JP6535895B2 - 緊張管理システム、緊張管理方法 - Google Patents
緊張管理システム、緊張管理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6535895B2 JP6535895B2 JP2015206129A JP2015206129A JP6535895B2 JP 6535895 B2 JP6535895 B2 JP 6535895B2 JP 2015206129 A JP2015206129 A JP 2015206129A JP 2015206129 A JP2015206129 A JP 2015206129A JP 6535895 B2 JP6535895 B2 JP 6535895B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- tension
- tendon
- strain distribution
- friction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
本発明は、緊張材の緊張管理を行う緊張管理システムおよび緊張管理方法に関する。
緊張材の緊張による補強を行う例として、緊張材によって構造体にプレストレスを導入するケースや、緊張材であるグラウンドアンカーケーブルによって地盤に圧縮力を導入するケースがある。
これらのケースでは緊張管理を適切に行う必要があるが、その管理の例として、磁歪式センサーにより緊張材の張力計測を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、PC鋼材等の緊張材の磁気特性が緊張材の歪に依存することを利用し、緊張材の磁気特性を計測して緊張材の歪（張力）を求めるものである。
緊張材の緊張時には、緊張材と周囲との摩擦により緊張力のロスが生じる。そのため、緊張時には摩擦係数のバラつきの範囲を設定して摩擦によるロス分を考慮した緊張力の管理が行われているが、ケーブル長や曲げ角度が大きいとバラつきが想定より大きくなる場合もあった。
特許文献１の方法では磁歪式センサーによる計測値を管理に用いることができるが、磁歪式センサーを設置した箇所のみの局所的な応力しか把握できないという問題がある。緊張材の全長に沿った応力分布を把握できれば、ケーブル長と曲げ角度に応じた摩擦係数が評価できるため高精度な管理が可能になるが、磁歪式センサーでは緊張材の長手方向に沿った全体的な応力分布を把握することができず、また設置費用が高額であるため計測箇所を絞らざるを得ないという欠点もあった。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、緊張管理を好適に行うことができる緊張管理システム等を提供することを目的とする。
前述した課題を解決するための第１の発明は、第１の緊張材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルと、光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測する歪分布計測装置と、前記第１の緊張材の緊張時の前記歪分布から前記第１の緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出する摩擦情報算出装置と、光ファイバーケーブルを有しない、前記第１の緊張材とは別の第２の緊張材の緊張を、前記摩擦情報に基づいて定めた緊張力にて行うジャッキと、を含むことを特徴とする緊張管理システムである。
第２の発明は、緊張材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルと、光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測する歪分布計測装置と、前記緊張材の緊張時の前記歪分布から前記緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出する摩擦情報算出装置と、前記緊張材の周囲への充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかにおける前記歪分布から前記緊張材の周囲の温度に関する温度情報を算出する温度情報算出装置と、当該歪分布の計測値に基づいて加熱を行う、前記緊張材の周囲の温度確保用の温度確保手段と、を含むことを特徴とする緊張管理システムである。
第２の発明は、緊張材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルと、光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測する歪分布計測装置と、前記緊張材の緊張時の前記歪分布から前記緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出する摩擦情報算出装置と、前記緊張材の周囲への充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかにおける前記歪分布から前記緊張材の周囲の温度に関する温度情報を算出する温度情報算出装置と、当該歪分布の計測値に基づいて加熱を行う、前記緊張材の周囲の温度確保用の温度確保手段と、を含むことを特徴とする緊張管理システムである。
第１の発明の前記第１、第２の緊張材は、例えば緊張により構造体にプレストレスを加えるものである。
第３の発明は、光ファイバーケーブルを長手方向に沿って取り付けた第１の緊張材の緊張時、歪分布計測装置により光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測し、摩擦情報算出装置により、前記第１の緊張材の緊張時の前記歪分布から前記第１の緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出し、光ファイバーケーブルを有しない、前記第１の緊張材とは別の第２の緊張材の緊張を、前記摩擦情報に基づいて定めた緊張力にて行うことを特徴とする緊張管理方法である。
