JP6103578B2 - Nondestructive inspection system, monitoring system, nondestructive inspection method and monitoring method for concrete structure using strain of concrete - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート構造物の非破壊検査システム、監視システムおよび非破壊検査方法に関する。より詳しくは、1方向または2方向のコンクリートひずみを用いたコンクリート構造物の非破壊検査システム、監視システムおよび非破壊検査方法に関する。 The present invention relates to a nondestructive inspection system, a monitoring system, and a nondestructive inspection method for a concrete structure. More specifically, the present invention relates to a non-destructive inspection system, a monitoring system, and a non-destructive inspection method for a concrete structure using a unidirectional or bi-directional concrete strain.
近年、交通インフラを構成する橋梁等の既存のコンクリート構造物では、重交通荷重の繰り返しによるコンクリート床版の疲労損傷などの劣化が顕在しつつあり、今後、補修、補強等の対策を必要とするケースが増加すると考えられる。 In recent years, existing concrete structures such as bridges that make up traffic infrastructure are beginning to show deterioration such as fatigue damage of concrete slabs due to repeated heavy traffic loads, and will require measures such as repair and reinforcement in the future. Cases are expected to increase.
適切な補修、補強方法を選定するには、疲労状況を正確に把握することが必要である。このため、コンクリート構造物の疲労状況を測定するための非破壊検査方法として、外力作用時のたわみを測定する方法を始め、コンクリート構造物中を伝播する弾性波や超音波の速度を利用する方法(特許文献1、2等参照)、テストハンマーの打音による方法(特許文献3等参照)などが用いられている。
In order to select appropriate repair and reinforcement methods, it is necessary to accurately grasp the fatigue situation. For this reason, as a non-destructive inspection method for measuring the fatigue status of concrete structures, a method that uses the velocity of elastic waves and ultrasonic waves propagating in concrete structures, including methods of measuring deflection under the action of external forces (See
しかしながら、外力作用時のたわみを測定する方法では、たわみは検査対象とする構造物と不動点(固定点)の相対変位であるため、不動点の設定に手間を要し、計測が難しい場合がある。また、弾性波や超音波を用いる方法は、弾性波や超音波が伝播する局所的な範囲の評価しか得られないため、広い範囲を検査するためには膨大な手間と時間を要する。また、テストハンマーによる打音は人間の経験的な判断が必要である。さらに、これらの方法は定期的にしか試験を行えず、常時変化するコンクリート構造物の疲労状況をモニタリングすることが難しいという問題もある。 However, in the method of measuring the deflection at the time of external force action, the deflection is the relative displacement between the structure to be inspected and the fixed point (fixed point), so it takes time to set the fixed point and it may be difficult to measure. is there. In addition, the method using elastic waves and ultrasonic waves can only evaluate the local range in which the elastic waves and ultrasonic waves propagate, and therefore requires a great deal of labor and time to inspect a wide range. In addition, it is necessary for humans to make empirical judgments on the hammering sound of a test hammer. Furthermore, these methods can be tested only periodically, and there is a problem that it is difficult to monitor the fatigue state of a concrete structure that changes constantly.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、容易にコンクリート構造物の疲労度測定を行える非破壊検査システム、監視システムおよび非破壊検査方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a nondestructive inspection system, a monitoring system, and a nondestructive inspection method capable of easily measuring the fatigue level of a concrete structure.
前述した目的を達するための第1の発明は、コンクリート構造物の1方向または2方向のひずみを用いて、前記コンクリート構造物の疲労度測定を行い、前記ひずみは、光ファイバセンサの長手方向の両端のみに設けた固定部が前記コンクリート構造物に直接取り付けられ、前記コンクリート構造物とは直接接しないように設けられた光ファイバセンサを用いて計測されることを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査システムである。 According to a first aspect of the present invention for achieving the above-mentioned object, the fatigue degree of the concrete structure is measured using strain in one direction or two directions of the concrete structure, and the strain is measured in the longitudinal direction of the optical fiber sensor. both end fixing portion provided only attached directly to the concrete structure, non of the concrete structure, characterized in that it is measured by using an optical fiber sensor which is provided to the to the concrete structure is not in direct contact Destructive inspection system.
