手段にてキャリブレーション用鉄筋毎に求められた変換式を記憶する変換式記憶領域21aと、前記応力演算手段にて鉄筋毎に求められた応力を記録する応力記憶領域21bを有している。
【0025】
また、この応力測定センサ11は、鉄筋等鋼材の透磁率が応力の変化に敏感であることを利用したElasto-Magnetic(EM)センサである。
【0026】
[応力測定センサ設置手順の説明]
次に、本発明の応力測定センサ設置手順を図1に基づき説明する。なお、既設のコンクリート構造物内の鉄筋に応力測定センサを設置する場合で説明する。
【0027】
まず、既設のコンクリート構造物の測定位置を選定する(ステップ101)。次に、測定位置において鉄筋探査機等を用いて構造物内の鉄筋の位置を確認する(ステップ102)。この確認作業は、図2に示すように、2方向(例えば、平面方向及び正面方向)より行う。この鉄筋の位置確認によりはつり位置が決定される。
【0028】
はつり出し作業(ステップ103)は、図3に示すように、鉄筋5を避けて4箇所の小径穴8a〜8dを穿設すると共に、格子形に4本のカッター溝9a〜9dを明けてからはつり出しを行い(図4及び図5のはつり箇所10参照)、測定する鉄筋5を露出する。
【0029】
次に、はつり出し作業(ステップ103)と並行して、測定する鉄筋の形状寸法と設置状況を考慮して応力測定センサ11を設計し(ステップ201)、材料を調達し(ステップ202)、作成する(ステップ203)。また、この作業と並行してキャリブレーション用の同種の鉄筋を準備する(ステップ104)。なお、この時点での応力測定センサ11作成は、キャリブレーション用の仮作成である。
【0030】
[キャリブレーションの説明]
次に、この実施の形態のキャリブレーションの作業(ステップ204)を説明する。
【0031】
応力測定センサ11のキャリブレーション作業は、センサ固有係数の検定(ステップ211)、ワーキング・ポイントの策定(ステップ212)、応力と透磁率の関係係数の検定(ステップ213)、温度と透磁率の関係係数の検定(ステップ214)、の順で行われる。
【0032】
センサ固有係数の検定(ステップ211)は、作成された応力測定センサ11の予電圧に対する出力特性を検定するものである。このステップにおいて、応力測定センサ11を無磁界環境とし、1次コイル14に電圧を与え、その時の2次コイル13の出力データ(誘導電流値)を測定する。そして、この時の電圧値(ΔV)と誘導電流値の関係により、応力測定センサ11の出力係数を決定する。
【0033】
ワーキング・ポイントの策定(ステップ212)は、測定素線(即ち、測定する鉄筋と同一種類で荷重も一定である鉄筋)の磁界発生時における出力特性が最適となる測定ポイント(範囲)を調査する。このステップにおいて、測定ポイント(範囲)を変化させた時の透磁率を測定する。次に、測定ポイント(範囲)をずらして測定を繰り返す。図9は、ステップ212の手順により得られて測定値を縦軸:透磁率、横軸:出力電圧のグラフに表したものである。図9において、電圧が低い位置では透磁率の変化率が大きく、電圧が高い位置では透磁率の変化率が小さいことがわかる。そこで、出力特性が最適となるワーキング・ポイントを電圧が高くも低くもない中間位置Mに決定する。
【0034】
応力と透磁率の関係係数の検定(ステップ213)は、恒温状況下(温度一定)での応力(与荷重)と出力値(透磁率)を測定することで測定素線(鉄筋)の特性を検出する。このステップにおいて、一定段階毎に荷重を与え、出力値(透磁率)を計測する。また、恒温状態を変えて(例えば、−40°C、−20°C、0°C、20°C、40°C毎に)各温度毎に荷重と出力値の関係を計測する。図10は、ステップ213の手順により得られて測定値を縦軸:透磁率、横軸:応力のグラフに表したものである。そして、これら出力関係(図10のグラフ)より応力と透磁率の関係係数を決定する。
【0035】
温度と透磁率の関係係数の検定(ステップ214)は、応力一定下での温度と出力値(透磁率)を測定することで、測定素線の特性を検出する。このステップにおいて、一定段階毎に温度を変化させて、出力値(透磁率)を計測する。また、応力状態を変えて、温度変化に対する出力値の関係を計測する。図11は、ステップ214の手順により得られて測定値を縦軸:透磁率、横軸:温度のグラフに表したものである。そして、これら出力関係(図11のグラフ)より温度と透磁率の関係係数を決定する。
【0036】
図12は図10の測定値のグラフと図11の測定値のグラフを合わせて立体的に表したものであり、図12により透磁率(H)と温度(T)と引張応力(σ)との関係が明らかとなる。そして、この透磁率(H)と温度(T)と引張応力(σ)との関係は、
μ(σ,Tc,H)=μ(0,0)+g(σ,Tc
例えば、近似式として
μ(σ,Tc,H)=μ(0,0)+m1σ+m2σ2+α1c
なお、μ(0,0)、m1、m2、α1は定数である。
で表すことができる。従って、キャリブレーションの作業は測定素線(鉄筋)毎の定数を求めることで、変換式
σ=f(μ,Tc
を得ることができる(変換式算出手段:図8のステップ205参照)。
【0037】
次に、図1において、ステップ203にて仮作成した応力測定センサ11を測定する鉄筋5に設置し(ステップ105)、応力測定センサ11の信号線を養生する(ステップ106)。そして、応力測定センサ11の動作確認作業(ステップ107)を行う。即ち、応力測定センサ11が正常に作動し、演算部20により前述の変換式に基づく応力演算ができるか否かチェックする。