第４の発明は、光ファイバーケーブルを長手方向に沿って取り付けた緊張材の緊張時、歪分布計測装置により光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測し、摩擦情報算出装置により、前記緊張材の緊張時の前記歪分布から前記緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出し、前記緊張材の周囲への充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかに、前記歪分布計測装置により光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測し、温度情報算出装置により、前記充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかの前記歪分布から前記緊張材の周囲の温度に関する温度情報を算出し、当該歪分布の計測値に基づいて、前記緊張材の周囲の加熱を行うことを特徴とする緊張管理方法である。
第４の発明は、光ファイバーケーブルを長手方向に沿って取り付けた緊張材の緊張時、歪分布計測装置により光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測し、摩擦情報算出装置により、前記緊張材の緊張時の前記歪分布から前記緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出し、前記緊張材の周囲への充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかに、前記歪分布計測装置により光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測し、温度情報算出装置により、前記充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかの前記歪分布から前記緊張材の周囲の温度に関する温度情報を算出し、当該歪分布の計測値に基づいて、前記緊張材の周囲の加熱を行うことを特徴とする緊張管理方法である。
第３の発明の前記第１、第２の緊張材は、例えば緊張により構造体にプレストレスを加えるものである。
また、前記歪分布の計測を行った後、前記光ファイバーケーブルの端部を前記歪分布計測装置から取り外し、前記構造体に設けたスイッチボックス内に配置することが望ましい。
また、前記歪分布の計測を行った後、前記光ファイバーケーブルの端部を前記歪分布計測装置から取り外し、前記構造体に設けたスイッチボックス内に配置することが望ましい。
第４の発明の緊張管理方法では、前記緊張材の緊張後、前記緊張材の端部にグラウトキャップを取付ける際、光ファイバーケーブルが前記グラウトキャップの孔に通されることが望ましい。
本発明では、長手方向に沿って光ファイバーケーブルを取付けた緊張材を緊張する際に、緊張材が周囲から受ける摩擦が緊張材の歪ひいては光ファイバーケーブルの光ファイバーの歪に影響することを利用し、光ファイバーの延長に沿った歪分布をBOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)、BOCDA(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis)、FBG(Fiber Bragg Grating)方式等の手法により計測することで、緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を得ることができる。
本発明では光ファイバーケーブルの全長に渡る歪分布の計測ができるので、緊張材の全長に渡る摩擦を考慮したより有用な摩擦情報が得られ、緊張材の高精度な管理に役立つ。例えばこの摩擦情報に基づいて、別の緊張材の緊張力について摩擦ロスを見込んだ設定を行うことで、より高精度な緊張力の管理ができる。
また緊張材の緊張によって構造体にプレストレスを導入する際に本発明の管理手法を適用することで、高品質な構造体を構築できる。歪分布の計測後には、光ファイバーケーブルの端部を構造体に設けたスイッチボックス内に配置し、歪分布等の計測による構造体の管理に用いることができる。
また緊張材の周囲の温度が緊張材の歪ひいては光ファイバーケーブルの光ファイバーの歪に影響することを利用して、光ファイバーの歪分布から周囲の温度に関する温度情報を同様に得ることができ、緊張材の全長に渡る温度状態が評価できるので、緊張材の周囲に充填材を充填する際の高精度な温度管理や充填管理に同じく役立つ。また緊張材の端部にグラウトキャップを取付ける際は、光ファイバーケーブルの端部をグラウトキャップの孔に通すことで、光ファイバーケーブルをグラウトキャップから好適に引き出して歪分布計測装置等に接続することができる。
本発明により、緊張管理を好適に行うことができる緊張管理システム等を提供することができる。
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第１の実施形態]
（１．緊張管理システム１）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る緊張管理システム１を示す図である。図１（ａ）に示すように、緊張管理システム１は、光ファイバー組込式PC鋼材１０（緊張材）、緊張管理部２等を有する。
（１．緊張管理システム１）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る緊張管理システム１を示す図である。図１（ａ）に示すように、緊張管理システム１は、光ファイバー組込式PC鋼材１０（緊張材）、緊張管理部２等を有する。
緊張管理システム１は、図１（ｂ）に示すような橋梁の主桁等の桁材６０（構造体）にプレストレスを導入する際に緊張管理を行うものである。図１（ｂ）は桁材６０の例として箱桁を示したものであり、図１（ａ）では箱桁の一部を示している。
光ファイバー組込式PC鋼材１０は、光ファイバーケーブルを長手方向に沿って取付けたPC鋼材である。光ファイバー組込式PC鋼材１０は桁材６０の内部に通して内ケーブルとして用い、桁材６０にプレストレスを導入して補強を行う。
図２は光ファイバー組込式PC鋼材１０を示す図である。図２（ａ）は光ファイバー組込式PC鋼材１０の端部を側方から見た図であり、図２（ｂ）は光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向と直交する方向の断面を見た図である。
