JP6882826B2 - モニタリングシステム - Google Patents

Description

この発明は、支承を介して上部構造を下部構造に載置した橋梁に対して支承の水平力を支持するために取り付けた摩擦ダンパの状態の変化を確認する技術に関する。

従来、橋梁やビル等の様々な種類の構造物について、状態を検知するシステムがある（特許文献１、２等参照）。この種のシステムでは、温度センサ、湿度センサ、加速度センサ、変位センサ、赤外線イメージセンサ等、様々な種類のセンサを用いて、構造物にかかる計測対象物理量をセンシングすることによって、構造物の状態をモニタリングしている。

また、上部構造が下部構造の上に支承を介して載置された構造物においては、上部構造と下部構造との間における振動の伝達が支承を介して行われる。上部構造が下部構造の上に支承を介して載置された構造物の耐震性を向上させるために、支承の水平力を支持する移動制限部材を構造物に取り付けることが行われている。

例えば、特許文献３には、移動制限部材としてダンパを取り付けることが記載されている。ダンパは、軸方向（伸縮方向）の一方の端部が上部構造側に取り付けられ、他方の端部が下部構造側に取り付けられ、下部構造または上部構造の一方から他方に伝達される振動の大きさを抑制する。

また、移動制限部材としてサイドブロックを支承に併設したものもある。

特開２００８− ２９８６号公報 特開２０１３− ４０７７４号公報 特開２００５−２９９０７８号公報

しかしながら、上部構造が下部構造の上に支承を介して載置された構造物に取り付けたダンパやサイドブロック等の移動制限部材は、振動時における上部構造と下部構造との相対的な変位を抑制するものである。そして、耐震性を向上させるために移動制限部材を取り付けた構造物であっても、地震発生時における下部構造の振動は支承を介して上部構造に伝達される。

したがって、移動制限部材が取り付けられた構造物であっても、地震動にともなう下部構造の振動がある程度の大きさを超えると、移動制限部材の状態が変化することがある。移動制限部材の変化した状態によっては、振動時における上部構造と下部構造との相対的な変位を十分に抑制することができない場合もある。このため、状態が変化した移動制限部材を確認し、必要に応じて移動制限部材の調整等を行う必要がある。

この発明の目的は、支承を介して上部構造を下部構造に載置した橋梁に対して支承の水平力を支持するために取り付けた摩擦ダンパの状態が変化したかどうかの確認が簡単に行える技術を提供することにある。

この発明のモニタリングシステムは、上記目的を達するために以下のように構成している。

このモニタリングシステムは、摩擦ダンパと、状態検知装置と、報知装置と、を有する。

摩擦ダンパは、支承を介して上部構造を下部構造に載置した橋梁において、伸縮する軸方向の一端を上部構造に取り付け、軸方向の他端を下部構造に取り付けている。この摩擦ダンパは、外筒に対して内筒を軸方向に挿入した構成である。すなわち、摩擦ダンパは、軸方向に作用した応力により、外筒に対して内筒が軸方向に相対的に移動することによって伸縮する。例えば、摩擦ダンパは、軸方向に延びるロッドが外筒の内部に取り付けられ、軸方向に貫通させた穴の内径がロッドの外径よりも小さいダイスが内筒の内部に取り付けられ、ロッドをダイスの穴に嵌挿させて、外筒に対して内筒を軸方向に挿入した構成である。この構成の摩擦ダンパは、ロッドとダイスとの接触面における摩擦力を越える大きさの応力が軸方向に作用したときに、軸方向に伸縮する。

状態検知装置は、摩擦ダンパに取り付けたひずみセンサ、および、ひずみセンサの出力によって、摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを検知する検知部、を備えている。ひずみセンサは、内筒に取り付けられ、内筒のひずみに応じた電圧を出力する圧電センサである。

検知部は、ひずみセンサの出力によって、摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを検知する。例えば、検知部は、ひずみセンサの出力が予め定めた閾値を超えたかどうかにより、摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを検知する。

また、報知装置は、状態検知装置に対して検知部における検知結果の通知を要求し、状態検知装置から通知された検知結果を取得する検知結果取得部を備える。報知装置は、橋梁の周辺に設置してもよいし、保守員等が携帯する携帯端末としてもよい。検知結果取得部は、例えば状態検知装置との間で近距離無線通信を行う無線通信部である。また、報知装置は、検知結果取得部において取得した検知結果に基づき、摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを視覚または聴覚で確認できる形態で出力する出力部を備える。出力部は、例えば、摩擦ダンパの状態が変化したことを、ランプの点灯によって出力する構成であってもよいし、メッセージを表示する構成であってもよいし、メッセージを音声で出力する構成であってもよいし、その他の構成であってもよい。また、出力部は、予め定めたタイミングで、摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを出力する構成にすればよい。

これにより、支承を介して上部構造を下部構造に載置した橋梁に取り付けた摩擦ダンパについて、その状態が変化したかどうかの確認が簡単に行える。

また、報知装置は、検知結果取得部において取得した検知結果を上位装置に送信する通信部を備える構成としてもよい。これにより、上位装置においても、支承が損傷しているかどうかの管理が行える。

この発明によれば、支支承を介して上部構造を下部構造に載置した橋梁に対して支承の水平力を支持するために取り付けた摩擦ダンパの状態が変化したかどうかの確認が簡単に行える。