【0038】
この動作確認作業では、図8に示すように、鉄筋5の温度計15にて測定し(ステップ401)、検出値(温度)を記録部21に記録する(ステップ402)。また、1次コイル14にパルス電流を加えて(ステップ501)、2次コイル13を介して誘導電流を求め記録部21に記憶する(ステップ502)。
【0039】
次に、求めた誘導電流から、演算部20は磁束、磁束密度を求めて(ステップ503)、透磁率を演算する(ステップ504)。
【0040】
そして、演算部20はステップ402で記録した温度とステップ504で求めた透磁率を前述の変換式に代入して演算処理し(ステップ505)、応力を算出する(ステップ506)。
【0041】
以上、動作確認作業が終了すれば、はつり出し位置にコンクリートを打って復旧作業を行い(ステップ108)、応力測定センサ11の設置を完了する(ステップ109)。
【0042】
上述の実施の形態では、既設のコンクリート構造物内の鉄筋に応力測定センサを設置する場合で説明したが、新設のコンクリート構造物内の鉄筋に応力測定センサを設置する場合も同様である。すなわち、新設の場合は、図1におけるステップ102(計測対象物探査)とステップ103(はつり出し作業)が不要となり、次ぎのステップ104からステップ109までの手順に基づき行われる。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、応力測定センサは、設置する際、鉄筋を部分的にヤスリ等で平滑に削ったり、鉄筋を切断する必要がない。また、その設置も、鉄筋に挿嵌した中空部材の内側及び外側にコイルを巻回するだけである。従って、本発明はセンサ設置の際に鉄筋の強度を弱めてしまうことはない。また、センサの構造は簡単で安価なので、既設、新設を問わず、設置作業や交換作業も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システムの測定手順を示すフローチャートである。
【図2】鉄筋コンクリート造梁のはつり位置の示す、斜視図である。
【図3】鉄筋コンクリート造梁のはつり位置の平面図である。
【図4】鉄筋コンクリート造梁のはつり後の平面図である。
【図5】鉄筋コンクリート造梁のはつり後の正面図である。
【図6】本発明に係る鉄筋現有応力測定システムのブロック図である。
【図7】鉄筋に装着した応力測定センサの外形図であり、図7(a)は正面断面図を示し、図7(b)は側面一部断面図を示す。
【図8】応力測定センサを用いた測定手順のフローチャートである。
【図9】磁気特性図であり、透磁率と出力電圧との関係を示す。
【図10】磁気特性図であり、透磁率と応力との関係を示す。
【図11】磁気特性図であり、透磁率と温度との関係を示す。
【図12】磁気特性図であり、透磁率Hと温度Tと引張応力σとの関係を示す。
【図13】従来の鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定方法の説明図である。
【符号の説明】
1…柱部分
4…鉄筋コンクリート造梁
5…梁主筋
6…スターラップ
11…応力測定センサ
12…中空部材
13…2次コイル
14…1次コイル
15…温度計
20…演算部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a system for measuring the existing stress of a reinforcing bar in a reinforced concrete structure.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 13, a reinforced concrete beam 4 installed on each floor is connected to the reinforced concrete column portion (reinforced concrete structure) 1. This reinforced concrete beam 4 is formed by arranging reinforcing bars 5 and 6 according to a conventional method so as to be able to face tensile stress, and then installing a formwork and placing concrete in the inside. In general, the reinforcing bars 5 and 6 arranged by the reinforced concrete beam 4 are arranged in a transverse direction so as to include a plurality of beam main bars 5 arranged in the longitudinal direction and these beam main bars 5. A plurality of shear reinforcement bars (stirrups) 6 are secretly assembled.