本実施形態では、光ファイバー組込式PC鋼材１０として、中心のPC鋼線１１の周囲に６本のPC鋼線１１を螺旋状に撚り合わせたPC鋼撚り線が用いられる。
光ファイバーケーブル１２（以下、ケーブルということがある）は隣り合うPC鋼線１１の間に沿わせて光ファイバー組込式PC鋼材１０の外面で螺旋状に配置され、光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿って略全長に渡り連続的に取り付けて一体化される。ケーブル１２は光ファイバーを被覆材等で被覆したものであり、BOTDR、BOCDA、FBG等の既知の手法により光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測するために用いられる。
各PC鋼線１１の長手方向と直交する方向の断面は略円形であり、ケーブル１２の長手方向と直交する方向の断面は略三角形状となっている。ケーブル１２は、断面の略三角形の頂点を中心のPC鋼線１１に向けることで、隣接するPC鋼線１１の間の隙間に収まりよく配置でき、図２（ｂ）の点線で示す光ファイバー組込式PC鋼材１０の外接六角形内にうまく収めることができる。なお、隣接するPC鋼線１１の間の隙間に収まるのであれば、ケーブル１２の断面は丸形状など、他の形状でも問題ない。
桁材６０ではシース管により長手方向の貫通孔が形成されており、光ファイバー組込式PC鋼材１０を貫通孔に挿入して両端部を緊張し、桁材６０の両端部にそれぞれ定着することで桁材６０にプレストレスが導入される。
緊張管理部２は、光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の計測を行い、歪分布のデータから光ファイバー組込式PC鋼材１０が受ける摩擦に関する摩擦情報や光ファイバー組込式PC鋼材１０の周囲の温度に関する温度情報を算出する。
図１（ａ）に示すように、緊張管理部２は、計測装置２０（歪分布計測装置）、PC３０（摩擦情報算出装置、温度情報算出装置）等を有する。
計測装置２０はケーブル１２と接続され、光ファイバーに検査光を入射して光ファイバーからの反射光を検出し、反射光の分析を行うことでBOTDR、BOCDA、FBG等の手法による歪分布の計測を行う。計測した歪分布のデータはPC３０に入力される。
BOTDR、BOCDA、FBG等の手法は既知である（例えば、特開2008-224338号公報、特開2009-236813号公報、特開2012-132927号公報参照）ので簡単に説明すると、例えばBOTDR方式では計測装置２０によって光ファイバーに検査光を入射するとともに反射光としてブリルアン散乱光を検出し、そのスペクトルを分析する。詳細は省略するが、検査光の入射から反射光の検出までの時間遅れによって反射光の発生位置を特定し、反射光における周波数のシフト量から当該位置での歪の値が得られる。
BOCDA方式の場合、折り返して配置したケーブル１２の両端を計測装置２０に接続し、計測装置２０によって光ファイバーの両端から検査光を入射する。詳細は省略するが、BOCDA方式では両検査光の制御によりブリルアン散乱光の発生位置を制御し、その位置でのブリルアンゲインスペクトルから周波数のシフト量を得ることで歪を計測できる。BOTDR、BOCDA方式のいずれの場合でも光ファイバーの長手方向に沿った連続的な歪分布の計測を行うことができる。
FBG方式の場合、光ファイバーの長手方向の複数の位置に屈折率を変化させた回折格子を設けておき、計測装置２０によって検査光を光ファイバーに入射して反射光を検出する。詳細は省略するが、FBG方式では反射光における周波数のシフト量から各回折格子における歪を計測でき、各回折格子の位置での歪の値から光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の計測を行うことができる。
PC３０は、計測装置２０から入力された歪分布のデータを表示したり、歪分布のデータから光ファイバー組込式PC鋼材１０が受ける摩擦に関する摩擦情報や光ファイバー組込式PC鋼材１０の周囲の温度に関する温度情報を算出する。
図３はPC３０のハードウェア構成を示す図である。図３に示すように、PC３０は、例えば制御部３１、記憶部３２、入力部３３、表示部３４、通信部３５等をバス３６により接続して構成されたコンピュータにより実現できる。但しこれに限ることなく、適宜様々な構成をとることができる。
制御部３１は、CPU、ROM、RAMなどから構成される。CPUは、記憶部３２、ROMなどの記録媒体に格納されたPC３０の処理に係るプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行する。ROMは不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOSなどのプログラム、データなど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３２、ROMなどからロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部３１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。
記憶部３２は例えばハードディスクドライブであり、制御部３１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OSなどが格納される。これらのプログラムやデータは、制御部３１により必要に応じて読み出され、RAMに移して実行される。
入力部３３はデータの入力を行い、例えばキーボード、マウスなどのポインティングデバイス、テンキーなどの入力装置を有する。
表示部３４は、液晶パネルなどのディスプレイ装置等を有する。
通信部３５は、ネットワークを介した通信を媒介する通信インタフェースであり、他の装置との間で通信を行う。
バス３６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
表示部３４は、液晶パネルなどのディスプレイ装置等を有する。
通信部３５は、ネットワークを介した通信を媒介する通信インタフェースであり、他の装置との間で通信を行う。