モニタリングシステムの構成を示す図である。 高架道路橋の橋軸方向の概略断面図である。 高架道路橋の橋軸直角方向の概略断面図である。 摩擦ダンパの取り付け状態を示す図である。 図５（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図５（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。 摩擦ダンパの構造を説明する図である。 センサノードの主要部の構成を示す図である。 図８（Ａ）、（Ｂ）は、ダンパにおけるセンサの取り付け例を示す平面図である。 図９（Ａ）、（Ｂ）は、支承のサイドブロックにおけるセンサの取り付け例を示す平面図である。 報知装置の主要部の構成を示すブロック図である。 上位装置の主要部の構成を示すブロック図である。 センサノードの動作を示すフローチャートである。 報知装置の動作を示すフローチャートである。 上位装置の動作を示すフローチャートである。 図１５（Ａ）は、摩擦ダンパの断面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）におけるＡ方向の平面図である。 図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、鋼材ダンパを示す図であり、図１６（Ｄ）は、ひずみセンサ１３ａの取り付け例を示す図である。 図１７（Ａ）は、鋼材ダンパの平面図であり、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）におけるＡ方向の平面図である。 図１８（Ａ）は、鋼材ダンパの平面図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）におけるＡ方向の平面図である。 図１９（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図１９（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。 図２０（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図２０（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。 図２１（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図２１（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。 図２２（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図２２（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。

図１は、モニタリングシステムの構成を示す図である。この例にかかるモニタリングシステムは、自動車が走行する高架道路橋（橋梁）の支承の水平力を支持する部材（移動制限部材）の状態が変化したかどうかを検知する。高架道路橋は、支承を介して上部構造（橋桁等）を下部構造（橋脚等）に載置している。この例にかかるモニタリングシステムは、後述する摩擦ダンパ、および支承のサイドブロックの状態が変化したかどうかを検知する。この例では、摩擦ダンパ、および支承のサイドブロックが、支承の水平力を支持する部材として機能する。この例のモニタリングシステムは、複数のセンサノード１と、複数の報知装置２と、上位装置３と、を備える。

複数のセンサノード１は、グループＰ１〜Ｐｎに分けている。各グループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１は、１つであってもよいし、複数であってもよい。また、各グループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１の数は、均一である必要はない。この例では、各摩擦ダンパに、センサノード１を１つずつ割り当てている（対応付けている）。また、支承の各サイドブロックに、センサノード１を１つずつ割り当てている（対応付けている）。１つの支承には、２つのサイドブロックが設けられている。すなわち、この例では、１つの支承に、２つのセンサノード１を割り当てている。摩擦ダンパに割り当てたセンサノード１は、摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを検知する。支承のサイドブロックに割り当てたセンサノード１は、支承のサイドブロックの状態が変化したかどうかを検知する。センサノード１のグループ分けの詳細については、後述する。この例では、センサノード１が、この発明で言う状態検知装置に相当する。

報知装置２は、センサノード１のグループＰ１〜Ｐｎ毎に設けている。報知装置２は、対応するグループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１との間で入出力にかかる通信を行う。

上位装置３は、高架道路橋を含む交通網を管理する道路管制センタに設置している。上位装置３は、各報知装置２との間で入出力にかかる通信を行う。

構造物である高架道路橋について説明する。図２は、高架道路橋の橋軸方向（この例では、車両の走行方向）の概略断面図である。図３は、高架道路橋の橋軸直角方向（この例では、車両の幅方向）の概略断面図である。図４は、図３において破線で囲んだ領域の拡大図である。高架道路橋の橋脚は、橋軸方向に適当な間隔で並んでいる。高架道路橋は、下部構造である橋脚と、上部構造である主桁との間に、支承１００が位置する。支承１００は、主桁を含む上部構造と、橋脚を含む下部構造との間に作用する荷重（振動）を伝達する部材である。自動車が走行する路面は、主桁の上面（橋脚側の反対面）側に設けた床版の上に形成されている。

この例では、高架道路橋の下部構造である橋脚と、報知装置２とを１対１で対応付けている。報知装置２は、図２に示すように、上部構造の側壁に取り付けている。報知装置２は、橋軸方向において、対応する橋脚と略同じ位置に取り付けている。

図５（Ａ）は、支承の概略の平面図であり、図５（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。図５に示す支承１００は、一般にゴム支承と呼ばれるものである。支承１００は、上沓１０１と、ゴム沓１０２と、ベースプレート１０３と、アンカボルト１０４と、サイドブロック１０５とにより構成される。ベースプレート１０３は、複数本（図５（Ｂ）では、２本示している。）のアンカボルト１０４によって、橋脚に固定される。ゴム沓１０２は、ベースプレート１０３の上面（橋脚との当接面に対向する面）と、上沓１０１の下面（ベースプレート１０３の上面に対向する面）との間に位置する。すなわち、支承１００は、主桁側から順番に（上から順番に）、上沓１０１、ゴム沓１０２、ベースプレート１０３を重ねている。２つのサイドブロック１０５は、ベースプレート１０３に取り付けられる。２つのサイドブロック１０５は、ベースプレート１０３の幅方向（橋軸直角方向）の両側に対向させて取り付け、ベースプレート１０３に対する上沓１０１の相対的な位置の変化を制限する。２つのサイドブロック１０５が、支承の水平力を支持する。

公知のように、支承１００は、下部構造である橋脚側に位置するベースプレート１０３と、上部構造である主桁側に位置する上沓１０１とを備え、下沓と上沓とが相対的に変位する部材である。支承１００は、ベースプレート１０３を橋脚の上面（上部構造に対向する面）に取り付け、上沓１０１を橋桁の底面（下部構造に対向する面）に取り付けている。すなわち、支承１００は、図２、および図３に示すように、上部構造と、下部構造との間に位置する。言い換えれば、上部構造は、支承１００を介して下部構造の上に載置されている。図３では、支承１００を橋軸直角方向に３つ並べた場合を例示している。