[0003]
By the way, it is performed to grasp the deterioration degree of an existing reinforced concrete structure by inspecting the stress of the reinforcing bar. As a conventional stress measurement method, for example, the concrete portion of the measurement location is hung, the exposed rebar is partially smoothed with a file or the like, a strain gauge is installed, and the generated strain is measured to determine the stress. .
[0004]
Further, there is a known reinforcing bar measuring instrument for measuring the stress of a reinforcing bar. As shown in FIG. 13, this conventional reinforcing bar is welded at both ends of a reinforcing bar 7 to a reinforcing bar 5 to construct a new reinforced concrete structure. At this time, it is embedded and the stress is detected appropriately.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional stress measurement method, the method using a strain gauge has a problem that the reinforcing bar has to be partially smoothed with a file or the like, which damages the reinforcing bar and weakens the strength of the reinforcing bar.
[0006]
On the other hand, in the method using a reinforcing bar meter, it is necessary to cut the reinforcing bar and install the reinforcing bar meter, and even if it can be used for a newly-installed reinforced concrete structure, it cannot be used for an existing reinforced concrete structure. Moreover, when the reinforcing bar embedded beforehand breaks down, the reinforcing bar must be cut and consequently cannot be replaced.
[0007]
In addition, when measuring a reinforcing bar stress using a strain gauge in an existing concrete structure, there is a problem that the measured value is an increment after the gauge is installed and the existing stress cannot be measured.
[0008]
Furthermore, the conventional reinforcing bar meter is expensive, and the construction method of cutting the reinforcing bar and installing the reinforcing bar meter also takes time, which increases the cost.
[0009]
As described above, the present invention has been made to solve the above-described problems. Regardless of existing or new construction, the present invention provides a reinforcing bar for a reinforced concrete structure that can easily and easily measure the stress of the reinforcing bar without damaging the reinforcing bar. It is to provide a stress measurement system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the present reinforced concrete structure reinforced concrete stress measurement system of the present invention is formed into a cylindrical shape, a hollow member in which a reinforced concrete structure to be measured is inserted into a hollow portion thereof, and wound around the inside of the hollow member. A stress measurement sensor comprising a secondary coil, a primary coil wound around the outside of the hollow member, and a thermometer for detecting the temperature of the reinforcing bar, and measuring the existing stress of the reinforcing bar in the reinforced concrete structure Before installing the stress measurement sensor on the rebar to be measured, a calibration rebar of the same type as the rebar to be measured is inserted into the stress measurement sensor, and a pulse current is applied to the primary coil. In addition, a conversion equation calculation is performed by using the induced current value obtained through the secondary coil and the temperature detected by the thermometer to obtain a conversion equation. Means and the stress measuring sensor installed on the reinforcing bar to be measured, and an induced current value is detected via the secondary coil by a pulse current applied to the primary coil, and the temperature is measured by the thermometer. And a stress calculation means for calculating a current stress of the reinforcing bar by calculating the detected induced current value and temperature using the conversion formula.