バス３６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
（２．緊張管理方法）
次に、本実施形態に係る緊張管理方法について図４等を参照して説明する。図４は緊張管理方法を示すフローチャートである。
次に、本実施形態に係る緊張管理方法について図４等を参照して説明する。図４は緊張管理方法を示すフローチャートである。
本実施形態では、光ファイバー組込式PC鋼材１０を桁材６０の貫通孔に挿入して配置し、その両端部を緊張用のジャッキに通す。また光ファイバー組込式PC鋼材１０の一方の端部の光ファイバーケーブル１２を剥がして端末処理を行った後、計測装置２０に接続する（Ｓ１１）。
そして、光ファイバー組込式PC鋼材１０の両端部をジャッキで緊張するとともに、計測装置２０によって光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の計測を開始する（Ｓ１２）。PC３０は光ファイバーの歪分布のデータを計測装置２０から取得し、歪分布から光ファイバー組込式PC鋼材１０の摩擦情報を算出する（Ｓ１３）。
図５（ａ）に示すように、光ファイバー組込式PC鋼材１０の緊張時は、光ファイバー組込式PC鋼材１０の両端部の緊張力Ｔと光ファイバー組込式PC鋼材１０が周囲（桁材６０の貫通孔内面）から受ける摩擦力Ｆに応じて光ファイバー組込式PC鋼材１０の歪が生じ、光ファイバーケーブル１２（図２参照）の光ファイバーも同様に歪む。
図５（ｂ）は長さＬの光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿った位置と歪の関係（歪分布）を模式的に示したものである。緊張力Ｔと摩擦力Ｆは逆方向の力なので摩擦力Ｆにより緊張力Ｔのロス（摩擦ロス）が生じ、図５（ｂ）に示すように、光ファイバー組込式PC鋼材１０の歪（張力）は、光ファイバー組込式PC鋼材１０の各位置での摩擦の影響を受け中央へ行くほど減少する。
本実施形態では、光ファイバー組込式PC鋼材１０の両端部の緊張力Ｔと光ファイバーの長手方向に沿った歪分布から、摩擦情報として光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿った摩擦力Ｆの分布を算出でき、予め必要な物性値をPC３０に入力しておくことで、摩擦力Ｆの分布と当該物性値から見かけの摩擦係数を算出することもできる。
見かけの摩擦係数は、例えば、光ファイバー組込式PC鋼材１０と貫通孔の間の摩擦係数について、光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿った分布や光ファイバー組込式PC鋼材１０の偏向箇所での値に基づいて算出するものである。この摩擦係数に基づいて、別の緊張材（不図示）の緊張によって桁材６０にプレストレスを導入する際の緊張力を、摩擦ロスを見込んで定めることができる。当該別の緊張材は、光ファイバーケーブル１２を有しない通常のPC鋼撚り線等でよい。
光ファイバー組込式PC鋼材１０の緊張後、光ファイバー組込式PC鋼材１０の両端部は定着体によって桁材６０の両端部の支圧板に定着される。そして、光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の計測を行う（Ｓ１４）。
Ｓ１４では、例えばケーブル１２を計測装置２０から一旦取り外し、図６（ａ）に示すように定着体６２の位置まで光ファイバー組込式PC鋼材１０からケーブル１２を剥がす。そして図６（ｂ）に示すように光ファイバー組込式PC鋼材１０の余長を切断する。
その後、図６（ｃ）に示すように、光ファイバー組込式PC鋼材１０の端部や定着体６２を覆うようにグラウト漏れを防ぐためのグラウトキャップ５０を取り付ける。このグラウトキャップ５０にはケーブル挿通用の孔５２が設けられており、光ファイバー組込式PC鋼材１０のケーブル１２はこの孔５２を通して外に引き出して計測装置２０に接続し、光ファイバーの歪分布の計測を開始する。
PC３０は光ファイバーの歪分布のデータを計測装置２０から取得し、歪分布から光ファイバー組込式PC鋼材１０の周囲の温度情報を算出する（Ｓ１５）。
すなわち、光ファイバー組込式PC鋼材１０は周囲の温度に応じて歪み、光ファイバーケーブル１２の光ファイバーも同様に歪むので、光ファイバーの長手方向に沿った歪分布から周囲の貫通孔６０１内の温度情報を算出できる。
本実施形態では、例えば図７（ａ）に示すように、事前の計測により、外部の温度変化Δｔと、緊張状態の光ファイバー組込式PC鋼材１０の光ファイバーの歪の変化Δｓとの関係Ｒ（例えば、Ｒ＝Δｔ／Δｓ）を算出してPC３０の記憶部３２に記憶させておく。
Ｓ１５では、計測装置２０により計測した光ファイバーの歪Ｓの時間変化（Δｓ、図７（ｂ）参照）から、上記の関係Ｒを用いて周囲の温度の時間変化（Δｔ、図７（ｃ）参照）を算出し、周囲の温度ｔを初期値ｔ０からの時間変化（ｔ０＋Δｔ）として求めることができる。初期値ｔ０は例えば外気温とすることができる。
本実施形態では光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を継時的に計測し、上記の手法により、温度情報として、光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿った貫通孔６０１内の温度分布を継時的に算出する。これにより、貫通孔６０１内の温度分布が所定の管理値を満たしているか等の確認を行うことができる。図７（ｄ）は、ある時点における、長さＬの光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿った貫通孔６０１内の温度分布を模式的に示したものである。
従来は光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿った周囲の温度分布を連続的かつ継時的に計測、管理することは困難であり、冬季などの寒中時ではグラウト材６３が凍結する可能性があるため充填作業を工程上避けるか、やむを得ない場合はシース管（貫通孔６０１）の周囲に電熱線を設けるなどして温度を確保した上で充填を行っていた。
