JP5397767B2 - 構造物劣化監視方法および構造物劣化監視システム - Google Patents
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本発明の構造物劣化監視方法および構造物劣化監視システムの適用対象となる構造物には、道路や鉄道の橋梁や建築物などに利用されているPC構造物、RC或いはSC(SRCを含む)構造物、鉄骨構造物などが挙げられる。ここでは、PC構造物の鉄道橋に本発明を適用する例を示す。
図1に示す構造物1は、PCの橋桁(PC橋)である。構造物1は、両端に定着部10a,10b、その間に3つの偏向部11a,11b,11cを有し、内部に内ケーブルが埋設され、外側に検知用ケーブル(図示せず)が配置されている。構造物1は、図1(B)中矢視Aからみた断面が、上方が幅方向に張り出した略T字状であり、定着部および偏光部の箇所では上方から下方に向かって幅が同じ矩形状である。
内ケーブルは、コンクリートに圧縮力を作用させるものである。ここでは、図2に示すように、8本の内ケーブル21〜28が、構造物1の長さ方向に緊張状態で配置されている。また、8本の内ケーブルのうち3本の内ケーブル21〜23の両端部が、定着部10a側の上面と定着部10b側の上面に定着具41により定着されており、残り5本の内ケーブル24〜28の両端部が、定着部10aと定着部10bに定着具41により定着されている。内ケーブルには、例えばPC鋼撚り線(例、19本撚り、標準径17.8mmなど)が使用される。
検知用ケーブルは、構造物1の劣化に伴う変位量(たわみ)に応じて発生する物理量が変化するように配置されている。ここでは、検知用ケーブルに外ケーブルを利用している。図3に示すように、2本の外ケーブル31,32が、構造物1の上記した略T字状箇所の細幅部15を挟んで構造物1の長さ方向に緊張状態で配置され、定着部10a,10b間の各径間12a〜12dにおいて露出している。また、外ケーブル31(32)は、両端部が定着部10aと定着部10bに定着具42により定着されており、各偏向部の位置で、偏向部11a,11b,11cの下方に設けられたデビエータ13a,13b,13cに挿通され保持されている。デビエータ13a〜13cは、外ケーブル31(32)を偏向させるものであり、例えば鋼管である。外ケーブルには、例えばPC鋼撚り線(例、7本撚り、標準径15.2mmなど)が使用される。
センサは、構造物1の劣化に伴う変位量(たわみ)を外ケーブル31(32)に発生する物理量として測定するものであれば、特に限定されない。測定する物理量としては、外ケーブルに発生する張力の他、ひずみ量や変形(伸長)量などが挙げられる。外ケーブルの張力測定には、ロードセルや磁気センサなど、ひずみ量測定には、ストレーンゲージ、光ファイバひずみセンサなど、伸長量測定には、伸び計など、公知のセンサを用いることができる。
センサにより測定した物理量に関するデータは、電気通信回線を通じて、監視手段と検知手段とを有する電子計算機(コンピュータ)に常時送られる。監視手段は、センサが測定したデータを受け取り、外ケーブルに発生する物理量(例えば、張力)をモニタリングする手段である。検知手段は、監視手段のデータを基に、外ケーブルに発生する物理量の変化から、例えば内ケーブルの破断など、構造物の劣化を検知する手段である。
検知手段が構造物の劣化を検知したときは、その信号が報知手段に送られ、報知手段が構造物の劣化を検知したことを報知する。報知手段としては、構造物に備え付けられた警報器やディスプレイ、無線・有線通信による管理者(通行者を含む)への通知などが挙げられる。劣化を検知した信号を報知手段が受けたときは、警報器の警告灯を点灯(点滅)したり、警報器から警告音を発生したり、ディスプレイに警告表示することで通行者に知らせたり、無線・有線通信により管理者に通知する。
実施の形態1で説明した構造物1の供試体において内ケーブルが破断したときの供試体の曲げ耐力をFEM解析により検討した。
(供試体サイズ)
支間L0=15000、桁長L1=15500、桁高H=1400、桁幅W=750
定着部10a,10bの厚さt1=500
偏向部11a,11b,11cの厚さt2=300
定着部10a〜偏向部11a、偏向部11c〜定着部10bまでの距離d1=3425
偏向部11a〜偏向部11b、偏向部11b〜偏向部11cまでの距離d2=3375
略T字状箇所の張出部の高さh1=200
略T字状箇所の細幅部の幅w1=300
10a,10b 定着部 11a,11b,11c 偏向部
12a〜12d 径間 13a,13b,13c デビエータ
15 細幅部
21〜28 内ケーブル
31,32 外ケーブル(検知用ケーブル)
41,42 定着具
Claims (9)
- 構造物の劣化を監視する方法であって、
前記構造物の外側に配置された検知用ケーブルに、磁化器に永久磁石を用い、応力磁気効果を利用した磁気張力センサを取り付け、前記構造物の劣化に伴って当該構造物に生じる変位量を検知用ケーブルに発生する張力として測定し、
前記センサにより前記検知用ケーブルに発生する張力をモニタリングし、取得した張力の変化から、前記構造物の劣化を検知することを特徴とする構造物劣化監視方法。 - 前記構造物が、内部に内ケーブルが埋設されたPC構造物であり、
前記センサにより前記検知用ケーブルに発生する張力をモニタリングし、取得した張力の変化から、前記内ケーブルの破断を検知することを特徴とする請求項1に記載の構造物劣化監視方法。 - 前記内ケーブルが複数本ある場合、前記検知用ケーブルに発生する張力の変化を解析して、破断した内ケーブルの本数を判定することを特徴とする請求項2に記載の構造物劣化監視方法。
- 前記センサの分解能が、1kN以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の構造物劣化監視方法。
- 構造物の劣化を監視するシステムであって、
前記構造物の外側に配置された検知用ケーブルと、
前記検知用ケーブルに取り付けられ、前記構造物の劣化に伴って当該構造物に生じる変位量を検知用ケーブルに発生する張力として測定するセンサと、
前記センサが測定したデータを受け取り、前記検知用ケーブルに発生する張力をモニタリングする監視手段と、
前記監視手段のデータを基に、前記検知用ケーブルに発生する張力の変化から、前記構造物の劣化を検知する検知手段と、
前記構造物の劣化を検知したことを報知する報知手段と、を備え、
前記センサは、磁化器に永久磁石を用い、応力磁気効果を利用した磁気張力センサであることを特徴とする構造物劣化監視システム。 - 前記構造物が、内部に内ケーブルが埋設されたPC構造物であり、
前記検知手段が、前記検知用ケーブルに発生する張力の変化から、前記内ケーブルの破断を検知することを特徴とする請求項5に記載の構造物劣化監視システム。 - 前記内ケーブルが複数本ある場合、前記検知手段が、前記検知用ケーブルに発生する張力の変化を解析して、破断した内ケーブルの本数を判定することを特徴とする請求項6に記載の構造物劣化監視システム。
- 前記検知手段が、前記検知用ケーブルに発生する張力の変化が、前記構造物の曲げ耐力が所定の値を下回るときの前記検知用ケーブルに発生する張力を超えたことを検知した場合に、前記報知手段が、警告を発することを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の構造物劣化監視システム。
- 前記センサの分解能が、1kN以下であることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載の構造物劣化監視システム。
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