[0011]
In this configuration, when installing the stress measurement sensor, it is not necessary to cut the reinforcing bar partly with a file or the like or to cut the reinforcing bar. Moreover, the installation also only winds a coil in the inner side and the outer side of the hollow member inserted in the reinforcing bar. Therefore, the present invention does not weaken the strength of the reinforcing bars when installing the sensor. In addition, since the sensor structure is simple and inexpensive, it can be easily installed and replaced regardless of whether the sensor is installed or newly installed.
[0012]
<Additional configuration in the present invention>
The reinforced concrete stress measurement system for a reinforced concrete structure according to the present invention is composed of the above-described essential components, but can be established even when the following components are further added to the components.
[0013]
That is, in the present invention, when the stress measurement sensor is installed on a reinforcing bar of an existing reinforced concrete structure, a procedure for lifting a concrete portion around the reinforcing bar to be measured and the stress measuring sensor are measured. What has a procedure which installs in a reinforcing bar, and the above-mentioned procedure which embeds concrete in a protruding position and restores the above-mentioned existing reinforced concrete structure is also included.
[0014]
According to this configuration, the stress measurement sensor can be installed without damaging the reinforcing bars in the existing reinforced concrete structure.
[0015]
Further, in the present invention, the hollow member includes a configuration in which the hollow member has a cylindrical shape divided into two. According to this configuration, construction for installing the stress measurement sensor is further facilitated.
[0016]
Furthermore, in the present invention, the conversion formula is a relational expression of the magnetic permeability obtained from the induced current, the temperature of the reinforcing bar to be measured, and the stress applied to the reinforcing bar.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a reinforced concrete stress measurement system for a reinforced concrete structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
[Explanation of stress measurement sensor]
First, a stress measurement sensor according to an embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 6 and 7, the stress measurement sensor 11 includes a hollow member 12 in which a reinforcing bar (for example, a beam main reinforcing bar of a reinforced concrete beam 4) 5 to be measured is inserted into a hollow portion thereof, and an inner periphery of the hollow member 12. Are provided with a secondary coil 13 wound around, a primary coil 14 wound around the outside of the hollow member 12, and a thermometer 15 for measuring the temperature of the reinforcing bar 5.
[0019]
Although the hollow member 12 is described as a cylindrical shape in FIG. 7, the hollow member 12 is not limited to a cylindrical shape, and may be a cylindrical shape. In addition, the hollow member 12 is initially formed by splitting the reinforcing bar 5 into an insertion shape using a split member. The hollow member 12 is preferably made of a material having long-term durability. For example, the hollow member 12 is formed by solidifying a polyurethane resin.
[0020]
The primary coil 14 is connected to an input unit 16 that applies a pulse current via a signal line. The input unit 16 is connected to a power supply unit 19 that supplies a pulse current.
[0021]
The secondary coil 13 is connected to an output unit 18 that outputs an induced current value obtained from the pulse current of the applied primary coil 14 via a signal line. The output unit 18 is connected to the calculation unit 20.
[0022]
Furthermore, the thermometer 15 is a thermistor thermometer, for example, and is connected to the output unit 17 that outputs the detected temperature. The output unit 17 is connected to the calculation unit 20.
[0023]
The arithmetic unit 20 is a computer-configured device, and uses the induced current value from the output units 17 and 18 and the detected value that is the detected temperature to obtain a conversion equation for calibration (conversion equation calculating means) and conversion An induced current value and a detected temperature from the output units 17 and 18 are calculated using an equation, and the current stress of the reinforcing bar 5 is obtained (stress calculating means).
[0024]
The arithmetic unit 20 has a recording unit 21. The recording unit 21 records the conversion formula storage area 21a for storing the conversion formula obtained for each calibration reinforcing bar by the conversion formula calculation means, and the stress obtained for each reinforcing bar by the stress calculation means. It has a stress memory area 21b.
[0025]
The stress measurement sensor 11 is an Elasto-Magnetic (EM) sensor that utilizes the fact that the permeability of a steel material such as a reinforcing bar is sensitive to changes in stress.
[0026]
[Explanation of stress measurement sensor installation procedure]
Next, the stress measurement sensor installation procedure of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, it demonstrates by the case where a stress measurement sensor is installed in the reinforcing bar in the existing concrete structure.