第1の発明の非破壊検査システムは、前記コンクリート構造物の1方向または2方向のひずみの振幅を用いて疲労度測定を行うことができる。前記振幅は、所定期間内のひずみ波形における最大値とその前後の所定範囲の最小値の差によって求められる。
また、前記コンクリート構造物の2方向のひずみの振幅比を算出し、前記振幅比を用いて疲労度測定を行うことができる。
例えば、前記コンクリート構造物は、車両が走行するコンクリート床版であり、前記2方向のひずみは、車両の走行方向に対応する縦断方向およびこれと直交する横断方向のひずみであり、前記振幅比は、前記縦断方向のひずみの振幅の値を前記横断方向のひずみの振幅の値で除したものであり、前記振幅比として、1を超える値を計測する。
さらに、前記振幅比を用いて、前記コンクリート構造物のたわみを推定することができる。
The nondestructive inspection system of the first invention can measure the degree of fatigue using the amplitude of strain in one direction or two directions of the concrete structure. The amplitude is obtained by a difference between the maximum value in the distortion waveform within a predetermined period and the minimum value in a predetermined range around it.
Further, it is possible to calculate an amplitude ratio of strains in two directions of the concrete structure, and to measure the fatigue level using the amplitude ratio.
For example, the concrete structure is a concrete floor slab on which a vehicle travels, the strain in the two directions is a strain in a longitudinal direction corresponding to the travel direction of the vehicle and a transverse direction orthogonal thereto, and the amplitude ratio is The value of the amplitude of the strain in the longitudinal direction is divided by the value of the amplitude of the strain in the transverse direction, and a value exceeding 1 is measured as the amplitude ratio.
Furthermore, the deflection of the concrete structure can be estimated using the amplitude ratio.
第2の発明は、第1の発明における疲労度測定の測定結果をモニタリングすることを特徴とする監視システムである。 2nd invention is a monitoring system characterized by monitoring the measurement result of the fatigue degree measurement in 1st invention.
なお、コンクリート構造物とは、直接外力を受けるコンクリート柱、コンクリート桁、コンクリート床版、コンクリート杭、ダムのコンクリート堤体等のあらゆるコンクリート構造物を含む。 The concrete structure includes all concrete structures such as a concrete column, a concrete girder, a concrete floor slab, a concrete pile, and a concrete dam body of a dam that are directly subjected to external force.
第1、第2の発明によれば、コンクリート構造物の1方向または2方向のひずみを計測して、客観的な指標を用いた疲労度のモニタリングが容易に行える。ひずみの計測は外力を受ける箇所以外の箇所でよいので、例えば交通荷重をうける橋梁のコンクリート床版などのコンクリート構造物では、交通を妨げない箇所でひずみを計測することにより、通行規制を行うことなく非破壊検査を実施し疲労度を常時モニタリングすることができ、広範囲の測定も容易である。 According to the first and second inventions, it is possible to easily monitor the degree of fatigue using an objective index by measuring strain in one direction or two directions of a concrete structure. Strain can be measured at locations other than those that are subject to external forces. For example, in concrete structures such as concrete floor slabs of bridges that receive traffic loads, traffic is restricted by measuring strain at locations that do not hinder traffic. In addition, non-destructive inspection can be performed and the degree of fatigue can be monitored at all times, and a wide range of measurements are easy.
第3の発明は、コンクリート構造物の1方向または2方向のひずみを用いて、前記コンクリート構造物の疲労度測定を行い、前記ひずみは、光ファイバセンサの長手方向の両端のみに設けた固定部が前記コンクリート構造物に直接取り付けられ、前記コンクリート構造物とは直接接しないように設けられた光ファイバセンサを用いて計測されることを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法である。
第4の発明は、第3の発明における疲労度測定の測定結果をモニタリングすることを特徴とするコンクリート構造物の監視方法である。
According to a third aspect of the present invention, the degree of fatigue of the concrete structure is measured using strain in one direction or two directions of the concrete structure, and the strain is a fixed portion provided only at both ends in the longitudinal direction of the optical fiber sensor. Is a nondestructive inspection method for a concrete structure, characterized in that it is measured using an optical fiber sensor that is directly attached to the concrete structure and is not directly in contact with the concrete structure.