なお、橋軸直角方向に並んでいる支承１００の数は、３つでなくてもよい。

また、下部構造である橋脚の上面には、定着台が形成されている。この定着台は、橋脚に載置されている上部構造の橋桁のいずれかの側面に対向する面を有するブロックである。

摩擦ダンパ２００は、上部構造の橋桁と、下部構造の定着台との間に取り付けている。図４に示すようには、摩擦ダンパ２００は、伸縮する軸方向の一方の端部を橋桁に取り付け、軸方向の他方の端部を定着台に取り付けている。すなわち、摩擦ダンパ２００は、軸方向の一方の端部が上部構造側に取り付けられ、軸方向の他方の端部が下部構造側に取り付けられている。摩擦ダンパ２００の軸方向は、この例では橋軸直角方向に合わせている。図３は、１つの橋脚に対して、２つの摩擦ダンパ２００を取り付けた場合を例示している。

なお、１つの橋脚に取り付ける摩擦ダンパ２００の数は、２つでなくてもよい。また、定着台は、橋脚に取り付ける摩擦ダンパ２００の個数に応じて形成すればよい。

図６は、この例にかかる摩擦ダンパの断面図である。図６における左右方向が、摩擦ダンパ２００の軸方向である。摩擦ダンパ２００は、内筒２０１に取り付けたダイス２０２と、外筒２０３に取り付けたロッド２０４によって構成される。摩擦ダンパ２００の軸方向は、外筒２０３に対する内筒２０１の挿入方向であり、図６においては左右方向である。外筒２０３の内部には、軸方向に延びるロッド２０４が取り付けられている。また、内筒２０１の内部には、軸方向に貫通させた穴を有するダイス２０２が取り付けられている。ダイス２０２の穴の内径は、ロッド２０４の外形よりも少し小さい。摩擦ダンパ２００は、内筒２０１を外筒２０３に挿入したとき、ロッド２０４がダイス２０２の穴に嵌挿される構成である。すなわち、摩擦ダンパ２００は、ダイス２０２と、ロッド２０４との接触面において生じている摩擦力（静摩擦、または動摩擦）を超える応力が軸方向に作用しているときに伸縮する。また、摩擦ダンパ２００は、軸方向に作用している応力がダイス２０２と、ロッド２０４との接触面において生じている摩擦力未満になると、そのときの状態を保持する。

摩擦ダンパ２００は、支承１００の水平力を支持する部材として機能する。摩擦ダンパ２００は、上部構造と下部構造との間で伝達される振動の大きさに応じた応力が軸方向に作用する。摩擦ダンパ２００の軸方向に作用する応力は、上部構造と下部構造との間で伝達された振動が大きくなるにつれて大きくなる。

報知装置２と、センサノード１のグループＰ１〜Ｐｎとは１対１で対応付けている。また、上述したように、報知装置２と、橋脚とは１対１で対応付けている。そして、センサノード１のグループＰ１〜Ｐｎと、橋脚とは１対１で対応付けている。すなわち、報知装置２に対応づけたグループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１は、その報知装置２を対応付けた橋脚に取り付けられている摩擦ダンパ２００、または支承１００のサイドブロック１０５に対応付けたものである。

図７は、センサノードの主要部の構成を示すブロック図である。センサノード１は、制御部１１と、電源部１２と、センサ部１３と、近距離無線通信部１４とを備えている。

制御部１１は、センサノード１本体の動作を制御する。また、センサノード１は、自機を識別するノードコードを制御部１１に設けたメモリ（不図示）に記憶している。このノードコードは、例えばｎ桁のコードであり、先頭のｍ桁（ｎ＞ｍ）が対応する橋脚を示すコードである。

電源部１２は、センサノード１本体各部に動作電源を供給する。電源部１２は、センサノード１本体に内蔵している電池を電力源とし、センサノード１本体各部に動作電源を供給する。

なお、電源部１２は、外部接続しているバッテリや、内蔵、または外部接続している発電ユニット（太陽電池等）を電力源とし、センサノード１本体各部に動作電源を供給する構成であってもよい。

センサ部１３には、ひずみセンサ１３ａが接続されている。摩擦ダンパ２００に割り当てたセンサノード１のひずみセンサ１３ａは、図８に示すように、摩擦ダンパ２００の内筒２０１に取り付けている。図８（Ａ）は、軸方向に直交する方向から見た摩擦ダンパの平面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示したＡ方向から見た摩擦ダンパの平面図である。摩擦ダンパ２００は、ある程度の大きさの応力（第１の大きさの応力）が軸方向に作用すると、内筒２０１にひずみが生じる。ひずみセンサ１３ａは、この内筒２０１のひずみに応じた電圧を出力する圧電センサである。

なお、摩擦ダンパ２００は、第１の大きさの応力よりも大きい第２の大きさの応力が軸方向に作用すると、内筒２０１が外筒２０３に対して軸方向にスライドする。

摩擦ダンパ２００に割り当てたセンサノード１のセンサ部１３は、ひずみセンサ１３ａの出力によって、摩擦ダンパ２００が軸方向に受けた応力の大きさが、予め定めた応力の大きさ（応力閾値）を超えたかどうかを検知することにより、摩擦ダンパ２００の内筒２０１が外筒２０３に対して軸方向にスライドしたかどうかを検知する。この応力閾値は、摩擦ダンパ２００の内筒２０１が外筒２０３に対して軸方向にスライドする応力の大きさよりも少し小さい値に定めている。センサ部１３は、ひずみセンサ１３ａの出力電圧と、この応力閾値に応じた電圧とを比較することによって、摩擦ダンパ２００の内筒２０１が外筒２０３に対して軸方向にスライドしたかどうか（摩擦ダンパ２００の状態が変化したかどうか）を検知する。センサ部１３が、この発明で言う検知部に相当する。

また、支承１００のサイドブロック１０５に割り当てたセンサノード１のひずみセンサ１３ａは、図９に示すように、サイドブロック１０５に取り付けている。図９（Ａ）は、橋軸方向から見た支承の平面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示したＡ方向（橋軸直角方向）から見た支承の平面図である。ひずみセンサ１３ａは、支承１００のサイドブロック１０５の変形に応じた電圧を出力する圧電センサである。

