JPH05203631A

JPH05203631A - コンクリート構造物の維持管理システム

Info

Publication number: JPH05203631A
Application number: JP4012211A
Authority: JP
Inventors: Yuji Murakami; 祐治村上; Takako Kyogoku; 孝子京極
Original assignee: Hazama Gumi Ltd
Current assignee: Hazama Ando Corp
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1993-08-10

Abstract

(57)【要約】【目的】コンクリート構造物の大局的な変形挙動の観
測を行なうことにより包括な維持管理を行なうことがで
きるとともに、構造物の異常箇所を容易に特定すること
のできるコンクリート構造物の維持管理システムを提供
する。【構成】コンクリート構造物１０に配設したＡＥセン
サー１２によりＡＥを検知してそのカウント数によりＡ
Ｅの基準発生パターンを求め、これと所定期間経過後に
新たに求めた当該コンクリート構造物１０の発生パター
ンとを比較して、その異同からコンクリート構造物１０
の異常を判定するとともに、複数のＡＥセンサー１２に
よって検知される到達時間差からコンクリート構造物１
２の異常箇所を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンクリート構造物の維
持管理システムに関し、特に、アコースティック・エミ
ッション（以下ＡＥとする）を測定することにより維持
管理を行なうコンクリート構造物の維持管理システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】社会的に重要な構造物では、従来より、
構造物の異常を早期に発見してこれの破壊・崩落を防止
するための管理を行なっている。そして、例えばダム構
造等においては、これをいくつかのブロックに分けてそ
の主要箇所に歪計等の計器を埋設し、かかる計器によっ
て観測されるブロックの挙動を、予めモニタリングされ
た、温度履歴、日照時間、日射量等のダム構造の周辺の
環境に応じた変形挙動と比較し、そのデータを基に安全
を評価することによってコンクリート構造物の維持管理
を行なう方法が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の維持管理方法では、所定のブロックの変形挙動によ
り構造物の異常を判定することになるため、その判断の
根拠が局部的なものとなり、したがって、特に、計器の
セッティングが適正でない場合には、構造物の所定領域
を包括する大局的な変形挙動の観測を行なうことができ
ないという問題があった。

【０００４】また、ブロックの変形挙動が観測されて
も、その挙動がそのブロック自身の異常に起因するもの
か、その周囲のブロックの異常に起因するものかを区別
することが困難であるため、構造物の損傷部等の異常箇
所を特定することができないという問題があった。

【０００５】さらに、計器には寿命がある一方で、埋設
された計器を交換することが容易でなく、したがって管
理機能を長時間保持しておくことが困難になるという問
題があった。

【０００６】そこで、本発明は上記問題点を鑑みてなさ
れたもので、構造物の所定領域全体を包括して大局的な
変形挙動の観測を行なうことのできるコンクリート構造
物の維持管理システムを提供せんとする。

【０００７】また、本発明は、構造物の異常箇所を容易
に特定することのできるコンクリート構造物の維持管理
システムを提供せんとする。

【０００８】さらに、本発明は、計器の取付け、交換が
容易なコンクリート構造物の維持管理システムを提供せ
んとする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を鑑
みてなされたもので、その要旨は、コンクリート構造物
にＡＥセンサーを配設し、ＡＥを検知してそのカウント
数を経時的に示すことにより所定条件下におけるＡＥの
基準発生パターンを求め、所定期間の経過後、あるいは
定期的に前記所定条件と同様の条件下における前記コン
クリート構造物のＡＥを検知してそのカウント数から新
たなＡＥの発生パターンを求め、該発生パターンを前記
基準発生パターンと比較したその異同からコンクリート
構造物の異常を判定することを特徴とするコンクリート
構造物の維持管理システムにある。

【００１０】また、本発明の他の要旨は、コンクリート
構造物の所定領域、例えばコンクリート構造物の全領域
が、少なくとも３箇所のＡＥセンサーによって検知可能
な領域となるよう複数のＡＥセンサーを配設し、発生し
たＡＥを複数個のＡＥセンサーにより検知して、その検
知された到達時間差から前記発生源を特定し、発生源の
挙動を観測することを特徴とするコンクリート構造物の
維持管理システムにある。

【００１１】なお、本発明に用いるＡＥセンサーは、コ
ンクリート中に埋設することなく、コンクリート表面に
容易に取付けることができるとともに、これを容易に交
換することができる。