[0027]
First, the measurement position of the existing concrete structure is selected (step 101). Next, the position of the reinforcing bar in the structure is confirmed using a reinforcing bar probe or the like at the measurement position (step 102). This confirmation work is performed from two directions (for example, a plane direction and a front direction) as shown in FIG. The suspension position is determined by checking the position of the reinforcing bar.
[0028]
As shown in FIG. 3, the projecting operation (step 103) is performed after making four small-diameter holes 8a to 8d avoiding the reinforcing bar 5 and opening the four cutter grooves 9a to 9d in a lattice shape. Lifting out is performed (see the hanging portion 10 in FIGS. 4 and 5) to expose the reinforcing bar 5 to be measured.
[0029]
Next, in parallel with the lifting operation (step 103), the stress measurement sensor 11 is designed in consideration of the shape and installation status of the reinforcing bar to be measured (step 201), the material is procured (step 202) and created. (Step 203). In parallel with this work, the same type of reinforcing bars for calibration are prepared (step 104). The creation of the stress measurement sensor 11 at this time is a provisional creation for calibration.
[0030]
[Description of calibration]
Next, the calibration operation (step 204) of this embodiment will be described.
[0031]
The calibration work of the stress measurement sensor 11 includes the verification of the sensor intrinsic coefficient (step 211), the creation of the working point (step 212), the verification of the relation coefficient between the stress and the permeability (step 213), and the relationship between the temperature and the permeability. The test is performed in the order of the coefficient test (step 214).
[0032]
The sensor intrinsic coefficient test (step 211) is to test the output characteristics of the created stress measurement sensor 11 with respect to the prevoltage. In this step, the stress measurement sensor 11 is set in a magnetic field-free environment, a voltage is applied to the primary coil 14, and output data (inductive current value) of the secondary coil 13 at that time is measured. The output coefficient of the stress measurement sensor 11 is determined based on the relationship between the voltage value (ΔV) and the induced current value at this time.
[0033]
In the creation of the working point (step 212), the measurement point (range) in which the output characteristics at the time of magnetic field generation of the measurement wire (that is, the same type of reinforcing bar to be measured and the load is constant) is optimized is investigated. . In this step, the magnetic permeability when the measurement point (range) is changed is measured. Next, the measurement point (range) is shifted and the measurement is repeated. FIG. 9 shows the measurement values obtained by the procedure of step 212 in a graph of vertical axis: permeability and horizontal axis: output voltage. In FIG. 9, it can be seen that the rate of change of magnetic permeability is large at a position where the voltage is low, and the rate of change of magnetic permeability is small at the position where the voltage is high. Therefore, the working point at which the output characteristics are optimal is determined as an intermediate position M where the voltage is neither high nor low.
[0034]
The test of the relation coefficient between stress and permeability (step 213) is to measure the stress (load) and output value (permeability) under constant temperature conditions (constant temperature) to measure the characteristics of the measurement strand (rebar). To detect. In this step, a load is applied at every fixed stage, and an output value (magnetic permeability) is measured. Further, the relationship between the load and the output value is measured for each temperature by changing the constant temperature state (for example, every -40 ° C, -20 ° C, 0 ° C, 20 ° C, 40 ° C). FIG. 10 shows the measurement values obtained by the procedure of step 213 in a graph of vertical axis: permeability and horizontal axis: stress. Then, the relationship coefficient between stress and magnetic permeability is determined from these output relationships (graph of FIG. 10).
[0035]
In the test of the relation coefficient between temperature and magnetic permeability (step 214), the characteristics of the measurement strand are detected by measuring the temperature and the output value (magnetic permeability) under a constant stress. In this step, the output value (permeability) is measured by changing the temperature at every fixed stage. Further, the stress state is changed, and the relationship of the output value with respect to the temperature change is measured. FIG. 11 shows the measurement values obtained by the procedure of step 214 in a graph of vertical axis: permeability and horizontal axis: temperature. And the relationship coefficient of temperature and magnetic permeability is determined from these output relationships (graph of FIG. 11).