また、支承１００のサイドブロック１０５に割り当てたセンサノード１のセンサ部１３は、ひずみセンサ１３ａの出力電圧と、予め定めた閾値電圧とを比較することによって、支承１００のサイドブロック１０５が変形したかどうかを検知する。

なお、上述したように、この例では、１つの支承１００に対して２つのセンサノード１を割り当てている。但し、センサノード１は、複数のセンサ部１３を備える構成とし、複数の支承１００や、複数の摩擦ダンパ２００に割り当てられる構成にしてもよい。すなわち、センサノード１が備えるセンサ部１３（ひずみセンサ１３ａを含む。）は、１つに限らず、複数であってもよい。

制御部１１は、センサ部１３が摩擦ダンパ２００の状態が変化したこと、または支承１００のサイドブロック１０５が変形したこと（サイドブロック１０５の状態が変化したこと）を検知すると、その旨をメモリに記憶する。

近距離無線通信部１４は、報知装置２との間における近距離無線通信を制御する。

図１０は、報知装置の主要部の構成を示すブロック図である。報知装置２は、制御部２１と、電源部２２と、操作部２３と、表示部２４と、近距離無線通信部２５と、無線通信部２６とを備えている。

制御部２１は、報知装置２本体の動作を制御する。また、報知装置２は、自機を識別する装置コードを制御部２１に設けた不揮発性のメモリ（不図示）に記憶している。この装置コードは、例えばｍ桁のコードであり、対応する橋脚を示すコードである。

電源部２２は、報知装置２本体各部に動作電源を供給する。電源部２２は、バッテリが接続されるバッテリ接続端子２２ａを備えている。電源部２２は、バッテリ接続端子２２ａにバッテリが接続されている場合、バッテリ接続端子２２ａに接続されているバッテリを電力源とし、報知装置２本体各部に動作電源を供給する。言い換えれば、報知装置２は、バッテリ接続端子２２ａにバッテリが接続されていない場合、報知装置２本体各部に動作電源が供給されない。

なお、この例では、報知装置２は、商用電源を電力源とし、報知装置２本体各部に動作電源を供給する構成でないので、報知装置２の設置時に、商用電源を供給するためのケーブルの敷設工事をともなわない。

操作部２３は、報知装置２本体に対応づけた橋脚に取り付けたいずれかの摩擦ダンパ２００の状態が変化したことが検知されたかどうか、および報知装置２本体に対応づけた橋脚に取り付けたいずれかの支承１００のサイドブロック１０５が変形したことが検知されたかどうかを出力させるときに操作する確認ボタン２３ａを有している。この確認ボタン２３ａは、報知装置２本体の表面に露出しており、簡単に操作できる。

表示部２４は、報知装置２本体に対応づけた橋脚に取り付けたいずれかの摩擦ダンパ２００において、状態が変化したことが検知されていた場合に点灯させる第１の通知ランプ２４ａを有している。また、表示部２４は、報知装置２本体に対応づけた橋脚に取り付けたいずれかの支承１００のサイドブロック１０５が変形したことが検知されていた場合に点灯させる第２の通知ランプ２４ｂを有している。表示部２４は、報知装置２本体に対応づけた橋脚に取り付けられている全ての摩擦ダンパ２００において、状態が変化したことが検知されていない場合、第１の通知ランプ２４ａを点灯させない。また、表示部２４は、報知装置２本体に対応づけた橋脚に取り付けられている全ての支承１００のサイドブロック１０５において、変形したことが検知されていない場合、第２の通知ランプ２４ｂを点灯させない。第１の通知ランプ２４ａ、および第２の通知ランプ２４ｂの発光色は、同じ色であってもよいが、保守員等の誤認を防止する観点から異なる色にするのがよい。例えば、第１の通知ランプ２４ａの発光色を赤色、第２の通知ランプ２４ｂの発光色を黄色にすればよい。

近距離無線通信部２５は、対応するグループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１との間における近距離無線通信を制御する。

無線通信部２６は、上位装置３との間における入出力にかかる無線通信を制御する。

図１１は、上位装置の主要部の構成を示すブロック図である。上位装置３は、制御部３１と、操作部３２と、表示部３３と、記憶部３４と、無線通信部３５と、交通網データベース３６（以下、交通網ＤＢ３６と言う。）と、を備えている。

制御部３１は、上位装置３本体の動作を制御する。

操作部３２には、キーボードやマウス等の入力デバイスが接続されている。操作部３２は、オペレータによる入力デバイスの操作に応じて、上位装置３本体に対する入力を受け付ける。

表示部３３には、液晶ディスプレイ等の表示デバイスが接続されている。表示部３３は、接続されている表示デバイスにおける画面表示を制御する。

記憶部３４は、動作時に発生したデータ等を一時的に記憶するワーキングエリアとして使用するメモリを有する。

無線通信部３５は、報知装置２との間における入出力にかかる無線通信を制御する。また、上位装置３と、報知装置２との間における通信は、公衆回線を利用してもよいし、インタネット等のネットワークを利用してもよい。

交通網ＤＢ３６は、この例にかかるモニタリングシステムにおいて、状態をモニタリングする高架道路橋を含む交通網の地図データを記憶している。また、この例にかかるモニタリングシステムにおいて、状態をモニタリングする高架道路橋にかかる橋脚毎に、その橋脚の地図上の位置を示すデータを記憶している。具体的には、橋脚の識別コード（この例では、報知装置２の装置コードでもある。）と、橋脚の位置を示す緯度データ、および経度データと、を対応付けて記憶している。交通網ＤＢ３６が記憶しているデータを総称して交通網データと言う。