本実施形態では上記のように光ファイバー組込式PC鋼材１０の全長に沿った温度分布を連続的かつ継時的に計測して貫通孔６０１内の温度の確認・管理が可能となり、寒中時のグラウト充填の際にも品質確保上有利となる。シース管の周囲に電熱線を設けて光ファイバー組込式PC鋼材１０の全長に渡る範囲の加熱を行ってもよく、この場合は加熱温度の制御を光ファイバーの歪分布の計測値に基づいて実施し、シース管内の温度が管理値（例えば５℃など）未満とならないように調整できる。
こうして貫通孔６０１内の温度管理を行い、適切な温度環境にて図６（ｄ）に示すように支圧板６１等に設けたグラウト注入孔（不図示）から貫通孔６０１内にグラウト材６３を充填する（Ｓ１６）。
この時も、PC３０は光ファイバーの歪分布のデータを計測装置２０から取得し、Ｓ１５と同様、歪分布から光ファイバー組込式PC鋼材１０の周囲の温度情報を算出している（Ｓ１７）。グラウト材６３の充填や硬化に伴う温度変化を光ファイバー組込式PC鋼材１０の表面に設置した光ファイバーを用いて計測することにより、グラウト材６３の充填不良の有無や充填不良箇所等、充填性の検知を行い、充填状況の把握ができる。従来もシース管の表面に温度計測を目的とした光ファイバーを巻き付けて、その温度変化を計測する技術はあったが、本実施形態ではPC鋼材の表面における温度変化を計測することが可能であるため、より精緻な検知が可能である。
この後はケーブル１２の端部を計測装置２０から外して桁材６０等に取り付けたスイッチボックス（不図示）内に配置して保護し、歪分布等の計測による桁材６０の管理に用いることができる。
以上説明したように、本実施形態では、長手方向に沿って光ファイバーケーブル１２を取付けた光ファイバー組込式PC鋼材１０を緊張する際に、光ファイバー組込式PC鋼材１０が周囲から受ける摩擦が光ファイバー組込式PC鋼材１０の歪ひいては光ファイバーケーブル１２の光ファイバーの歪に影響することを利用し、光ファイバーの延長に沿った歪分布をBOTDR、BOCDA、FBG方式等の手法により計測することで、光ファイバー組込式PC鋼材１０が受ける摩擦に関する摩擦情報を得ることができる。
本実施形態では光ファイバーケーブル１２の全長に渡る歪分布の計測ができるので、光ファイバー組込式PC鋼材１０の全長に渡る摩擦を考慮したより有用な摩擦情報が得られ、緊張材の高精度な管理に役立つ。例えば、従来経験的に決めていた緊張時の摩擦ロスが歪分布から定量的に把握でき、摩擦情報に基づいて、別の緊張材の緊張力について摩擦ロスを見込んだ設定を行うことでより高精度な緊張力の管理ができる。
また光ファイバー組込式PC鋼材１０の周囲の温度が光ファイバー組込式PC鋼材１０の歪ひいては光ファイバーケーブル１２の光ファイバーの歪に影響することを利用して、光ファイバーの歪分布から貫通孔６０１内の温度情報を同様に得ることができ、光ファイバー組込式PC鋼材１０の全長に渡る温度状態が評価できるのでグラウト充填時の高精度な温度管理や充填管理に同じく役立つ。緊張時の摩擦情報の算出を省略して上記の温度情報の算出のみ行うことも可能である。なお、光ファイバーの歪分布の計測とこれによる温度情報の算出は、グラウト材６３の充填前と充填時のいずれかのみで行ってもよい。
またケーブル１２の端部をグラウトキャップ５０の孔５２に通すことで、ケーブル１２をグラウトキャップ５０から好適に引き出して計測装置２０等に接続することができる。歪分布の計測後には、ケーブル１２の端部を桁材６０に設けたスイッチボックス内に配置して保護し、歪分布等の計測による桁材６０の管理に用いることができる。
しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば本実施形態では本設の緊張材である光ファイバー組込式PC鋼材１０の緊張時に光ファイバーの歪分布の計測を行ったが、光ファイバー組込式PC鋼材１０を用いた試験緊張を行い、その際に上記の処理を実施し摩擦情報を得て本設の別の緊張材の緊張力の設定等に用いてもよい。試験緊張時には光ファイバー組込式PC鋼材１０の緊張のみ行えばよく、定着等は不要である。
また本実施形態では１本の光ファイバー組込式PC鋼材１０の緊張時に歪分布の計測を行ったが、複数本の光ファイバー組込式PC鋼材１０について同様の計測を行い、各光ファイバー組込式PC鋼材１０について算出した摩擦情報の平均値等を求めて管理に用いてもよい。
また本実施形態では桁材６０にプレストレスを導入したが、本発明の手法は他の構造体へのプレストレス導入時にも適用可能であり、緊張時の摩擦情報やグラウト充填前・充填時の温度情報を得ることで、緊張管理や温度管理・充填管理による高品質な構造体の構築に役立つ。
その他、本発明の緊張管理システムは、図８の緊張管理システム１ａに示すようにグラウンドアンカーによる地盤補強を行う場合にも適用できる。
図８の例では、光ファイバー組込式PC鋼材１０を従来のグラウンドアンカーと同様にして地盤４に打設し、地盤４に圧縮力を導入して補強を行う。光ファイバー組込式PC鋼材１０は、地盤４に形成した穴４１に挿入して一方の端部を固定部１３で地盤４に固定し、他方の端部を緊張して定着部１４で地盤斜面に定着し、穴４１内をグラウト材４２（充填材）で充填し地盤４と一体化する。
このように光ファイバー組込式PC鋼材１０をグラウンドアンカーとして用いる場合でも前記と同様の緊張管理方法により緊張時の摩擦情報の算出やグラウト充填前・充填時の温度情報の算出を光ファイバーの歪分布から行うことができ、同様の効果が得られる。
[第２の実施形態]
図９（ａ）に第２の実施形態の緊張管理システム１’を示す。第２の実施形態は桁材６０’の外ケーブルとして光ファイバー組込式PC鋼材１０’を用いる例である。本実施形態では桁材６０’に張出部６５が設けられており、この張出部６５に光ファイバー組込式PC鋼材１０’を通してプレストレスを導入する。緊張管理部２の構成については第１の実施形態と略同様である。
図９（ａ）に第２の実施形態の緊張管理システム１’を示す。第２の実施形態は桁材６０’の外ケーブルとして光ファイバー組込式PC鋼材１０’を用いる例である。本実施形態では桁材６０’に張出部６５が設けられており、この張出部６５に光ファイバー組込式PC鋼材１０’を通してプレストレスを導入する。緊張管理部２の構成については第１の実施形態と略同様である。
図９（ｂ）は光ファイバー組込式PC鋼材１０’の長手方向と直交する方向の断面を示すものである。この例では、光ファイバー組込式PC鋼材１０’の両端部を除き、PC鋼線１１やケーブル１２がPE(ポリエチレン)管等の外管１５内に収容される。外管１５の内部にはグリース等の防食材１６が充填される。PC鋼線１１等に防食用のコーティングを施す場合もある。これらの構成により光ファイバー組込式PC鋼材１０’を外ケーブルとして使用する場合にPC鋼線１１の腐食が防止される。