[0036]
FIG. 12 is a three-dimensional representation of the measured value graph of FIG. 10 and the measured value graph of FIG. 11. FIG. 12 shows the permeability (H), temperature (T), tensile stress (σ), and The relationship becomes clear. And the relationship between this magnetic permeability (H), temperature (T) and tensile stress (σ) is:
μ (σ, T c , H) = μ (0, 0) + g (σ, T c )
For example, as an approximate expression, μ (σ, T c , H) = μ (0, 0) + m 1 σ + m 2 σ 2 + α 1 T c
Note that μ (0,0), m 1 , m 2 , and α 1 are constants.
It can be expressed as Therefore, the calibration operation is to obtain a constant for each measuring wire (reinforcing bar), so that the conversion formula σ = f (μ, T c )
(Conversion formula calculation means: see step 205 in FIG. 8).
[0037]
Next, in FIG. 1, the stress measurement sensor 11 temporarily created in step 203 is installed on the reinforcing bar 5 to be measured (step 105), and the signal line of the stress measurement sensor 11 is cured (step 106). Then, an operation check operation (step 107) of the stress measurement sensor 11 is performed. That is, it is checked whether or not the stress measurement sensor 11 operates normally and the calculation unit 20 can perform stress calculation based on the above-described conversion formula.
[0038]
In this operation confirmation work, as shown in FIG. 8, measurement is performed with the thermometer 15 of the reinforcing bar 5 (step 401), and the detected value (temperature) is recorded in the recording unit 21 (step 402). Further, a pulse current is applied to the primary coil 14 (step 501), and an induced current is obtained through the secondary coil 13 and stored in the recording unit 21 (step 502).
[0039]
Next, the calculation unit 20 calculates the magnetic flux and the magnetic flux density from the obtained induced current (step 503), and calculates the magnetic permeability (step 504).
[0040]
Then, the calculation unit 20 performs calculation processing by substituting the temperature recorded in Step 402 and the magnetic permeability obtained in Step 504 into the above-described conversion formula (Step 505), and calculates stress (Step 506).
[0041]
As described above, when the operation confirmation work is completed, the concrete is placed in the protruding position and the restoration work is performed (step 108), and the installation of the stress measurement sensor 11 is completed (step 109).
[0042]
In the above-described embodiment, the case where the stress measurement sensor is installed on the reinforcing bar in the existing concrete structure has been described. However, the same applies to the case where the stress measuring sensor is installed on the reinforcing bar in the new concrete structure. That is, in the case of a new installation, step 102 (measurement object search) and step 103 (lifting operation) in FIG. 1 are not necessary, and are performed based on the procedure from the next step 104 to step 109.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the stress measurement sensor is installed, it is not necessary to cut the reinforcing bar partly with a file or the like or to cut the reinforcing bar. Moreover, the installation also only winds a coil in the inner side and the outer side of the hollow member inserted in the reinforcing bar. Therefore, the present invention does not weaken the strength of the reinforcing bars when installing the sensor. In addition, since the sensor structure is simple and inexpensive, it can be easily installed and replaced regardless of whether the sensor is installed or newly installed.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a measurement procedure of a rebar existing stress measurement system for a reinforced concrete structure according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a suspended position of a reinforced concrete beam.
FIG. 3 is a plan view of a suspended position of a reinforced concrete beam.
FIG. 4 is a plan view of a reinforced concrete beam after hanging.
FIG. 5 is a front view of a reinforced concrete beam after hanging.
FIG. 6 is a block diagram of a steel bar existing stress measurement system according to the present invention.
7A and 7B are external views of a stress measurement sensor attached to a reinforcing bar, in which FIG. 7A shows a front sectional view and FIG. 7B shows a partial side sectional view.
FIG. 8 is a flowchart of a measurement procedure using a stress measurement sensor.
FIG. 9 is a magnetic characteristic diagram showing the relationship between magnetic permeability and output voltage.
FIG. 10 is a magnetic characteristic diagram showing the relationship between magnetic permeability and stress.
FIG. 11 is a magnetic characteristic diagram showing a relationship between magnetic permeability and temperature.