以下、この例にかかるモニタリングシステムの動作について説明する。

図１２は、センサノードの動作を示すフローチャートである。摩擦ダンパ２００に割り当てたセンサノード１と、支承１００のサイドブロック１０５に割り当てたセンサノード１とは、検知対象が異なるだけであって、図１２に示す処理を行う。

摩擦ダンパ２００に割り当てたセンサノード１は、センサ部１３で検知対象の摩擦ダンパ２００の状態が変化したことを検知すると、その旨（摩擦ダンパ２００の状態変化有）を検知結果として制御部１１のメモリに記憶する（ｓ１、ｓ３）。また、摩擦ダンパ２００に割り当てたセンサノード１は、近距離無線通信部１４において、報知装置２からの検知結果の通知要求を受信すると、制御部１１のメモリに記憶している摩擦ダンパ２００の状態変化の有無を報知装置２に通知する（ｓ２、ｓ４）。

一方、支承１００のサイドブロック１０５に割り当てたセンサノード１は、センサ部１３で検知対象のサイドブロック１０５が変形したことを検知すると、その旨（サイドブロック１０５の変形有）を検知結果として制御部１１のメモリに記憶する（ｓ１、ｓ３）。また、支承１００のサイドブロック１０５に割り当てたセンサノード１は、近距離無線通信部１４において、報知装置２からの検知結果の通知要求を受信すると、制御部１１のメモリに記憶している支承１００のサイドブロック１０５の変形の有無を報知装置２に通知する（ｓ２、ｓ４）。

センサノード１は、ｓ１〜ｓ４の処理を繰り返す。センサノード１は、ｓ４で検知結果を送信するとき、この検知結果に自機のノードコードを対応付けている。

図１３は、報知装置の動作を示すフローチャートである。報知装置２は、保守員等によって確認ボタン２３ａが操作されると（ｓ１１）、対応づけられているグループＰ１〜Ｐｎに属する全てのセンサノード１に対して検知結果通知要求を送信する（ｓ１２）。

なお、確認ボタン２３ａを操作する保守員等は、バッテリを報知装置２のバッテリ接続端子２２ａに接続している。

報知装置２は、ｓ１２で検知結果通知要求を送信すると、予め定めた一定時間経過するのを待つ（ｓ１３）。この一定時間は、センサノード１が上述したｓ２、ｓ４にかかる処理を行うのに必要な時間よりも、少し長い。すなわち、報知装置２は、ｓ１３において、対応づけられているグループＰ１〜Ｐｎに属する各センサノード１から検知結果が送信されてくるのを待っている。報知装置２は、近距離無線通信部２５で受信した検知結果に対応づけられているノードコードによって、受信した検知結果が対応づけられているグループＰ１〜Ｐｎに属するいずれかのセンサノード１から送信されてきたものであるかどうかを判定することができる。また、検知結果を受信したセンサノード１が、摩擦ダンパ２００に割り当てたものであるか、支承１００のサイドブロック１０５に割り当てたものであるかも判定することができる。

報知装置２は、ｓ１３で予め定めた一定時間経過したと判定すると、対応づけられている橋脚に取り付けたいずれかの摩擦ダンパ２００について、状態が変化したことが検知されているかどうかを判定する判定処理を行う（ｓ１４）。報知装置２は、検知結果を受信したセンサノード１については、その検知結果によって、このセンサノード１に対応づけられている摩擦ダンパ２００の状態が変化したかどうかを判断する。また、報知装置２は、ｓ１３で一定時間経過するのを待っている間に、検知結果が送信されてこなかったセンサノード１については、このセンサノード１が損傷している可能性が高いことから、このセンサノード１に対応づけられている摩擦ダンパ２００の状態が変化したと判断する。

また、報知装置２は、対応づけられている橋脚に取り付けたいずれかの支承１００のサイドブロック１０５が変形したことが検知されているかどうかを判定する判定処理を行う（ｓ１５）。報知装置２は、検知結果を受信したセンサノード１については、その検知結果によって、このセンサノード１に対応する支承１００のサイドブロック１０５が変形したかどうかを判断する。また、報知装置２は、ｓ１３で一定時間経過するのを待っている間に、検知結果が送信されてこなかったセンサノード１については、このセンサノード１が損傷している可能性が高いことから、このセンサノード１に対応づけられている支承１００のサイドブロック１０５が変形したと判断する。ｓ１４と、ｓ１５にかかる処理の順番は、どちらを先に行ってもよい。

報知装置２は、ｓ１４、およびｓ１５にかかる判定処理が完了すると、今回の判定結果を表示部２４において表示する（ｓ１６）。具体的には、報知装置２は、対応づけた橋脚に取り付けられているいずれかの摩擦ダンパ２００について状態が変化したと判断した場合、第１の通知ランプ２４ａを点灯する。報知装置２は、対応づけた橋脚に取り付けられている全ての摩擦ダンパ２００について状態が変化していないと判断した場合、第１の通知ランプ２４ａを点灯させない（消灯状態を保持する。）。また、報知装置２は、対応づけた橋脚に取り付けられているいずれかの支承１００のサイドブロック１０５について変形したと判断した場合、第２の通知ランプ２４ｂを点灯する。報知装置２は、対応づけた橋脚に取り付けられている全ての支承１００のサイドブロック１０５について変形していないと判断した場合、第２の通知ランプ２４ｂを点灯させない（消灯状態を保持する。）。

したがって、保守員は、確認ボタン２３ａを操作した報知装置２に対応づけられている橋脚に取り付けられている摩擦ダンパ２００の状態が変化したかどうかの確認、および支承１００のサイドブロック１０５が変形したかどうかの確認が簡単に行える。

また、報知装置２は、ｓ１６にかかる判定処理の判定結果を上位装置３に送信し（ｓ１７）、ｓ１１に戻る。

また、報知装置２は、バッテリ接続端子２２ａにバッテリが接続されたときに、ｓ１２以降の処理を実行する構成にしてもよい。このようにすれば、保守員は、確認ボタン２３ａを操作することなく、報知装置２に対応づけられている橋脚に取り付けられている摩擦ダンパ２００の状態が変化したかどうかの確認、および支承１００のサイドブロック１０５が変形したかどうかの確認が行える。