【００１２】ここで、ＡＥ（アコースティック・エミッ
ション）とは、固体の変形及び破壊に伴って開放される
エネルギーが、音響パルスとなって伝播する現象をい
い、コンクリート等の多くの材料は、破壊に至る以前か
らこの音響エネルギーを固体中を伝わる微弱な超音波と
して放出する。そして、ＡＥは、これを検出するための
専用のＡＥセンサーで検出されて電気信号に変換され、
この電気信号によって種々の解析が行なわれる。

【００１３】

【作用】本発明のコンクリート構造物の維持管理システ
ムでは、ＡＥのカウント数を解析する。すなわち、カウ
ント数の経時的変化によって示される、維持管理すべき
構造物のＡＥの基準発生パターンと、かかる同一の構造
物について、所定時間の経過後あるいは定期的に計測し
て新たに求めたＡＥの発生パターンとを比較する。コン
クリート構造物は、日常の温度履歴、日照時間、日射量
等の周辺の環境変化により変形挙動してＡＥを発生し、
その発生パターンは所定の環境下において一定となる傾
向がある。一方、大きな変形挙動、ひび割れの発生及び
進展などの構造物にとって悪影響を及ぼす異常現象が生
じると、ＡＥの発生が頻発してその発生パターンを変化
させる。したがって、本発明は、カウント数によるＡＥ
の基準発生パターンと新たな発生パターンとを比較する
ことにより、コンクリート構造物の異常を容易に検知可
能にする。

【００１４】また、本発明のコンクリート構造物の維持
管理システムでは、同一の発生源から生じるＡＥを少く
とも３箇所に設置したＡＥセンサーによって検知し、各
センサーの到達時間差を計測する。そして例えば、かか
る到達時間差から作図的にＡＥの発生源を求めることに
より、コンクリート構造物の異常箇所を容易に特定可能
にする。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を基に詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００１６】本実施例の、コンクリート構造物の維持管
理システムは、図１（イ）及び（ロ）に示すように、ア
ーチダム１０の維持管理を行なうべく採用するものであ
る。すなわち、アーチダム１０は、これによって形成さ
れる貯水池１１内の水位の変化によって疲労するため、
かかる疲労によって生じる、アーチダム１０にとって好
ましくないひび割れや変形等の異常を本実施例の維持管
理システムによって検知する。

【００１７】そして、アーチダム１０の維持管理を行な
うには、図２に示すように、ＡＥの発生に対して共振周
波数約３０ＫＨｚ程度のＡＥセンサー１２を、互いに約
４０ｍの間隔をあけて、各ＡＥセンサー１２が三角形の
頂点を形成するよう千鳥状に配設する。そして、このよ
うにＡＥセンサー１２を配設することによって、アーチ
ダム１０の全領域は、少なくとも３箇所のＡＥセンサー
１２によってＡＥを検知可能となっている。なお、ＡＥ
センサー１２として共振周波数約３０ＫＨｚ程度のもの
を用い、これを約４０ｍの間隔をあけて配設するのは、
コンクリート及びＡＥセンサー１２の特性を鑑みて、最
も効率的かつ経済的な組合せとなるよう設定したもので
ある。

【００１８】また、本実施例に用いるＡＥセンサー１２
は、アーチダム１０に容易に取付けることができる。す
なわち、例えば図３（イ）〜（ニ）に示すように、ま
ず、アーチダム１０のコンクリート表面１３に、径約９
ｍｍ、深さ約５ｃｍの孔１４を孔設する（（イ）参
照）。次に、孔１４を水洗いにより洗浄した後に、これ
にシリコングリス１５を充填する（（ロ）参照）。さら
に、シリコングリス１５を充填した孔１４にネジ式ホー
ルインアンカー１６を打ち込むとともに、該ネジ式ホー
ルインアンカー１６内にさらにシリコングリス１７を充
填する（（ハ）参照）。そして、ネジ式のＡＥセンサー
１２をネジ式ホールインアンカー１６に装着固定する。
このように、ＡＥセンサー１２はアーチダム１０に容易
に取付けることができるとともに、必要に応じて容易に
交換可能なのでその検知機能を長期間保持することがで
きる。なお、シリコングリス１５，１７は、ＡＥセンサ
ー１２をコンクリート表面１３と密着させてＡＥの伝達
を良好にすべく用いるものである。

