JP5064740B2 - 高架橋柱の最大応答部材角測定装置 - Google Patents
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Description
一方、柱端部に生じる最大応答部材角と損傷レベルの関係は概ね把握されている(下記非特許文献1参照)ため、最大応答部材角を効率的に測定することが出来れば、地震時の柱の損傷レベル評価を早期に評価することが可能となり、被災後の復旧作業の効率化や、「ダウンタイム」の減少が期待できる。
財団法人鉄道総合技術研究所編:鉄道標準〔耐震設計〕 橋梁および高架橋耐震照査の手引き,研友社,2006 下見成明,松井義昌、新川秀一、中泉義政:「最大ひずみ記憶センサーを用いた橋梁の診断技術」,「耐震補強・補修技術,耐震診断技術に関するシンポジウム」講演論文集,Vol.3,pp.143−150,1999 財団法人鉄道総合技術研究所編:鉄道構造物等設計標準・同解説(耐震設計),丸善,1999
〔1〕高架橋柱の最大応答部材角測定装置において、高架橋柱(1)の上層梁(2)にこの高架橋柱(1)の部材角を測定できる第1の治具(4)を取り付け、この第1の治具(4)により取り付けられるX方向及び該X方向に直交するY方向に配置されるとともに、ケース内に配置される、第1の可動部分(12)、第2の可動部分(13)、前記第1の可動部分(12)に接続される正側最大値検出機構(16)、該正側最大値検出機構(16)にかかるポテンショメータ(17)、前記第2の可動部分(13)に接続される負側最大値検出機構(18)、負側最大値検出機構18にかかるポテンショメータ(19)を備え、X方向及びY方向の正側(14)と負側(15)の両方の最大変位量を検知し、記憶することができる2個の無電源方式の機械式ピークセンサー(3A,3B)と、
(b)前記上層梁(2)に揺動部(8)が設けられ、前記2個の無電源方式の機械式ピークセンサー(3A,3B)の先端部のそれぞれに固定された2個の円筒状体間に挟着されて係合するとともにさらに下方に伸び、その下端部が前記高架橋柱(1)の塑性ヒンジ区間(1A)を外した位置に第2の治具(7)により係合するアーム(6)とを具備することを特徴とする。
〔4〕上記〔1〕又は〔2〕記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置において、前記第1の治具(4)と前記第2の治具(7)の剛性を高めることを特徴とする。
〔5〕上記〔2〕記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置において、前記上層梁(2)に鉄道線路が敷設される場合に、前記X方向が鉄道線路方向、前記Y方向が鉄道線路直角方向である。
(1)無電源方式の機械式ピークセンサーにより、簡便に高架橋柱の最大応答部材角の測定を実施することができる。
(2)目視による損傷の把握が困難な鋼板巻き補強を含むRC高架橋柱の最大応答部材角を測定することができる。
(b)前記上層梁(2)に揺動部(8)が設けられ、前記2個の無電源方式の機械式ピークセンサー(3A,3B)の先端部のそれぞれに固定された2個の円筒状体間に挟着されて係合するとともにさらに下方に伸び、その下端部が前記高架橋柱(1)の塑性ヒンジ区間(1A)を外した位置に第2の治具(7)により係合するアーム(6)とを具備する。
図1は本発明の実施例を示す最大応答部材角測定装置の模式図、図2は図1における機械式センサーとしてのピークセンサーの模式図、図3はその最大応答部材角測定装置の外観を示す代用図面としての写真である。
この図において、1は高架橋柱、1Aはその高架橋柱1における塑性ヒンジ区間(RC柱部材の基部付近の損傷が集中する箇所)、2はその高架橋柱1に支持される上層梁、3AはX方向に配置される第1のピークセンサー、3BはそのX方向に直交するY方向に配置される第2のピークセンサー、4はピークセンサー3A,3Bを取りつける第1の治具、5は第1の治具4と上層梁2の接続箇所、6はアーム、7はそのアーム6の先端部と高架橋柱1との間に設けられる第2の治具、8はアーム揺動部、9はアーム揺動部8を構成する2層のボールベアリング、10は第2の治具7と高架橋柱1との接続箇所である。なお、第2の治具7の先端には、穴(図示なし)が形成されており、その穴にアーム6の先端部が貫通し係合している。また、アーム6とピークセンサー3A,3Bとは、例えば、ピークセンサー3A,3Bの先端部に固定された2個の円筒状体の間にアーム6が挟持されるように係合している(図3参照)。
最大応答部材角測定装置に生じるガタつきおよび機械的な歪みは、測定精度に大きく影響する可能性がある。そのため、正弦波加振や円加振による予備実験結果をもとに、アーム揺動部8のボールベアリング9を2層に設置したり、ピークセンサー3A,3Bを取りつけた第1の治具4と第2の治具7の剛性を高める等、最大応答部材角測定装置の改善を図っている。
最大応答部材角測定装置に、正弦波および模擬地震波(L1とL2地震波)により生じる柱天端の応答部材角を静的に与え、精度確認実験を行った。