また、上記の例では、報知装置２は、ｓ１４、およびｓ１５にかかる判定処理の判定結果を視覚により確認できる形態（第１の通知ランプ２４ａ、および第２の通知ランプ２４ｂの点灯状態）で出力する構成であるとしたが、判定結果を音声メッセージ（聴覚により確認できる形態）で出力する構成にしてもよいし、判定結果をメッセージで表示する構成にしてもよい。判定結果を出力する形態は、保守員が視覚、または聴覚で確認できる形態であれば、どのような形態であってもよい。

図１４は、上位装置の動作を示すフローチャートである。上位装置３は、無線通信部３５において、いずれかの報知装置２から送信されてきた判定結果を受信すると（ｓ２１）、受信した判定結果を記憶部３４に記憶し（ｓ２２）、ｓ２１に戻る。ｓ２２では、受信した判定結果を、この判定結果を送信してきた報知装置２の装置コードに対応づけて記憶する。

また、上位装置３は、判定結果の集計開始要求があると（ｓ２３）、記憶部３４に記憶している各報知装置２から通知された判定結果を集計する集計処理を行う（ｓ２４）。オペレータは、操作部３２で所定の入力操作を行うことにより、上位装置３に対してｓ２３にかかる集計開始要求の入力が行える。

ｓ２４では、記憶部３４に記憶している最新の判定結果に基づき、橋脚を以下の（１）〜（４）のいずれかに分類する。
（１）状態が変化した摩擦ダンパ２００、および変形した支承１００のサイドブロック１０５が検知されていない橋脚
（２）状態が変化した摩擦ダンパ２００が検知され、変形した支承１００のサイドブロック１０５が検知されていない橋脚
（３）状態が変化した摩擦ダンパ２００が検知されず、変形した支承１００のサイドブロック１０５が検知された橋脚
（４）状態が変化した摩擦ダンパ２００が検知され、かつ変形した支承１００のサイドブロック１０５が検知された橋脚
上位装置３は、ｓ２４にかかる集計処理の集計結果を出力し（ｓ２５）、ｓ２１に戻る。ｓ２５では、例えば、橋脚の分類を一覧表で出力する。また、橋脚の分類を地図上に示して出力する構成であってもよい。この集計結果は、表示部３３に接続されている液晶ディスプレイ等の表示デバイスに表示してもよいし、プリンタに対して印字データとして出力してもよい。

これにより、オペレータは、状態が変化した摩擦ダンパ２００が取り付けられている橋脚や、支承１００のサイドブロック１０５が変形した橋脚の確認が簡単に行える。

また、上記の例では、報知装置２に対応付ける橋脚を１つとしたが、隣接する複数の橋脚を対応付けてもよい。このようにすれば、必要な報知装置２の台数が抑えられる。また、上記の例では、報知装置２は、側壁に取り付けるとしたが、対応する橋脚の周辺であれば、側壁に限らず、他の場所に取り付けてもよい。さらに、報知装置２は、保守員が携帯する携帯型の端末で構成してもよい（報知装置２を、対応する橋脚周辺に設置しない構成としてもよい。）。この場合、報知装置２は、特定のセンサノード１のグループＰ１〜Ｐｎに対応づけない。

また、センサノード１は、複数のひずみセンサ１３ａをセンサ部１３に接続した構成であってもよい。このようにすれば、１つのセンサノード１で、複数の摩擦ダンパ２００について、その状態が変化したかどうかを検知することができる。また、１つのセンサノード１で、複数のサイドブロック１０５について、変形したかどうかを検知することができる。例えば、１つの橋脚に対して、その橋脚に取り付けられている全ての摩擦ダンパ２００について、その状態が変化したかどうかを１つのセンサノード１で検知する構成にしてもよいし、１つの橋脚に対して、その橋脚に取り付けられている全ての支承１００のサイドブロック１０５について、変形したかどうかを１つのセンサノード１で検知する構成にしてもよい。また、１つの橋脚に対して、１つのセンサノード１で、その橋脚に取り付けられている全ての摩擦ダンパ２００、およびその橋脚に取り付けられている全ての支承１００のサイドブロック１０５に対する検知を行う構成にしてもよい。

また、上記の例では、摩擦ダンパ２００は、軸方向を橋軸直角方向に合わせているとしたが、軸方向を橋軸方向にしてもよいし、橋軸直角方向と平行の角度から橋軸方向の角度までの範囲に合わせてもよいし、構造物の鉛直方向に合わせてもよい。

また、摩擦ダンパには、図１５に示す構成のものもある。図１５（Ａ）は、摩擦ダンパの断面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）におけるＡ方向の平面図である。

図１５に示す摩擦ダンパ２１０は、中板２１１を２枚の外板２１２、２１３で挟んだ構成である。中板２１１と、外板２１２、２１３との当接面には、摩擦係数が比較的大きいブレーキ材を設けている。摩擦ダンパ２１０は、中板２１１、外板２１２、２１３を、皿バネおよび座金を介してボルトで締め付けることにより、ブレーキ材により生じる摩擦力を生じさせている。中板２１１には、長径が軸方向（図１５における左右方向）である長穴を形成している。

したがって、この摩擦ダンパ２１０は、ある程度の大きさの応力（第１の大きさの応力）が軸方向に作用すると、中板２１１にひずみが生じる。ひずみセンサ１３ａは、この中板２１１に取り付けており、中板２１１のひずみを検出する。