【００１９】図４（イ）〜（ホ）は、本実施例によって
得られた、一日単位のＡＥの発生パターンにより、アー
チダム１０の異常を検知する場合の一例を示すものであ
る。（イ）〜（ハ）は、前提となる構造物の環境条件を
示すもので、（イ）は温度条件を、（ロ）はアーチダム
１０への負荷荷重としての水位条件を、（ハ）は日射条
件を各々示すものである。かかる条件下で測定したＡＥ
の基準発生パターンを（ニ）に示す。そして、（イ）〜
（ハ）に示す環境条件と同一の条件下において、アーチ
ダム１０が基準発生パターンと略同様の発生パターンを
有する場合には、アーチダム１０は健全な状態にあるこ
とが判定される。一方前記同一の条件下における発生パ
ターンが、（ホ）に示すように基準発生パターンとは異
なる形状を示す場合には、大きな変形挙動、ひび割れの
発生及び進展等のなどのアーチダム１０にとって悪影響
を及ぼす異常現象が発生していると判定される。

【００２０】そして、アーチダム１０に生じた異常箇所
は、そこから発生するＡＥを追跡して容易にその場所を
特定することができる。すなわち、図５に示すように、
３箇所のＡＥセンサー１２により、各２箇所のＡＥセン
サーによって検出されるＡＥの到達時間差を測定する。
次に、所定の計算式によって、到達時間差から当該各２
箇所のＡＥセンサーについての到達時間差曲線１８を算
定する。そして、各２箇所のＡＥセンサーについての３
本の到達時間差曲線の交点１９が異常箇所として特定さ
れる。

【００２１】なお、本実施例におけるアーチダム１０
は、平面的な拡がりを有するため、３箇所のＡＥセンサ
ー１２によって異常箇所を特定したが、立体的な拡がり
を有する構造物に対しても４箇所またはそれ以上のＡＥ
センサー１２を用いることにより、上述と同様の方法で
異常箇所を特定することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明のコンクリート構
造物の維持管理システムは、コンクリート構造物に取付
けたＡＥセンサーによりＡＥを検知して、そのカウント
数からＡＥの基準発生パターンを求め、該基準発生パタ
ーンと比較した当該コンクリート構造物のＡＥの発生パ
ターンの異同からコンクリート構造物の異常を判定する
ので、構造物の所定領域全体を包括して大局的な変形挙
動の観測を行なうことができる。

【００２３】また、本発明のコンクリート構造物の維持
管理システムは、少なくとも３箇所のＡＥセンサーによ
ってＡＥの到達時間差を計測することにより、容易にＡ
Ｅ発生源、すなわち構造物の異常発生箇所を特定するこ
とができる。

【００２４】さらに、本発明に用いるＡＥセンサーは、
コンクリート構造物に対して容易に取付け交換すること
ができるので、維持管理システムの検知機能を長期間保
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）は、本発明のコンクリート構造物の維持
管理システムが適用されるアーチダムを示す概略斜視図
である。（ロ）は、（イ）のＡ−Ａに沿った断面図であ
る。

【図２】アーチダムに取付けられるＡＥセンサーの配置
図である。

【図３】（イ）〜（ニ）は、アーチダムにＡＥセンサー
を取付ける状況を示す説明図である。

【図４】ＡＥの発生パターンを示すチャートで、（イ）
は温度条件、（ロ）は水位条件、（ハ）は日射条件、
（ニ）は基準発生パターン、（ホ）は異常な発生パター
ンを各々示すものである。

【図５】３箇所のＡＥセンサーによって検知されるＡＥ
の到達時間差により、コンクリート構造物の局部的な異
常箇所を特定する状況を示す説明図である。

【符号の説明】

１０アーチダム（コンクリート構造物）１２ＡＥセンサー１８到達時間差曲線１９ＡＥ発生源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート構造物にＡＥセンサー（ア
コースティック・エミッション・センサー）を配設し、
ＡＥ（アコースティック・エミッション）を検知してそ
のカウント数により所定条件下におけるＡＥの基準発生
パターンを求め、前記所定条件と同様の条件下における
前記コンクリート構造物のＡＥを検知してそのカウント
数から新たにＡＥの発生パターンを求め、該発生パター
ンを前記基準発生パターンと比較したその異同からコン
クリート構造物の異常を判定することを特徴とするコン
クリート構造物の維持管理システム。
【請求項２】コンクリート構造物の所定領域が少なく
とも３箇所のＡＥセンサーによって検知可能な領域とな
るようＡＥセンサーを配設し、発生源から発生したＡＥ
を少なくとも３箇所のＡＥセンサーにより検知して、そ
の到達時間差から前記ＡＥ発生源の位置を特定すること
を特徴とするコンクリート構造物の維持管理システム。