本実験におけるアーム全長は、1000mm(実構造物においては1000〜2000mm程度を想定している)、ピークセンサーまでのアーム長はX方向をC=230mm、Y方向をD=200mmとした。これらは、高架橋の柱天端の応答部材角、ピークセンサーの仕様および測定精度との関係より設定している。
図4にCase0−1、図5にCase1−1および図6にCase2−2の実験結果を示す。
これらの図から、正弦波および入力した模擬地震波に対し、センサーは正負側ともに経験した最大応答部材角を測定、記憶できることが分かる。
実験ケースごとの極端な相違は見られなかった。また、応答部材角の値が小さい場合、値にばらつきが見られるものの、応答値が大きくなるにつれて、測定精度が向上する傾向が見られた。変動係数で検討した場合、全データでの変動係数(Cv1)は8.8%、高架橋柱の損傷レベル1と2の閾値程度である部材角0.01(rad)以上のデータで集約すると、変動係数(Cv2)が6.6%であった。
上記のように構成したので、鋼板巻き補強を含むRC高架橋柱の最大応答部材角を測定することが可能である。模擬地震波等を与えた精度確認実験の結果、最大応答部材角を概ね誤差10%、損傷レベルの1と2の閾値程度である最大応答部材角0.01(rad)以上では、概ね誤差7%で検知出来ることを確認した。
1A 高架橋柱における塑性ヒンジ区間(RC柱部材の基部付近の損傷が集中する箇所)
2 上層梁
3A 第1のピークセンサー(X方向に配置)
3B 第2のピークセンサー(Y方向に配置)
4 第1の治具
5 第1の治具と上層梁の接続箇所
6 アーム
7 第2の治具
8 アーム揺動部
9 アーム揺動部を構成する2層のボールベアリング
10 第2の治具と高架橋柱の接続箇所
11 ケース部分
12 第1の可動部分
13 第2の可動部分
14 正側
15 負側
16 第1の可動部分に接続される正側最大値検出機構
17 正側最大値検出機構にかかるポテンショメータ
18 第2の可動部分に接続される負側最大値検出機構
19 負側最大値検出機構にかかるポテンショメータ
Claims (6)
- (a)高架橋柱(1)の上層梁(2)に該高架橋柱(1)の部材角を測定できる第1の治具(4)を取り付け、該第1の治具(4)により取り付けられるX方向及び該X方向に直交するY方向に配置されるとともに、ケース内に配置される、第1の可動部分(12)、第2の可動部分(13)、前記第1の可動部分(12)に接続される正側最大値検出機構(16)、該正側最大値検出機構(16)にかかるポテンショメータ(17)、前記第2の可動部分(13)に接続される負側最大値検出機構(18)、負側最大値検出機構18にかかるポテンショメータ(19)を備え、X方向及びY方向の正側(14)と負側(15)の両方の最大変位量を検知し、記憶することができる2個の無電源方式の機械式ピークセンサー(3A,3B)と、
(b)前記上層梁(2)に揺動部(8)が設けられ、前記2個の無電源方式の機械式ピークセンサー(3A,3B)の先端部のそれぞれに固定された2個の円筒状体間に挟着されて係合するとともにさらに下方に伸び、その下端部が前記高架橋柱(1)の塑性ヒンジ区間(1A)を外した位置に第2の治具(7)により係合するアーム(6)とを具備することを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置。 - 請求項1記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置において、前記2個の円筒状体間に挟着されて係合する1つの計測装置により前記高架橋柱(1)の柱端部に印加される全方位の振動による任意方向の変位量をX方向と該X方向に直交するY方向成分に分解し、1つの測定装置で2方向の前記高架橋柱(1)の最大応答部材角を測定することを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置。
- 請求項1又は2記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置において、前記揺動部(8)が2層のボールベアリング(9)から構成されることを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置。
- 請求項1又は2記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置において、前記第1の治具(4)と前記第2の治具(7)の剛性を高めることを特徴とする高架橋柱の最大応答部材角測定装置。
- 請求項2記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置において、前記上層梁(2)に鉄道線路が敷設される場合に、前記X方向が鉄道線路方向、前記Y方向が鉄道線路直角方向である高架橋柱の最大応答部材角測定装置。
- 請求項2記載の高架橋柱の最大応答部材角測定装置において、前記上層梁(2)に道路が設けられる場合に、前記X方向が道路方向、前記Y方向が道路直角方向である高架橋柱の最大応答部材角測定装置。
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