FIG. 12 is a magnetic characteristic diagram showing a relationship among magnetic permeability H, temperature T, and tensile stress σ.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a conventional method for measuring the existing stress of a reinforced concrete structure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Column part 4 ... Reinforced concrete beam 5 ... Beam main reinforcement 6 ... Stirrup 11 ... Stress measurement sensor 12 ... Hollow member 13 ... Secondary coil 14 ... Primary coil 15 ... Thermometer 20 ... Calculation part

Claims (4)

筒状に成形され、測定する鉄筋コンクリート構造物の鉄筋をその中空部に挿嵌する中空部材と、前記中空部材の内側周囲に巻回した2次コイルと、前記中空部材の外側周囲に巻回した1次コイルと、前記鉄筋の温度を検出する温度計とを備えた応力測定センサを用いて、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力を測定するシステムであって、
前記応力測定センサを前記測定する鉄筋に設置する前に、前記測定する鉄筋と同種のキャリブレーション用鉄筋を前記応力測定センサに挿嵌し、前記1次コイルにパルス電流を加えることで前記2次コイルを介して得られた誘導電流値と、前記温度計で検出した温度とを用いてキャリブレーションし変換式を求める変換式算出手段と、
前記測定する鉄筋に設置された前記応力測定センサを用いて、前記1次コイルに加えられたパルス電流により前記2次コイルを介して誘導電流値を検出すると共に、前記温度計で温度を検出する検出手段と、
前記検出された誘導電流値及び温度を前記変換式を用いて演算することで前記鉄筋の現有応力を求める応力演算手段と、
を有することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システム。
A hollow member that is molded into a cylindrical shape and in which a reinforcing bar of a reinforced concrete structure to be measured is inserted into the hollow portion, a secondary coil wound around the inner periphery of the hollow member, and wound around the outer periphery of the hollow member A system for measuring the existing stress of a reinforced concrete structure using a stress measuring sensor including a primary coil and a thermometer for detecting the temperature of the reinforcing bar,
Before installing the stress measurement sensor on the reinforcing bar to be measured, a calibration reinforcing bar of the same type as the reinforcing bar to be measured is inserted into the stress measuring sensor, and a pulse current is applied to the primary coil to add the secondary current. A conversion formula calculating means for calibrating using the induced current value obtained through the coil and the temperature detected by the thermometer to obtain a conversion formula;
Using the stress measurement sensor installed in the reinforcing bar to be measured, an induced current value is detected through the secondary coil by a pulse current applied to the primary coil, and a temperature is detected by the thermometer. Detection means;
Stress calculating means for calculating the current stress of the reinforcing bar by calculating the detected induced current value and temperature using the conversion formula;
Reinforced concrete stress measurement system for reinforced concrete structures characterized by comprising:
既設の鉄筋コンクリート構造物の鉄筋に前記応力測定センサを設置する際には、測定対象となる前記鉄筋の周囲のコンクリート部分をはつり出す手順と、前記応力測定センサを前記測定する鉄筋に設置する手順と、前記はつり出し位置にコンクリートを埋めて前記既設の鉄筋コンクリート構造物を復旧する手順とを有する請求項1に記載の鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システム。When installing the stress measurement sensor on a reinforcing bar of an existing reinforced concrete structure, a procedure for lifting a concrete portion around the reinforcing bar to be measured; a procedure for installing the stress measurement sensor on the reinforcing bar to be measured; The reinforced concrete stress measurement system for a reinforced concrete structure according to claim 1, further comprising a step of burying concrete at a protruding position to restore the existing reinforced concrete structure. 前記中空部材は、2つ割りにした筒形状である請求項1又は2に記載の鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システム。3. The reinforced concrete stress measurement system for a reinforced concrete structure according to claim 1, wherein the hollow member has a cylindrical shape divided into two. 前記変換式は、前記誘導電流から得られる透磁率と前記測定する鉄筋の温度と前記鉄筋にかかる応力との関係式である請求項1〜3のいずれかに記載の鉄筋コンクリート構造物の鉄筋現有応力測定システム。The said conversion formula is a relational expression of the magnetic permeability obtained from the said induction current, the temperature of the said reinforcing bar to measure, and the stress concerning the said reinforcing bar, Reinforcement existing stress of the reinforced concrete structure in any one of Claims 1-3 Measuring system.
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