4th invention is the monitoring method of the concrete structure characterized by monitoring the measurement result of the fatigue degree measurement in 3rd invention.
第3、第4の発明では、前記コンクリート構造物の1方向または2方向のひずみの振幅を用いて疲労度測定を行うことができる。
また、前記コンクリート構造物の2方向のひずみの振幅比を算出し、前記振幅比を用いて疲労度測定を行うことができる。
さらに、前記振幅比を用いて、前記コンクリート構造物のたわみを推定することができる。
In the third and fourth inventions , the degree of fatigue can be measured using the amplitude of strain in one direction or two directions of the concrete structure.
Further, it is possible to calculate an amplitude ratio of strains in two directions of the concrete structure, and to measure the fatigue level using the amplitude ratio.
Furthermore, the deflection of the concrete structure can be estimated using the amplitude ratio.
本発明により、容易にコンクリート構造物の疲労度測定を行える非破壊検査システム、監視システムおよび非破壊検査方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a nondestructive inspection system, a monitoring system, and a nondestructive inspection method capable of easily measuring the fatigue level of a concrete structure.
以下、図面を参照しながら、本発明のコンクリート構造物の非破壊検査システム等の実施形態について説明する。なお、ここでのコンクリート構造物とは、直接外力を受けるコンクリート柱、コンクリート桁、コンクリート床版、コンクリート杭、ダムのコンクリート堤体等のあらゆるコンクリート構造物を含むものである。 Hereinafter, embodiments of a nondestructive inspection system for a concrete structure of the present invention will be described with reference to the drawings. The concrete structure here includes all concrete structures such as a concrete column, a concrete girder, a concrete floor slab, a concrete pile, and a concrete dam body of a dam that are directly subjected to external force.
[1.非破壊検査システム1]
図1は、本発明の実施形態に係る非破壊検査システム1(監視システム)の概要を示す図である。この非破壊検査システム1は、コンクリート構造物の疲労度測定を行いこれをモニタリングするもので、図に示すように、光ファイバセンサ12、光ファイバケーブル14、光電気変換器15、PC16等を有する。なお、本実施形態では、コンクリート構造物11を橋梁等のコンクリート床版とし、その上を車両が交通するものとするが、これに限ることはない。
[1. Nondestructive inspection system 1]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a nondestructive inspection system 1 (monitoring system) according to an embodiment of the present invention. This
光ファイバセンサ12は、両端に設けた固定部13によりコンクリート構造物11の底面に取り付け、縦断方向、横断方向の2方向に配置する。なお、縦断方向は車両の走行方向であり、横断方向はこれと直交する方向とする。また、光ファイバセンサ12は、直接コンクリート構造物11とは接しないように設ける。
The
図2は、光ファイバセンサ12の例を示す図である。本実施形態で使用する光ファイバセンサ12は、長さが1m程度の光学ストランドであり、設置位置における変位を敏感に感知できる特徴を有する。コンクリート構造物11のひずみに応じて光ファイバセンサ12が変形すると、光ファイバ特有のマイクロベンディングと呼ばれる現象により、変形量(コンクリート構造物11のひずみ量)に応じた量の光の漏れが生じる。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the
光ファイバケーブル14は、上記の光ファイバセンサ12から漏れた光を、光電気変換器15に送信するものである。
The
光電気変換器15は、光ファイバケーブル14によって送られた光の強度に応じた信号を、PC16に入力する。
The
PC16は、上記の信号をコンクリート構造物11のひずみ量に換算し、コンクリート構造物11の前記した2方向のひずみを計測する。なお、本実施形態では、ひずみとして、光ファイバセンサ12の固定部13間の変位を光ファイバセンサ12の長さで除すことにより平均ひずみを求めるものとする。
The
PC16は、さらに、1方向または2方向のひずみを用いてコンクリート構造物11の疲労度測定を行い、モニタリングを行う。これについては後述する。なお、測定結果はネットワークを介して遠隔地にあるPCに送信し、遠隔地でモニタリングを行うことも可能である。 Further, the PC 16 performs fatigue monitoring of the concrete structure 11 by using strain in one direction or two directions, and performs monitoring. This will be described later. The measurement result can also be transmitted to a remote PC via a network and monitored at a remote location.
図3は、PC16のハードウエア構成を示す図である。図に示すように、PC16は、制御部21、記憶部22、入力部23、表示部24、通信部25等が、バス26を介して接続されて構成される。なお、図3のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration of the
制御部21は、CPU、ROM、RAM等で構成される。CPUは、記憶部22、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス26を介して接続された各装置を駆動制御し、コンピュータが行う処理を実現する。ROMは、不揮発性メモリであり、プログラムやデータ等を恒久的に保持している。RAMは、揮発性メモリであり、記憶部22、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部21が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
The
記憶部22は、ハードディスクやフラッシュメモリ等であり、制御部21が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ等が格納される。これらの各プログラムコードは、制御部21のCPUにより必要に応じて読み出されてRAMに移され、各種の手段として実行される。
The
特に本実施形態では、PC16の記憶部22に、後述する処理を実行するためのプログラムや、ひずみの振幅やひずみの振幅比とコンクリート構造物11のたわみ量との関係を示すデータ等が格納される。このプログラムは、コンクリート構造物11に取り付けた光ファイバセンサ12の変位に基づいて前記のように計測した1方向または2方向のひずみを用いて、コンクリート構造物11の疲労度測定とモニタリングを行うためのプログラムである。
Particularly in the present embodiment, the
入力部23は、データの入力を行い、例えば、タッチパネル、キー等の入力装置を有する。入力部23を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
表示部24は、液晶パネル等のディスプレイ装置、およびディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等(ビデオアダプタ等)を有する。
通信部25は、無線LAN等のネットワークを介して他のコンピュータ等と通信を行うための通信インタフェースである。
バス26は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
The
The
The
The bus 26 is a path that mediates transmission / reception of control signals, data signals, and the like between the devices.
[2.コンクリート構造物11の疲労度測定]
続いて、非破壊検査システム1によるコンクリート構造物11の疲労度測定について、図4を参照しながら説明する。図4は、疲労度測定におけるPC16の処理を示すフローチャートである。
[2. Fatigue measurement of concrete structure 11]
Then, the fatigue degree measurement of the concrete structure 11 by the
非破壊検査システム1によりコンクリート構造物11の疲労度測定を行うには、まず、PC16が、前記のようにしてコンクリート構造物11の2方向のひずみを計測する(S1)。ひずみの計測は、1秒に100回程度の頻度で行われる。
In order to measure the fatigue level of the concrete structure 11 by the
次に、PC16は、上記のようにして計測した所定期間内のひずみの波形(例えば、後述する図8(a)参照)より、ひずみの振幅を求める(S2)。ここでは、ひずみの振幅を、所定期間内のひずみ波形におけるひずみの最大値とその前後の所定範囲の最小値との差とする。
Next, the
そして、PC16は、2方向のひずみについて求めた振幅の比を算出し、この振幅比により疲労度測定を行い、コンクリート構造物11のたわみ量を算出し推定する(S3)。 And PC16 calculates the ratio of the amplitude calculated | required about the distortion | strain of 2 directions, performs a fatigue degree measurement by this amplitude ratio, calculates and estimates the deflection amount of the concrete structure 11 (S3).
具体的には、PC16は、上記の振幅比を算出し、予め記憶部22に記憶されたひずみ振幅比とコンクリート構造物11のたわみ量との関係を示すデータ(例えば、後述する図10の点線の式)を用いて、振幅比に対応するコンクリート構造物11のたわみ量を算出する。振幅比やたわみ量などの測定結果は、PC16あるいは遠隔地のPCの表示部に表示し、管理者により継続的にモニタリングして、維持管理に用いることが可能である。
Specifically, the
なお、S3では、S2で算出したひずみの振幅自体を用いて疲労度測定を行い、コンクリート構造物11のたわみ量を算出し推定することも可能である。この場合は、S2で求めたいずれか1方向のひずみの振幅から、予め記憶部22に記憶された、この方向の振幅とコンクリート構造物11のたわみ量との関係を示すデータ(例えば後述する図9の実線あるいは点線の式)を用いて、振幅に対応するコンクリート構造物11のたわみ量を算出する。振幅やたわみ量などの測定結果は、上記と同様にモニタリングし維持管理に用いることが可能である。また、この場合は、コンクリート構造物11に光ファイバセンサ12を一方向のみ取り付けてもよい。
In S3, the degree of fatigue of the concrete structure 11 can be calculated and estimated by measuring the degree of fatigue using the strain amplitude itself calculated in S2. In this case, data indicating the relationship between the amplitude in this direction and the amount of deflection of the concrete structure 11 stored in advance in the
なお、上記の測定結果を用いてコンクリート構造物11の健全性の判定を行うことも可能であり、例えば、予め定めた所定の閾値よりもひずみ振幅やひずみ振幅比、たわみ量が大きい場合、健全でないと判定する。この結果に応じて、コンクリート構造物11に対し適切な処置を施すことが可能である。 In addition, it is also possible to determine the soundness of the concrete structure 11 using the above measurement results. For example, when the strain amplitude, the strain amplitude ratio, and the amount of deflection are larger than a predetermined threshold value, the soundness is sound. It is determined that it is not. In accordance with this result, it is possible to perform an appropriate treatment on the concrete structure 11.
また、本実施形態ではひずみの測定に光ファイバセンサ12を用いているが、これに限ることはなく、例えばこれに替えて従来のひずみ計測で用いられるような箔型のひずみゲージを使用することも可能である。ただし、ひずみゲージでは、ゲージ下でのひび割れの発生と同時に計測ができなくなる恐れがある。一方、光ファイバセンサ12では、このような恐れが生じない点で有利である。
In the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態の非破壊検査システム1(監視システム)では、コンクリート構造物11の1方向または2方向のひずみを計測して、客観的な指標を用いた疲労度測定とモニタリングが容易に行える。ひずみの計測は外力を受ける箇所以外の箇所でよいので、例えば橋梁のコンクリート床版のように交通荷重をうけるコンクリート構造物では、交通を妨げない箇所でひずみを計測することにより、通行規制を行うことなく非破壊検査を実施し疲労度を常時モニタリングすることができ、広範囲の測定も容易である。なお、本実施形態の非破壊検査システム1等は、その他のコンクリート構造物、例えば水圧を受けるダムの堤体など、にも適用が可能である。
As explained above, in the nondestructive inspection system 1 (monitoring system) of this embodiment, the strain in one direction or two directions of the concrete structure 11 is measured, and the fatigue level measurement and monitoring using an objective index is performed. Can be done easily. Strain can be measured at locations other than those subjected to external force. For example, in concrete structures that receive traffic loads such as concrete floor slabs of bridges, traffic is restricted by measuring strain at locations that do not hinder traffic. Non-destructive inspection can be performed without any problems, and the degree of fatigue can be monitored at all times. In addition, the
続いて、本発明の非破壊検査システム1等の実施例として、輪荷重走行試験時のコンクリート床版の疲労度測定について以下説明する。ただし、本発明はこれに限られることはない。
Next, as an example of the
図5に、輪荷重走行試験で供試体として用いたコンクリート床版(RC床版)を示す。図5(a)は供試体41の平面、図5(b)は供試体41の横断方向(幅方向)の側面である。輪荷重走行試験では、供試体41を、長さ3000mm、幅2000mm、厚さ160mmの矩形平面のコンクリート床版とし、内部には主鉄筋と配力筋を所定の間隔で配置した。
FIG. 5 shows a concrete floor slab (RC floor slab) used as a specimen in a wheel load running test. 5A is a plan view of the
供試体41の底面には、光ファイバセンサ51を取り付けた。光ファイバセンサ51は、供試体41の縦断方向(長さ方向)と横断方向に配置した。
An
図6(a)に、輪荷重走行試験で用いた輪荷重走行試験機40を示す。輪荷重走行試験機40は、フレーム42、レール53、移動ステージ44、載荷部45等を有し、供試体41を載せた移動ステージ44をレール53に沿って水平方向に±1m往復運動させながら、フレーム42に取り付けた載荷部45により供試体41に載荷するものである。載荷部45は、油圧ジャッキにより下部の車輪を供試体41へと押し付けて載荷する。
FIG. 6A shows a wheel load running test machine 40 used in the wheel load running test. The wheel load running test machine 40 includes a frame 42, a
図6(b)は、試験時の供試体41の状態を上から見た図である。ここでは、供試体41を、縦断方向の2辺を縦桁48による単純支持、横断方向の2辺を横桁47による弾性支持として、移動ステージ44に配置し、縦断方向の2辺の両端部を浮上がり防止装置43を用いて移動ステージ44に取り付けた。また、図6(a)に示すように、載荷面となる供試体41の上面には、供試体41の往復移動時の輪荷重走行範囲にベニヤ板46を敷き、そこに載荷ブロック50を並べ、さらに載荷鉄板49を載せた状態でその上で輪荷重を走行させた。
FIG.6 (b) is the figure which looked at the state of the
輪荷重走行試験は、段階荷重載荷方式により実施した。すなわち、走行回数0〜10万回までの輪荷重を98kN、10万回〜20万回mでの輪荷重を127、4kNとし、以降は走行回数5万回毎に29.4kNずつ輪荷重を増加させた。 The wheel load running test was conducted by the step load loading method. That is, the wheel load from 0 to 100,000 times of travel is set to 98 kN, the wheel load at 100,000 to 200,000 times m is set to 127 and 4 kN, and thereafter the wheel load is increased by 29.4 kN every 50,000 times of travel. Increased.
輪荷重走行試験におけるひずみ計測は、所定の走行回数の終了後に、基本輪荷重である98kNを載荷しつつ上記と同様に供試体41を往復移動させ、その走行中における4分間のひずみを計測した。ひずみ計測間隔は0.01秒とした。この他、98kN載荷時の床版中央における(静的)活荷重たわみと床版下面のひび割れを観察、計測した。
The strain measurement in the wheel load running test was performed after the predetermined number of running times, while the
輪荷重走行回数は、段階載荷による走行回数を、基本輪荷重98kNの載荷時の走行回数に換算した等価繰返し走行回数で評価した。具体的には、各荷重における走行回数を、マイナー則を仮定した以下の公知の式(1)
Neq=Σ(Pi/98)mni…(1)
により、荷重98kNの載荷時の走行回数(等価繰返し走行回数)に換算した。ここで、Neqは等価繰返し走行回数、Piは実際に載荷した輪荷重(kN)
、niは輪荷重Piでの走行回数、mは換算時の係数であり、m=12.76である。
The number of times of wheel load travel was evaluated by an equivalent number of repeated travels in which the number of travels due to stage loading was converted to the number of travels when a basic wheel load of 98 kN was loaded. Specifically, the number of running times for each load is expressed by the following known formula (1) assuming a minor rule:
N eq = Σ (P i / 98) m n i (1)
Thus, the number of travels at the time of loading with a load of 98 kN (equivalent number of repeated travels) was converted. Here, N eq is the number of equivalent repeated travels, P i is the wheel load actually loaded (kN)
, N i is the number of times traveled on the wheel load P i, m is the coefficient at the time of conversion, it is m = 12.76.
図7(a)は、輪荷重走行試験における活荷重たわみと等価繰返し走行回数の関係を示す図である。図に示すように、活荷重たわみは、走行回数10万回までは増加するが、以降走行回数1000万回までは一定に推移するような傾向を示し、走行回数1100万回を過ぎた時点より急増し疲労限界状態に達した。 FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the deflection of the live load and the number of equivalent repeated travels in the wheel load travel test. As shown in the figure, the deflection of the live load increases until the number of travels reaches 100,000, but after that, it shows a tendency to remain constant until the number of travels reaches 10 million. It rapidly increased and reached the fatigue limit.
図7(b)は、ひび割れ密度と等価繰返し走行回数の関係を示す図である。図に示すように、ひび割れ密度は、走行回数が増えるに従い大きくなる傾向を示した。なお、ひび割れの観察結果は、走行回数の初期段階では縦断方向のひび割れが主であるが、走行回数10万回あたりから縦断方向のひび割れの進展とともに横断方向のひび割れの進展が目立ち始め、走行回数150万回以降は横断方向、縦断方向いずれのひび割れの進展も著しいという結果であった。 FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the crack density and the number of equivalent repeated runs. As shown in the figure, the crack density tended to increase as the number of runs increased. The observation results of cracks are mainly cracks in the longitudinal direction at the initial stage of the number of travels, but the progress of cracks in the transverse direction starts to be noticeable as the cracks progress in the longitudinal direction from around 100,000 travels. After 1.5 million times, the results showed that the progress of cracks in both the transverse and longitudinal directions was remarkable.
図8(a)は、前記で計測したひずみ波形の一例を示す図である。なお、ひずみ波形は、光ファイバセンサ51の変位から前述の実施形態と同様の方法により得たものである。図に示すように、ひずみ波形は、供試体41上での輪荷重走行に追従して変化した。ここでは、ひずみ波形における最大値とその前後の所定範囲の最小値の差(最大振幅)をひずみ振幅とし、縦断方向のひずみ振幅εxと、横断方向のひずみ振幅εyを求めた。
FIG. 8A is a diagram showing an example of the strain waveform measured as described above. The strain waveform is obtained from the displacement of the
図8(b)は、これらのひずみ振幅と等価繰返し走行回数の関係を示す図である。図より、ひずみ振幅は走行回数の増加とともに大きくなる傾向を示している。これは、疲労損傷が進展していることを表している。 FIG. 8B is a diagram showing the relationship between these strain amplitudes and the number of equivalent repeated runs. From the figure, the strain amplitude shows a tendency to increase as the number of runnings increases. This indicates that fatigue damage has progressed.
また、横断方向のひずみ振幅εyと縦断方向のひずみ振幅εxは、等価繰返し走行回数110万回を超えるとその大きさが逆転する傾向を示している。これは、前記したひび割れの観察結果の傾向と概ね一致していた。すなわち、横断方向と縦断方向のひずみ振幅の増加傾向は、ひび割れが進展する過程をよく捉えていると判断された。 Further, the strain amplitude εy in the transverse direction and the strain amplitude εx in the longitudinal direction show a tendency that the magnitudes are reversed when the number of equivalent repeated travels exceeds 1.1 million. This generally coincided with the tendency of the observation results of cracks described above. That is, it was judged that the increasing tendency of the strain amplitude in the transverse direction and the longitudinal direction well captures the process of crack growth.
図9は、活荷重たわみと縦断方向ひずみ振幅εx、横断方向ひずみ振幅εyの関係を示す図である。活荷重たわみの増加に追従するように、縦断方向ひずみ振幅εx、横断方向ひずみ振幅εyがともに大きくなる傾向を示している。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the deflection of the live load, the longitudinal strain amplitude εx, and the transverse strain amplitude εy. Both the longitudinal direction strain amplitude εx and the transverse direction strain amplitude εy tend to increase so as to follow the increase in deflection of the live load.
図9より、縦断方向ひずみ振幅εx、横断方向ひずみ振幅εyのいずれも活荷重たわみと高い相関性を有することがわかる。従って、これらのひずみ振幅により疲労度測定を行い、図9の実線あるいは点線に示すような関係式を用いてたわみ量を推定可能であることが示された。しかし、ひずみ振幅の値には作用荷重の大きさも影響するので、作用荷重の大きさと合わせて評価する必要があり、実際の適用を考えると、評価が難しいケースも考えられる。 FIG. 9 shows that both the longitudinal strain amplitude εx and the transverse strain amplitude εy have a high correlation with the deflection of the live load. Therefore, it was shown that the degree of deflection can be estimated using a relational expression as shown by a solid line or a dotted line in FIG. However, since the magnitude of the acting load also affects the value of the strain amplitude, it is necessary to evaluate it together with the magnitude of the acting load. In consideration of actual application, there are cases where the evaluation is difficult.
従って、ここでは図8(b)で説明した傾向を基に、ひずみ振幅比を疲労度測定に用いる。ここでは、縦断方向ひずみ振幅εxと横断方向ひずみ振幅εyの比θ=εx/εyを算出した。この振幅比と活荷重たわみとの関係を図10の点線で示す。なお、図10では、振幅比とひび割れ密度との関係も実線で示した。 Therefore, here, the strain amplitude ratio is used for the fatigue level measurement based on the tendency described with reference to FIG. Here, the ratio θ = εx / εy between the longitudinal strain amplitude εx and the transverse strain amplitude εy was calculated. The relationship between the amplitude ratio and the deflection of the live load is indicated by a dotted line in FIG. In FIG. 10, the relationship between the amplitude ratio and the crack density is also shown by a solid line.
図10に示すように、振幅比はたわみ量と高い相関性を有し、振幅比を用いることにより作用荷重を求めなくても疲労度測定が可能であり、図10の点線に示すような関係式を用いてたわみ量を算出、推定可能であることが示された。なお、図より振幅比はひび割れ密度とも高い相関性を有するので、同様にひび割れ密度の算出、推定も可能である。 As shown in FIG. 10, the amplitude ratio has a high correlation with the deflection amount, and by using the amplitude ratio, the fatigue level can be measured without obtaining the applied load, and the relationship shown by the dotted line in FIG. It was shown that the amount of deflection can be calculated and estimated using an equation. Since the amplitude ratio has a high correlation with the crack density, the crack density can be calculated and estimated in the same manner.
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1:非破壊検査システム(監視システム)
11:コンクリート構造物
12:光ファイバセンサ
14:光ファイバケーブル
15:光電気変換器
16:PC
1: Non-destructive inspection system (monitoring system)
11: Concrete structure 12: Optical fiber sensor 14: Optical fiber cable 15: Photoelectric converter 16: PC
Claims (9)
前記ひずみは、光ファイバセンサの長手方向の両端のみに設けた固定部が前記コンクリート構造物に直接取り付けられ、前記コンクリート構造物とは直接接しないように設けられた光ファイバセンサを用いて計測されることを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査システム。 Using the strain in one or two directions of the concrete structure, measure the fatigue level of the concrete structure,
The strain, fixing portion provided only in the longitudinal ends of the optical fiber sensor is mounted directly on the concrete structure, wherein the concrete structure is measured by using an optical fiber sensor which is provided so as not to contact directly A nondestructive inspection system for concrete structures.
前記2方向のひずみは、車両の走行方向に対応する縦断方向およびこれと直交する横断方向のひずみであり、
前記振幅比は、前記縦断方向のひずみの振幅の値を前記横断方向のひずみの振幅の値で除したものであり、
前記振幅比として、1を超える値を計測することを特徴とする請求項4記載のコンクリート構造物の非破壊検査システム。 The concrete structure is a concrete floor slab on which a vehicle travels,
The strain in the two directions is a longitudinal direction corresponding to the traveling direction of the vehicle and a transverse direction orthogonal thereto.
The amplitude ratio is obtained by dividing the value of the amplitude of the strain in the longitudinal direction by the value of the amplitude of the strain in the transverse direction,
5. The nondestructive inspection system for a concrete structure according to claim 4, wherein a value exceeding 1 is measured as the amplitude ratio.
前記ひずみは、光ファイバセンサの長手方向の両端のみに設けた固定部が前記コンクリート構造物に直接取り付けられ、前記コンクリート構造物とは直接接しないように設けられた光ファイバセンサを用いて計測されることを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査方法。 Using the strain in one or two directions of the concrete structure, measure the fatigue level of the concrete structure,
The strain, fixing portion provided only in the longitudinal ends of the optical fiber sensor is mounted directly on the concrete structure, wherein the concrete structure is measured by using an optical fiber sensor which is provided so as not to contact directly A non-destructive inspection method for concrete structures.
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