なお、摩擦ダンパ２１０は、第１の大きさの応力よりも大きい第２の大きさの応力が軸方向に作用すると、中板２１１が外板２１２、２１３に対して軸方向にスライドする。

また、上述した摩擦ダンパ２００、２１０に換えて、図１６〜図１８に示す鋼材ダンパを用いてもよい。図１６（Ｃ）に示す鋼材ダンパ２２０は、軸降伏型の履歴ダンパである。この鋼材ダンパ２２０は、図１６（Ａ）に示す中心鋼材を、図１６（Ｂ）に示す座屈拘束材に嵌挿した構成である。中心鋼材は、アンボンド材の両端に鋼板を設けた部材である。アンボンド材は、緩衝材である。座屈拘束材は、鋼管とコンクリートによって、嵌挿された中心鋼材を座屈拘束する。

鋼材ダンパ２２０は、座屈拘束材に対する中心鋼材の嵌挿方向が軸方向である。

図１６（Ｄ）は、図１６（Ｃ）において破線で囲んだ領域の拡大図である。図１６（Ｄ）に示すように、ひずみセンサ１３ａは、中心鋼材の鋼板に取り付けている。

この鋼材ダンパ２２０は、ある程度の大きさの応力（第１の大きさの応力）が軸方向に作用すると、中心鋼材が座屈し、ひずみが生じる。ひずみセンサ１３ａは、この中心鋼材のひずみを検出する。

また、図１７（Ａ）は、鋼材ダンパの平面図であり、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）におけるＡ方向の平面図である。図１７に示す鋼材ダンパ２３０は、壁型のものである。この鋼材ダンパ２３０は、２枚の拘束材で波形芯材を挟んだ構成である。この鋼材ダンパ２３０の軸方向は、図１７における左右方向である。

また、図１８（Ａ）は、鋼材ダンパの平面図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）におけるＡ方向の平面図である。図１８に示す鋼材ダンパ２４０は、パネル型のものである。この鋼材ダンパ２４０は、低降伏点鋼等の制振パネルを補剛スチフナで座屈補剛した制振部材である。この鋼材ダンパ２４０の軸方向は、制振パネルの対角線方向である。

この鋼材ダンパ２４０は、ある程度の大きさの応力（第１の大きさの応力）が軸方向に作用すると、制振パネルが座屈し、制振パネルにひずみが生じる。ひずみセンサ１３ａは、この制振パネルのひずみを検出する。

また、支承１００も上述したものに限らず、図１９〜図２２に示す支承を用いてもよい。図１９〜図２２に示す支承は公知であるので、ここで簡単に説明する。

図１９に示す支承１１０は、一般に線支承と呼ばれるものである。図１９（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図１９（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。図１９に示す支承１１０は、上沓１１１を下沓１１２と、ピンチプレート１１３とで挟んで保持する構造である。アンカボルト１１４は、支承１１０を高架道路橋の下部構造に固定するボルトである。アンカボルト１１４は、ピンチプレート１１３、上沓１１１、下沓１１２を通して、高架道路橋の下部構造に打ち込む等して固定する。

この支承１１０は、図１９に示す、下沓１１２に一体的に形成した突起部１１２ａによって、上沓１１１が下沓１１２に対して相対的に移動するのを制限する。ひずみセンサ１３ａは、この突起部１１２ａに取り付けられ、この突起部１１２ａの変形に応じた電圧を出力する。すなわち、この支承１１０においては、突起部１１２ａが、支承の水平力を支持する。

また、図２０に示す支承１２０は、一般に密閉ゴム支承板支承（ＢＰ−Ｂ支承）と呼ばれるものである。図２０（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図２０（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。図２０に示す支承１２０は、上沓１２１と下沓１２２との間に、テフロン板１２４、中間プレート１２５、圧縮リング１２６、ゴムプレート１２７、シールリング１２８を配置した構造であり、上沓１２１が下沓１２２に対して相対的に移動する。アンカボルト１２９は、支承１２０を高架道路橋の下部構造に固定するボルトである。アンカボルト１２９は、下沓１１２を通して、高架道路橋の下部構造に打ち込む等して固定する。

また、この支承１２０には、下沓１２２にサイドブロック１２３が取り付けられる。このサイドブロック１２３が、上沓１２１が下沓１２２に対して相対的に移動するのを制限する。ひずみセンサ１３ａは、このサイドブロック１２３に取り付けられ、このサイドブロック１２３の変形に応じた電圧を出力する。すなわち、この支承１２０においては、サイドブロック１２３が、支承の水平力を支持する。

また、図２１に示す支承１３０は、一般にゴム支承（せん断型可動・固定タイプ）と呼ばれるものである。図２１（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図２１（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。図２１に示す支承１３０は、上沓１３１と下沓１３３との間に、上沓１３１側から第１のせん断キー１３７、ゴム沓１３２、第２のせん断キー１３８を配置した構造である。また、下沓１３３は、アンカボルト１３６を取り付けたベースプレート１３５に取り付けられる。アンカボルト１３６は、高架道路橋の下部構造に打ち込む等して固定する。ゴム沓１３２は、上沓１３１に対向する面側において、上沓１３１を通したボルトによって取り付けられ、下沓１３３に対向する面側において、下沓１３３を通したボルトによって取り付けられている。

また、この支承１３０には、下沓１３３にサイドブロック１３４が取り付けられる。このサイドブロック１３４が、上沓１３１が下沓１３３に対して相対的に移動するのを制限する。ひずみセンサ１３ａは、このサイドブロック１３４に取り付けられ、このサイドブロック１３４の変形に応じた電圧を出力する。すなわち、この支承１３０においては、サイドブロック１３４が、支承の水平力を支持する。