次に、図１０を参照して本実施形態に係る緊張管理方法について説明する。図１０は緊張管理方法を示すフローチャートである。
本実施形態では、光ファイバー組込式PC鋼材１０’における摩擦情報の算出区間を予め定めておき、最初に算出区間外の光ファイバーケーブル１２の端部を算出区間端部まで剥離し、端末処理を行う（Ｓ２１）。ケーブル１２を剥離する区間は、あらかじめ外管１５等が無い状態にしておいても良いし、外管１５等を除去した後でケーブル１２を剥離させてもよい。ケーブル１２を剥がした箇所は必要に応じて外管１５等の再被覆を行うか、緊張後にグラウト等を周囲に充填することで耐久性を確保する。
次に、この光ファイバー組込式PC鋼材１０’を桁材６０’の張出部６５の孔に通して配置し、ケーブル１２の端部を計測装置２０に接続する（Ｓ２２）。
そして、光ファイバー組込式PC鋼材１０’の両端部を緊張用のジャッキで緊張するとともに計測装置２０によって光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の計測を開始する（Ｓ２３）。PC３０は光ファイバーの歪分布のデータを計測装置２０から取得し、前記と同様に歪分布から摩擦情報を算出する（Ｓ２４）。
光ファイバー組込式PC鋼材１０’の緊張後、その両端部は張出部６５で定着される。一方、ケーブル１２は計測装置２０から一旦取り外し、その端部を図１１に示すように桁材６０’内に設けたスイッチボックス６６内に配置して保護し、前記と同様、歪分布等の計測による桁材６０’の管理に用いることができる。本実施形態でも、光ファイバーの歪分布から光ファイバー組込式PC鋼材１０’の緊張時の摩擦情報の算出を行うことで、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係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、各種の変更例また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。
１、１’、１ａ；緊張管理システム
２；緊張管理部
４；地盤
１０、１０’；光ファイバー組込式PC鋼材
１１；PC鋼線
１２；光ファイバーケーブル
１３；固定部
１４；定着部
１５；外管
１６；防食材
２０；計測装置
３０；PC
４１；穴
４２、６３；グラウト材
５０；グラウトキャップ
５２；孔
６０、６０’；桁材
６１；支圧板
６２；定着体
６５；張出部
６６；スイッチボックス
６０１；貫通孔
２；緊張管理部
４；地盤
１０、１０’；光ファイバー組込式PC鋼材
１１；PC鋼線
１２；光ファイバーケーブル
１３；固定部
１４；定着部
１５；外管
１６；防食材
２０；計測装置
３０；PC
４１；穴
４２、６３；グラウト材
５０；グラウトキャップ
５２；孔
６０、６０’；桁材
６１；支圧板
６２；定着体
６５；張出部
６６；スイッチボックス
６０１；貫通孔
Claims (8)
- 第１の緊張材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルと、
光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測する歪分布計測装置と、
前記第１の緊張材の緊張時の前記歪分布から前記第１の緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出する摩擦情報算出装置と、
光ファイバーケーブルを有しない、前記第１の緊張材とは別の第２の緊張材の緊張を、前記摩擦情報に基づいて定めた緊張力にて行うジャッキと、
を含むことを特徴とする緊張管理システム。 - 前記第１、第２の緊張材は、緊張により構造体にプレストレスを加えるものであることを特徴とする請求項１記載の緊張管理システム。
- 緊張材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルと、
光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測する歪分布計測装置と、
前記緊張材の緊張時の前記歪分布から前記緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出する摩擦情報算出装置と、
前記緊張材の周囲への充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかにおける前記歪分布から前記緊張材の周囲の温度に関する温度情報を算出する温度情報算出装置と、
当該歪分布の計測値に基づいて加熱を行う、前記緊張材の周囲の温度確保用の温度確保手段と、
を含むことを特徴とする緊張管理システム。 - 光ファイバーケーブルを長手方向に沿って取り付けた第１の緊張材の緊張時、歪分布計測装置により光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測し、
摩擦情報算出装置により、前記第１の緊張材の緊張時の前記歪分布から前記第１の緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出し、
光ファイバーケーブルを有しない、前記第１の緊張材とは別の第２の緊張材の緊張を、前記摩擦情報に基づいて定めた緊張力にて行うことを特徴とする緊張管理方法。 - 前記第１、第２の緊張材は、緊張により構造体にプレストレスを加えるものであることを特徴とする請求項４記載の緊張管理方法。
- 前記歪分布の計測を行った後、前記光ファイバーケーブルの端部を前記歪分布計測装置から取り外し、前記構造体に設けたスイッチボックス内に配置することを特徴とする請求項５記載の緊張管理方法。
- 光ファイバーケーブルを長手方向に沿って取り付けた緊張材の緊張時、歪分布計測装置により光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測し、
摩擦情報算出装置により、前記緊張材の緊張時の前記歪分布から前記緊張材が受ける摩擦に関する摩擦情報を算出し、