また、図２２に示す支承１４０は、一般に水平反力分散・免震支承と呼ばれるものである。図２２（Ａ）は支承の概略の平面図であり、図２２（Ｂ）は、支承の概略の分解図である。図２２に示す支承１４０は、上沓１４１と下沓１４３との間に、上沓１４１側から第１のせん断キー１４６、ゴム沓１４２、第２のせん断キー１４７を配置した構造である。また、下沓１４３は、アンカボルト１４８を取り付けたベースプレート１４５に取り付けられる。アンカボルト１４８は、高架道路橋の下部構造に打ち込む等して固定する。ゴム沓１４２は、第１のせん断キー１４６によって上沓１４１に取り付けられ、第２のせん断キー１４７によって下沓１４３に取り付けられている。

また、この支承１４０には、ベースプレート１４５にサイドブロック１４４が取り付けられる。このサイドブロック１４４が、上沓１４１が下沓１４３に対して相対的に移動するのを制限する。ひずみセンサ１３ａは、このサイドブロック１４４に取り付けられ、このサイドブロック１３４の変形に応じた電圧を出力する。すなわち、この支承１４０においては、サイドブロック１４４が、支承の水平力を支持する。

また、上記の例では、センサノード１は、ひずみセンサ１３ａを用いて、支承１００の水平力を支持する部材の状態変化を検出するとしたが、変位センサや、加速度センサ等を用いてもよい。変位センサや、加速度センサ等のセンサは、支承１００の水平力を支持する部材に取り付ける。

センサノード１のセンサ部１３は、変位センサや、加速度センサ等で支承１００等の計測対象物理量をセンシング（計測）する構成にしてもよい。例えば、センサノード１は、支承１００の振動の周期、振動の加速度、振動の速度、振動の振幅を計測する構成にしてもよい。センサ部１３が有するセンサの種類は、センシングする支承にかかる計測対象物理量に応じて定めればよい。また、センサ部１３が有するセンサは、１つであってもよいし、複数であってもよい。

センサノード１は、近接センサ、変位センサ、加速度センサ等で支承１００等の計測対象物理量をセンシング（計測）することで、支承１００の水平力を支持する部材（例えば、上述した例における摩擦ダンパやサイドブロック等）の状態変化として、伸縮や変形だけでなく、損傷や異常等も検出できるようになる。この場合、センサノード１が報知装置２に送信する計測対象物理量は、計測した加速度や変位量等の絶対値の最大値を示す信号であってもよいし、計測した加速度や変位量等の最大値と最小値との差分値（すなわち、振幅の大きさ）を示す信号であってもよいし、計測した加速度や変位量等の平均値を示す信号であってもよいし、これら以外の信号であってもよい。近接センサ、変位センサ、加速度センサ等のセンサは、支承１００の水平力を支持する部材に取り付ける。

１…センサノード
２…報知装置
３…上位装置
１１…制御部
１２…電源部
１３…センサ部
１３ａ…ひずみセンサ
１４…近距離無線通信部
２１…制御部
２２…電源部
２２ａ…バッテリ接続端子
２３…操作部
２３ａ…確認ボタン
２４…表示部
２４ａ…第１の通知ランプ
２４ｂ…第２の通知ランプ
２５…近距離無線通信部
２６…無線通信部
３１…制御部
３２…操作部
３３…表示部
３４…記憶部
３５…無線通信部
３６…交通網データベース（交通網ＤＢ）
１００、１１０、１２０、１４０…支承
１０５、１２３、１３４、１４４…サイドブロック
１１２ａ…突起部
２００、２１０…摩擦ダンパ
２２０、２３０、２４０…鋼材ダンパ

Claims (6)

1. 支承を介して上部構造を下部構造に載置した橋梁において、伸縮する軸方向の一端を前記上部構造に取り付け、前記軸方向の他端を前記下部構造に取り付けた摩擦ダンパと、
   前記摩擦ダンパに取り付けたひずみセンサ、および、前記ひずみセンサの出力によって、前記摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを検知する検知部、を備えた状態検知装置と、
   前記状態検知装置に対して前記検知部における検知結果の通知を要求し、前記状態検知装置から通知された検知結果を取得する検知結果取得部、および、前記検知結果取得部において取得した検知結果に基づき、前記摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを視覚または聴覚で確認できる形態で出力する出力部、を備えた報知装置と、
   を有するモニタリングシステムであって、
   前記摩擦ダンパは、外筒および内筒を有し、前記外筒に対して前記内筒を前記軸方向に挿入した構成であり、
   前記ひずみセンサは、前記内筒に取り付けられ、前記内筒のひずみに応じた電圧を出力する圧電センサであり、
   前記検知部は、前記ひずみセンサの出力が予め定めた閾値を超えたことを検知すると、前記摩擦ダンパの状態変化有をメモリに記憶させ、前記ひずみセンサの出力が予め定めた閾値を超えたことを検知しなければ、前記メモリが記憶している摩擦ダンパの状態変化の有無を更新しない処理を行う、
   モニタリングシステム。
2. 前記摩擦ダンパは、
   前記外筒の内部には、前記軸方向に延びるロッドが取り付けられ、
   前記内筒の内部には、前記軸方向に貫通させた穴の内径が前記ロッドの外径よりも小さいダイスが取り付けられ、
   前記ロッドが前記ダイスの前記穴に嵌挿させて、前記外筒に対して前記内筒を前記軸方向に挿入した構成である、
   請求項１に記載のモニタリングシステム。
3. 前記出力部は、予め定めたタイミングになると、前記摩擦ダンパの状態が変化したかどうかを視覚または聴覚で確認できる形態で出力する、請求項１、または２に記載のモニタリングシステム。
4. 前記報知装置は、前記橋梁の周辺に設置されている、請求項１〜３のいずれかに記載のモニタリングシステム。
5. 前記報知装置は、携帯端末である、請求項１〜４のいずれかに記載のモニタリングシステム。
6. 前記報知装置は、前記検知結果取得部において取得した検知結果を上位装置に送信する通信部を備えている、請求項１〜５のいずれかに記載のモニタリングシステム。

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