前記緊張材の周囲への充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかに、前記歪分布計測装置により光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測し、
温度情報算出装置により、前記充填材の充填前と充填時の少なくともいずれかの前記歪分布から前記緊張材の周囲の温度に関する温度情報を算出し、
当該歪分布の計測値に基づいて、前記緊張材の周囲の加熱を行うことを特徴とする緊張管理方法。 - 前記緊張材の緊張後、前記緊張材の端部にグラウトキャップを取付ける際、光ファイバーケーブルが前記グラウトキャップの孔に通されることを特徴とする請求項７記載の緊張管理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015206129A JP6535895B2 (ja) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 緊張管理システム、緊張管理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015206129A JP6535895B2 (ja) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 緊張管理システム、緊張管理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017078618A JP2017078618A (ja) | 2017-04-27 |
| JP6535895B2 true JP6535895B2 (ja) | 2019-07-03 |
Family
ID=58666193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015206129A Active JP6535895B2 (ja) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 緊張管理システム、緊張管理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6535895B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6251833B1 (ja) * | 2017-07-11 | 2017-12-20 | 極東鋼弦コンクリート振興株式会社 | Ｐｃ鋼材の中間定着工法 |
| JP2019070593A (ja) * | 2017-10-10 | 2019-05-09 | 住友電工スチールワイヤー株式会社 | 光ファイバー付きｐｃ鋼撚り線、ひずみ測定方法、ひずみ測定装置 |
| JP7027667B2 (ja) * | 2018-05-24 | 2022-03-02 | 神鋼鋼線工業株式会社 | プレグラウトｐｃ鋼材、そのプレグラウトｐｃ鋼材を用いたモニタリング装置およびモニタリング方法 |
| JP7231359B2 (ja) * | 2018-09-07 | 2023-03-01 | 鹿島建設株式会社 | 応力測定装置及び応力測定方法 |
| CN110132137B (zh) * | 2019-05-06 | 2021-03-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于分布式光纤监测的大型悬索桥钢箱梁全长位移分布测量方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5026141A (en) * | 1981-08-24 | 1991-06-25 | G2 Systems Corporation | Structural monitoring system using fiber optics |
| JPH0921661A (ja) * | 1995-07-06 | 1997-01-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | アンカー施工部の地中状況監視装置 |
| JP2001272213A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 歪み評価装置 |
| JP4187250B2 (ja) * | 2004-03-12 | 2008-11-26 | 鹿島建設株式会社 | 光ファイバによる構造物の診断方法及びシステム |
| JP4849558B2 (ja) * | 2007-03-10 | 2012-01-11 | 鹿島建設株式会社 | 層状構造体の層間変位計測方法及び装置 |
| JP5031636B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2012-09-19 | 住友大阪セメント株式会社 | ブリルアン散乱測定装置 |
| JP5604760B2 (ja) * | 2008-12-05 | 2014-10-15 | 住友電工スチールワイヤー株式会社 | 緊張部材 |
| JP5596449B2 (ja) * | 2010-07-15 | 2014-09-24 | 三井住友建設株式会社 | 緊張力導入装置 |
| JP5188632B2 (ja) * | 2012-02-06 | 2013-04-24 | 住友大阪セメント株式会社 | ブリルアン散乱測定装置 |
| JP5849068B2 (ja) * | 2013-06-05 | 2016-01-27 | 飛島建設株式会社 | 緊張力管理方法 |
-
2015
- 2015-10-20 JP JP2015206129A patent/JP6535895B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017078618A (ja) | 2017-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6535895B2 (ja) | 緊張管理システム、緊張管理方法 | |
| Berrocal et al. | Crack monitoring in reinforced concrete beams by distributed optical fiber sensors | |
| Kim et al. | FBG sensors encapsulated into 7-wire steel strand for tension monitoring of a prestressing tendon | |
| Henault et al. | Quantitative strain measurement and crack detection in RC structures using a truly distributed fiber optic sensing system | |
| Yao et al. | Measurement of cable forces for automated monitoring of engineering structures using fiber optic sensors: A review | |
| Fischer et al. | Distributed fiber optic sensing for crack detection in concrete structures | |
| Leung | Fiber optic sensors in concrete: the future? | |
| Lan et al. | Monitoring of structural prestress loss in RC beams by inner distributed Brillouin and fiber Bragg grating sensors on a single optical fiber | |
| Berrocal et al. | Assessment and visualization of performance indicators of reinforced concrete beams by distributed optical fibre sensing | |
| He et al. | Optic fiber sensor-based smart bridge cable with functionality of self-sensing | |
| JP6553479B2 (ja) | モニタリングシステム、モニタリング方法 | |
| JP6574331B2 (ja) | 腐食センサおよび腐食検出方法 | |
| KR20100026145A (ko) | 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 긴장력 또는 변형량 측정 방법 | |
| JP2022016508A (ja) | ひずみ測定方法、ひずみ測定装置 | |
| Wang et al. | Strain monitoring of RC members strengthened with smart NSM FRP bars | |
| EP3314202B1 (en) | Method for measuring the displacement profile of buildings and sensor therefor | |
| Li et al. | Study on establishing and testing for strain transfer model of distributed optical fiber sensor in concrete structures | |
| JP2002162211A (ja) | 歪み計測装置及びその設置方法 | |
| Tan et al. | Metaheuristic inverse analysis on interfacial mechanics of distributed fiber optic sensors undergoing interfacial debonding | |
| JP2009020016A (ja) | 光ファイバセンサケーブル | |
| Kim et al. | Analysis of short-term prestress losses in post-tensioned structures using Smart Strands | |
| Jeanneret et al. | Guidance for the post-fire structural assessment of prestressing steel | |
| JP2008191076A (ja) | 腐食監視装置 | |
| Goodwin et al. | Assessing the structural behaviour of glued-laminated timber beams using distributed strain sensing | |
| Rodriguez et al. | Shear crack pattern identification in concrete elements via distributed optical fibre grid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180411 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190129 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190130 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190320 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190416 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20190425 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190507 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6535895 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |