JPH0564299B2 - - Google Patents

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JPH0564299B2
JPH0564299B2 JP59221220A JP22122084A JPH0564299B2 JP H0564299 B2 JPH0564299 B2 JP H0564299B2 JP 59221220 A JP59221220 A JP 59221220A JP 22122084 A JP22122084 A JP 22122084A JP H0564299 B2 JPH0564299 B2 JP H0564299B2
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JP
Japan
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concrete structure
wire
concrete
breakage
failure
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Masayoshi Enozono
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NIPPON KENSETSU KIKAIKA KYOKAI
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NIPPON KENSETSU KIKAIKA KYOKAI
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Publication date
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  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 開示技術は、PCA鋼線埋設のコンクリート橋
桁等のコンクリート構造物の疲労破壊を予め内部
に埋設している該PC鋼線の素線の初断線を検出
することによつて予知し、所定に対処することが
出来るようにする検知技術の技術分野に属する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The disclosed technology is a method for preventing fatigue failure of concrete structures such as concrete bridge girders in which PCA steel wires are buried. It belongs to the technical field of detection technology that enables prediction and predetermined countermeasures by detecting a disconnection.

<要旨の概要> 而して、この出願の発明は、複数の素線を撚り
合せる等した集合体のPC鋼線等の抗張力線を一
体的に埋設しているコンクリート橋桁等のコンク
リート構造物の疲労破壊を、非破壊的に内部埋設
の該素線の1本の初断線を検知することによつて
該1本の素線の初断線以後に急速に進む構造物の
疲労の進行にかかわらず予知して所定の対処処手
段を講ずることが出来るようにしたコンクリート
構造物破壊予知方法と該方法に直接使用する装置
に関する発明であり、特に、素線の1本の初断線
によつてコンクリート構造物内を伝播する弾性波
のみを該構造物の表面、或は、表面に近い内部位
でたわみ形振動子等によつて検出し、監視記録し
て対処することが出来るようにしたコンクリート
構造物破壊予知方法と、該弾性波に対する圧電素
子等のたわみ形振動子と該たわみ形振動子に電気
的に接続されたフイルタが波形記憶装置に同じく
電気的に接続され、該波形記憶装置が記録装置と
該初断線発生時からの経時計測装置の時計等に接
続されているコンクリート構造物破壊予知装置に
係る発明である。
<Summary of the gist> The invention of this application is directed to a concrete structure such as a concrete bridge girder in which a tensile strength wire such as a prestressed steel wire, which is an aggregate of a plurality of wires twisted together, is embedded integrally. By non-destructively detecting the first breakage of one of the wires buried inside, fatigue fracture can be detected, regardless of the rapid progress of fatigue of the structure after the first breakage of the one wire. This invention relates to a method for predicting the failure of a concrete structure and a device directly used in the method, which enables prediction of damage to a concrete structure and taking prescribed countermeasures. A concrete structure that detects only the elastic waves propagating inside the structure using a flexible vibrator, etc. on the surface of the structure or at an internal location close to the surface, monitors and records the information, and takes appropriate measures. A method for predicting destruction, a flexible vibrator such as a piezoelectric element for the elastic wave, and a filter electrically connected to the flexible vibrator are also electrically connected to a waveform storage device, and the waveform storage device is used as a recording device. This invention relates to a concrete structure failure prediction device that is connected to a clock or the like of a time measuring device from the time when the first wire breakage occurs.

<従来の技術> 周知の如く、様々な構造物が建築物として構築
されているが、その突発的な衝撃破壊に対する安
全上の対処は勿論のこと、繰返し荷重による疲労
破壊に対処することは極めて重要である。
<Prior art> As is well known, various structures are constructed as buildings, but it is extremely difficult to deal with not only safety measures against sudden impact failures, but also fatigue failures due to repeated loads. is important.

例えば、PC鋼線埋設の高速道路のコンクリー
ト橋桁等は、経時的な繰返し荷重が印加される典
型的なコンクリート構造物であるが、かかるコン
クリート構造物ではコンクリート橋桁等の内部に
埋設一体化されているPC鋼線の疲労破壊に対す
る予知は必ずしも正確、且つ、平均して行われる
とは限らず、又、その現場での非破壊検査等は到
底不可能であり、又、実験等についても再現性を
持つて正確に行うことは同じく出来ないものであ
る。
For example, a concrete bridge girder on an expressway with buried PC steel wire is a typical concrete structure to which repeated loads are applied over time. It is not always possible to predict fatigue failure of PC steel wires accurately or evenly, and it is impossible to conduct non-destructive tests on the spot, and it is difficult to predict reproducibility in experiments. It is equally impossible to hold and do it accurately.

蓋し、該種PC鋼線は、例えば、7本等のピア
ノ線等の撚り線であり、全体が一挙に破断するの
ではなく、様々な非平均的な繰返し荷重により不
特定の1本が最初に破断する所謂初断線の発生に
より経時的に他の素線に繰返し荷重が大きく印加
されて次々に素線が破断し、最後にPC鋼線全体
が破断してコンクリート構造物に疲労破壊が生ず
るものである。
The seed PC steel wire is, for example, a stranded wire such as seven piano wires, and the whole wire does not break at once, but an unspecified one breaks due to various non-average repeated loads. When the so-called first wire breaks, a large repeated load is applied to other wires over time, causing the wires to break one after another, and finally the entire PC steel wire breaks, causing fatigue failure in the concrete structure. It is something that occurs.

そして、各素線の順次の破断はコンクリート構
造物に疲労を及ぼすが、このような経時的なプロ
セスについてはPC鋼線がコンクリート構造物の
内部に一体的に埋設されているために、外部から
の検知が極めて難しいという潜在的な制約があ
る。
The successive breakage of each strand causes fatigue on the concrete structure, but this process over time cannot be avoided from the outside because the PC steel wire is buried integrally inside the concrete structure. A potential limitation is that it is extremely difficult to detect.

而して、このようなコンクリート構造物、即
ち、例えば、上記高速道路のコンクリート橋桁等
の不測の疲労破壊は極めて重大な結果を招くため
に、充分にこれを予知しておくことは土木、建築
工学上ばかりでなく、社会的にも重要である。
Since unexpected fatigue failure of such concrete structures, such as concrete bridge girders on the expressway mentioned above, can lead to extremely serious consequences, it is important for civil engineering and construction engineers to fully predict such failures. It is important not only from an engineering perspective, but also from a social perspective.

<発明が解決しようとする課題> これに対処するに、例えば、PC鋼線の両端部
に電気抵抗計測装置を接続し、その電気抵抗を経
時的に測定することによつてPC鋼線の1本の初
断線、或は、順次1本づつの破断を予知すること
も考えられはするが、PC鋼線を構成する複数の
素線はその相互の接触、非接触の状態が複雑であ
り、更に、周囲のコンクリートの充填状態やコン
クリートとの接触状態も様々に異なるために、
各々条件が同一でないコンクリート構造物中での
PC鋼線の電気抵抗測定による手段では再現性を
充分に保証する予知が出来ない欠点がある。
<Problems to be Solved by the Invention> To address this, for example, by connecting electrical resistance measuring devices to both ends of the PC steel wire and measuring the electrical resistance over time, one It is possible to predict the initial breakage of a book or the breakage of one wire at a time, but the multiple wires that make up a PC steel wire have complicated mutual contact and non-contact states. Furthermore, since the filling conditions of the surrounding concrete and the contact conditions with the concrete vary,
in concrete structures where the conditions are not the same.
The method of measuring the electrical resistance of PC steel wire has the disadvantage that it cannot be predicted to sufficiently guarantee reproducibility.

又、初断線の破断位置を測定することは装置上
も極めて煩瑣である難点があり、結果的にコスト
高につくという不利点もある。
In addition, measuring the break position of the initial wire breakage has the disadvantage that it is extremely cumbersome in terms of equipment, and as a result, it also has the disadvantage of increasing costs.

これに対し、音響学的にコンクリート橋桁の側
面にマイクロホン等を付設して初断線の破断に伴
うところの伝播エネルギーを音声エネルギーとし
て受信し、これによつて音響学的に検出測定を行
うことも理論的には可能であるが、環境雑音等を
拾う確率が極めて高く、したがつて、その検出波
形の測定が難しいという難点がある。
On the other hand, acoustically, it is also possible to attach a microphone or the like to the side of the concrete bridge girder to receive the propagation energy associated with the first break as audio energy, and perform acoustic detection and measurement using this. Although theoretically possible, there is a problem that the probability of picking up environmental noise is extremely high, and therefore it is difficult to measure the detected waveform.

特に、現場のコンクリート橋桁等のコンクリー
ト構造物にマイクロホンを付設することは作業的
にも不可能に近く、又、実験室等における研究デ
ータ等でのデータを現場の疲労破壊に適用するに
は条件が異なりすぎて、実用性に欠ける嫌いがあ
つた。
In particular, it is almost impossible to attach microphones to concrete structures such as concrete bridge girders on site, and there are also certain conditions that apply to research data in laboratories etc. to fatigue fractures on site. I didn't like it because it was too different and lacked practicality.

又、例えば、特開昭50−48984号公報発明にみ
られるように10kHz〜数MHzの狭帯域のAEセン
サーを用いてAE位置標点検出を行う技術もある
が、鉄骨構造物等にあつては有効であつても、コ
ンクリート構造物のAEの数kHz〜数10kHzの広
帯域の弾性波には適用出来ない不具合があり、
又、鋼材用のAEセンサーには、例えば、特開昭
51−12367号公報発明に開示されている如くプリ
アンプを付設するためにシステムが極めて高くつ
く不利点がある。
Furthermore, for example, as seen in the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 50-48984, there is a technique for detecting AE position markers using a narrow band AE sensor from 10 kHz to several MHz, but this technique is not suitable for steel structures, etc. Although effective, it has the disadvantage that it cannot be applied to the broadband elastic waves of several kHz to several tens of kHz for AE of concrete structures.
In addition, for example, AE sensors for steel materials include
As disclosed in the invention disclosed in Japanese Patent No. 51-12367, there is a disadvantage that the system is extremely expensive due to the addition of a preamplifier.

<発明の目的> この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく
高速道路のコンクリート橋桁等の抗張力線一体埋
設型のコンクリート構造物の疲労破壊に対処する
該抗張力線の初断線検知の問題点を解決すべき技
術的課題とし、複数の素線から成る抗張力線の1
本の初断線に伴う弾性波の特定周波数のみに対応
してこれを確実に検出し何等環境からの雑振動を
拾うことなく、その破断は勿論、破断位置すらも
検出し、コンクリート構造物の経時的繰返し荷重
による疲労の進行を早期に検出して破壊予知を介
して所定の対処を行うことが出来るようにして建
設産業における安全技術利用分野に益する優れた
コンクリート構造物破壊予知方法と該方法に直接
使用する破壊予知装置を提供せんとするものであ
る。
<Objective of the Invention> The object of the invention of this application is to solve the problem of detecting the initial breakage of tensile strength wires in order to deal with fatigue failure of concrete structures such as expressway concrete bridge girders where the tensile strength wires are integrally buried, based on the above-mentioned prior art. As a technical problem to be solved, one of the tensile strength wires consisting of multiple strands
It responds to and reliably detects only the specific frequency of elastic waves associated with the initial break of a book, and detects not only the break but also the break position without picking up any noise vibrations from the environment. An excellent method and method for predicting failure of concrete structures that benefits the field of safety technology application in the construction industry by enabling early detection of progress of fatigue due to repeated loads and taking prescribed measures through failure prediction. The aim is to provide a failure prediction device that can be used directly.

<課題を解決するための手段・作用> 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの出願の発明の構造は、前述課題を解決する
ために、高速道路のコンクリート橋桁等のコンク
リート構造物の内部に両側端から一体的に埋設し
てあるPC鋼線等のの抗張力線の撚り線の初断線
を検出するに、該コンクリート構造物の表面、乃
至は、表面内側の所定部位に圧電素子等の広帯域
のたわみ形振動子を付設し、而して、該コンクリ
ート構造物に載架荷重が繰り返し印加されると、
コンクリート構造物の内部に張設してある上記
PC鋼線等の撚り線の抗張力線に当該載架荷重に
よる張力が印加され、コンクリート構造物に生ず
る疲労とリニアに破断張力が作用し、遂には、当
該抗張力線の撚り線のうち最も大きな張力を受け
たものが初断線として破断し、その破断時に生ず
る超音波の弾性波はコンクリート構造物内を伝播
し、持続的な反射波となり、その伝播波は該コン
クリート構造物内を通つて上記たわみ形振動子に
伝達されて該たわみ形振動子が複数個取付部位を
異にして付設されている場合にはその到達時間に
差を生じ、而して、該たわみ形振動子が弾性波を
電気振動に変換して破壊予知装置のフイルタに入
り、該フイルタは当該初断線の弾性波以外のコン
クリートの亀裂等の破壊により発生する振動や環
境からの雑音振動の弾性波を除去して該初断線の
弾性波のみを波形記憶装置に入力し、更に、記録
器に記録し、経時計測装置の時計により伝播時間
差による初断線の発生部位、発生時間を検出し、
このような検出状態を監視することにより、当該
初断線発生以後のコンクリート構造物の疲労破壊
の進行を監視し、不測の事態に至る前に対処措置
をすることが出来るようにした技術的手段を講じ
たものである。
<Means/effects for solving the problem> In order to solve the above-mentioned problem, the structure of the invention of this application, which is summarized in the above-mentioned claims, is intended to solve the above-mentioned problem. In order to detect the first break in the strands of tensile strength wires such as PC steel wires that are integrally buried inside the concrete structure from both ends, a piezoelectric element is installed at a predetermined location on the surface or inside the surface of the concrete structure. When a broadband flexural vibrator such as the above is attached, and a suspended load is repeatedly applied to the concrete structure,
The above installed inside a concrete structure
Tension due to the loading load is applied to the tensile strength wires of stranded wires such as PC steel wires, and the breaking tension acts linearly with the fatigue that occurs in the concrete structure, and finally the highest tension among the stranded wires of the tensile strength wires is applied. The object that was hit breaks as the first break line, and the elastic wave of the ultrasonic wave generated at the time of the break propagates within the concrete structure and becomes a continuous reflected wave.The propagating wave passes through the concrete structure and causes the above-mentioned deflection. If multiple flexible vibrators are installed at different mounting locations, the arrival time of the waves will vary, and the flexible vibrators will transmit the elastic wave to the electric wave. The filter converts it into vibration and enters the filter of the fracture prediction device, and the filter removes the elastic waves of noise vibrations from the environment and the vibrations caused by concrete cracks, etc., other than the elastic waves of the first wire breakage, and detects the first wire breakage. Input only the elastic waves of
By monitoring such detection conditions, we can monitor the progress of fatigue failure in concrete structures after the first wire breakage occurs, and develop technical measures that allow us to take countermeasures before an unexpected situation occurs. This is what I learned.

<実施例> 次に、この出願の発明の1実施例を図面を参照
して説明すれば以下の通りである。
<Example> Next, an example of the invention of this application will be described below with reference to the drawings.

図示実施例は高速道路のコンクリート橋桁をコ
ンクリート構造物とした場合の破壊予知の態様で
あり、当該実施例においては、説明の都合上、例
えば、7本で1ユニツトの撚り線から成る抗張力
線としてのPC鋼線1,1,1…を3本一体的に
内部に埋設してプレストレスを付与されたコンク
リート橋桁2が対象とされている。
The illustrated example is a mode of failure prediction when a concrete bridge girder of an expressway is used as a concrete structure. The target is a concrete bridge girder 2 that is prestressed by having three prestressed PC steel wires 1, 1, 1, etc. buried internally.

そして、当該実施例は試験を対象とするもので
あつて、該3本のPC鋼線1,1,1は第2図に
示す様に、幅方向で所定の等間隔で埋設されてお
り、コンクリート橋桁2は所定スパンで支持体、
3,3′上に載置されて上方より図示しない適宜
所定のアクチユエータによつて繰り返し載架荷重
F,Fを下向きに印加されるようにされている。
This example is intended for testing, and the three PC steel wires 1, 1, 1 are buried at predetermined equal intervals in the width direction, as shown in FIG. The concrete bridge girder 2 is a support with a predetermined span,
3 and 3', and repeatedly apply loading loads F and F downward from above by an appropriate actuator (not shown).

而して、5はコンクリート橋桁2に離隔されて
設けられた破壊予知装置であつてこの出願の発明
の一の要旨を成すものであり、コンクリート橋桁
2に添設される検出部6と該検出部6に電気的に
接続された測定部7とから成り、該検出部6はコ
ンクリート橋桁2の底面に所定の接着剤を介して
添着固定されている3個の広帯域のたわみ形振動
子8,8,8がコンクリート橋桁2に一体的に埋
設されている3本のPC鋼線1,1,1に沿つて
長手方向同一位置であつて、幅方向では各PC鋼
線1の下側に設けられている。
Reference numeral 5 denotes a fracture prediction device provided separately on the concrete bridge girder 2, which constitutes one aspect of the invention of this application. and a measuring section 7 electrically connected to the measuring section 6, and the detecting section 6 consists of three broadband flexible vibrators 8, which are attached and fixed to the bottom surface of the concrete bridge girder 2 via a predetermined adhesive. 8, 8 are located at the same position in the longitudinal direction along the three PC steel wires 1, 1, 1 that are integrally buried in the concrete bridge girder 2, and are provided below each PC steel wire 1 in the width direction. It is being

そして、各たわみ形振動子8は、1種のAEセ
ンサーではあるが、例えば、チタン酸バリウム等
の圧電素子から成り、通常に市販されているもの
であつて数Hzから数百キロHzの多数の基本振動数
を有しており、非共振振動で動作された場合に可
聴音域の音響周波数から数百キロHzに至る広帯域
の周波数の弾性波の波動を受信してその圧電作用
により電気信号に変換することが出来るようにさ
れて(コンクリート破壊やPC鋼線の断線によつ
て発生するAEは数kHz〜数10kHzの弾性波であ
ることからこの出願の発明のたわみ形振動子は適
性ではあるが、前記狭帯域のプリアンプを必要と
するAEセンサーでは適用不可能である。)おり、
各コネクタ10から測定装置7に検出振動を送信
することが出来るようにされ、該圧電素子9とコ
ネクタ10はケース11によつてユニツト化され
てコンクリート橋桁2の底面に上述設定間隔位置
で添着固定されているものである。
Each of the flexible vibrators 8 is a type of AE sensor, but is made of a piezoelectric element such as barium titanate, which is commonly commercially available, and has a frequency range of several Hz to several hundred kilohertz. It has a fundamental frequency of (AE generated by concrete destruction or PC steel wire breakage is an elastic wave of several kHz to several 10 kHz, so the flexible vibrator of the invention of this application is suitable. However, it is not applicable to AE sensors that require the narrowband preamplifier mentioned above.)
Detected vibrations can be transmitted from each connector 10 to the measuring device 7, and the piezoelectric element 9 and connector 10 are combined into a unit by a case 11 and fixed to the bottom of the concrete bridge girder 2 at the above-mentioned set interval positions. This is what is being done.

したがつて、図示する様に、各たわみ形振動子
8の設定位置での添設によつて3本のPC鋼線1,
1,1のいづれか1本のうちの、更にその最初の
1本の素線が初断線した場合に、第2図に示す様
に、当該初断線からの破断によつて生ずるところ
の弾性波の超音波がコンクリート橋桁2内を直
接、或は、反射波として伝播し、各たわみ形振動
子8に到達する時間のずれによつてコンクリート
橋桁2の幅方向は勿論、長さ方向においてもどの
PC鋼線1に初断線が発生したかを測定部7によ
つて検出することが出来るようにされているもの
である。
Therefore, as shown in the figure, by attaching each flexible vibrator 8 at the set position, three PC steel wires 1,
When the first wire of any one of 1 and 1 breaks for the first time, as shown in Figure 2, the elastic wave generated by the break from the first wire breaks. The ultrasonic wave propagates within the concrete bridge girder 2 directly or as a reflected wave, and due to the time lag in reaching each flexible vibrator 8, the ultrasonic wave propagates within the concrete bridge girder 2 in both the width direction as well as the length direction.
The measuring unit 7 is configured to detect whether or not the first breakage has occurred in the PC steel wire 1.

そして、測定部7では、一旦PC鋼線に初断線
が生ずると、そのトリガー動作の弾性波のみを検
出して周囲の環境雑振動やコンクリートの亀裂等
によつて発生する弾性波の振動を除去するフイル
タとしてのハイパス、或は、バンドパスのフイル
タ12が各たわみ形振動子8に電気的に接続さ
れ、該フイルタ12は更に該トリガー動作が連続
して印加する波形記憶装置13が接続されてお
り、該波形記憶装置13には記憶装置14、及
び、経時計測装置の時計15に電気的に並列的に
接続されており、トリガー動作を生じた時間を記
録するようにされている。
Once the first break occurs in the PC steel wire, the measurement unit 7 detects only the elastic waves of the trigger operation and eliminates elastic wave vibrations caused by surrounding environmental vibrations, cracks in concrete, etc. A high-pass or band-pass filter 12 serving as a filter is electrically connected to each flexible vibrator 8, and the filter 12 is further connected to a waveform storage device 13 to which the trigger operation is continuously applied. The waveform storage device 13 is electrically connected in parallel to a storage device 14 and a clock 15 of the time measuring device, so as to record the time at which the trigger operation occurs.

したがつて、波形記憶装置13には初断線から
の弾性波のみが入力されるようにされている。
Therefore, only the elastic waves from the initial disconnection are input to the waveform storage device 13.

尚、この経時計測装置の時計15は繰り返し載
架荷重F4の載架回数を記録するカウンターとし
て用いることも出来る。
The clock 15 of this time measurement device can also be used as a counter for recording the number of times the load F4 is repeatedly placed on the rack.

そして、記録装置14では、第3,4図に示す
様に、図示しないドラムに巻かれた記録用紙16
が定速で繰り出されて走行し、図示しない記録ペ
ンが3つのたわみ形振動子8,8,8からの検出
弾性波の波形(横軸に時間t、縦軸に電圧)を記
録するようにされている。
In the recording device 14, as shown in FIGS. 3 and 4, a recording paper 16 is wound around a drum (not shown).
is fed out and runs at a constant speed, and a recording pen (not shown) records the waveforms of the detected elastic waves (time t on the horizontal axis and voltage on the vertical axis) from the three flexible vibrators 8, 8, 8. has been done.

そして、設計によつては任意の(初断線する)
PC鋼線1からの最初のトリガー動作超音波が発
生した時に記録装置14が動作して連続するトリ
ガー動作の弾性波を記憶するように設計されても
良い。
Depending on the design, there may be an arbitrary (first disconnection)
The recording device 14 may be designed to operate when the first triggering ultrasonic wave from the PC steel wire 1 is generated to store the elastic waves of successive triggering operations.

上述構成において、コンクリート橋桁2に対し
て上方からの所定のアクチユエータによる繰り返
し載架荷重F4が反復して印加されると(当該載
架荷重の繰り返し印加状況は当然のことながら他
の記録測定装置により測定記録されている)、該
載架荷重F4の増加により所定タイミングでいづ
れか1本のPC鋼線1,1,1の撚り線の1本に
初断線が生じ、その破断時の超音波による弾性波
は、第2図に図示する様に、コンクリート橋桁内
を伝播し、その直接波、及び、反射波はコンクリ
ート橋桁2内を伝播して各たわみ形振動子8の圧
電素子9に到達して受信される。
In the above-mentioned configuration, when the repeated loading load F4 is repeatedly applied to the concrete bridge girder 2 from above by a predetermined actuator (the repeated application status of the loading load is of course recorded by another recording and measuring device). (measured and recorded), an initial break occurs in one of the strands of PC steel wires 1, 1, 1 at a predetermined timing due to an increase in the loading load F4, and the elasticity due to ultrasonic waves at the time of the breakage occurs. As shown in FIG. 2, the wave propagates within the concrete bridge girder, and the direct wave and reflected wave propagate within the concrete bridge girder 2 and reach the piezoelectric element 9 of each flexible vibrator 8. Received.

この場合、PC鋼線1からの弾性波はコンクリ
ートの亀裂等による弾性波とは音圧が異なりフイ
ルタ12により初断線による弾性波のみが波形記
憶装置13に入力される。
In this case, the acoustic waves from the PC steel wire 1 differ in sound pressure from the elastic waves caused by cracks in concrete, etc., and only the elastic waves caused by the initial break are input into the waveform storage device 13 by the filter 12.

この際、当該初断線の発生前には、トリガー振
動はないために記録装置14の記録用紙16に
は、第3図に示す様に、振動が発生しない。
At this time, since there is no trigger vibration before the first wire breakage occurs, no vibration occurs in the recording paper 16 of the recording device 14, as shown in FIG. 3.

そこで、いづれか1本のPC鋼線1の撚り線の
1本の初断線が生ずると、当該実施例において
は、3個のたわみ形振動子8,8,8のトリガー
振動受信に応じてその時間差により各々直ちに弾
性波をして電気信号に変換してフイルタ12を通
り波形記憶装置13に送信する。
Therefore, when the first breakage of one of the strands of the PC steel wire 1 occurs, in this embodiment, the time difference is determined according to the reception of the trigger vibration of the three flexible vibrators 8, 8, 8. Each of the signals is immediately converted into an elastic wave, converted into an electric signal, and transmitted through a filter 12 to a waveform storage device 13.

そして、該フイルタ12に於ては、コンクリー
ト橋桁2に対する他の測定装置や周辺機器からの
雑音振動や外乱振動、コンクリートの亀裂等によ
る弾性波の振動を除去して該波形記憶装置13に
於て設定電圧(予め設定された初断線からの弾性
波による電圧)を越えると、一旦信号を記憶する
ようにされる。
The filter 12 removes noise vibrations and disturbance vibrations from other measuring devices and peripheral equipment for the concrete bridge girder 2, as well as elastic wave vibrations caused by cracks in the concrete, etc., and stores them in the waveform storage device 13. When the set voltage (voltage caused by the elastic wave from the first disconnection set in advance) is exceeded, the signal is temporarily stored.

そして、受信された弾性波信号は記録装置14
にて、第4図に示す様に、トリガー振動発生から
トリガー信号の持続する波形を正確に記録する
が、その記録状態は、例えば、中央のPC鋼線の
撚り線1に初断線が生ずると、該第4図に示す様
に、各たわみ形振動子8,8,8に対する弾性波
の伝播の差に従つてt,t′,t″の時間差が生じて
記録される。
Then, the received elastic wave signal is transmitted to a recording device 14.
As shown in Figure 4, the continuous waveform of the trigger signal from the occurrence of trigger vibration is accurately recorded. As shown in FIG. 4, time differences t, t', and t'' are generated and recorded according to the difference in the propagation of the elastic waves to each of the flexible vibrators 8, 8, and 8.

又、前述の如く、波形記憶装置13に入力され
た信号は経時計測装置15の時計によりその時間
差が記憶されて、当該時間差に従つてどのPC鋼
線1の撚り線に初断線が生じたかを図示しないコ
ンピユータにより直ちに計算することが出来て、
その破断位置を決めることが出来る。
In addition, as described above, the time difference between the signals input to the waveform storage device 13 is stored by the clock of the time measurement device 15, and it is possible to determine which strand of the PC steel wire 1 caused the first breakage according to the time difference. It can be calculated immediately by a computer (not shown),
The location of the break can be determined.

而して、当該破断位置の決定は検出測定される
最初のトリガー動作弾性波の受信記録による長手
方向は勿論、横方向の位置も決めることが出来る
ものである。
Thus, the fracture position can be determined not only in the longitudinal direction but also in the lateral direction by recording the reception record of the first trigger action elastic wave detected and measured.

したがつて、第3図の状態から第4図の状態
に、即ち、検出された弾性波の波形がほとんどな
い状態からスパイク状態に連続して受信記録され
ると、コンクリート橋桁2に於て直接目視するこ
とが出来ない内部に埋設されたPC鋼線の撚り線
1の初断線を直ちに検出することが出来、それに
より、コンクリート橋桁2の疲労破壊を非破壊的
に予知することが出来る。
Therefore, when the state of the detected elastic wave changes from the state shown in FIG. It is possible to immediately detect the first breakage of the stranded PC steel wire 1 buried inside where it cannot be visually observed, and thereby it is possible to non-destructively predict fatigue failure of the concrete bridge girder 2.

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に
限るものではないことは勿論であり、例えば、上
述実施例はたわみ形振動子を横方向に配列した
が、縦方向に配列したり、或は、横方向、及び、
縦方向に平面的にマトリツクス状に配列するよう
にして立体的に複数のPC鋼線の初断線を検出測
定することが出来るようにする種々の態様が採用
可能である。
It goes without saying that the embodiments of the invention of this application are not limited to the above-mentioned embodiments. For example, in the above-mentioned embodiments, the flexible vibrators are arranged in the horizontal direction, but they may also be arranged in the vertical direction, or is horizontal, and
Various embodiments can be adopted in which the first breaks of a plurality of PC steel wires can be detected and measured three-dimensionally by arranging them in a two-dimensional matrix in the longitudinal direction.

又、上述実施例は試験、及び、実験のための態
様であるが、実際に構築されている高速道路のコ
ンクリート橋桁に所定間隔にこの出願の発明の装
置を付設して測定したり、或は、経時的に異なる
タイミングで所定部位付設して検出したりするこ
とも出来ることは勿論であり、又、高速道路のコ
ンクリート橋桁以外の抗張力線を埋設したコンク
リート構造物に適用することも可能であることも
勿論である。
Furthermore, although the above-mentioned embodiments are for testing and experimentation, measurements may be taken by attaching the apparatus of the invention of this application at predetermined intervals to concrete bridge girders of expressways that are actually constructed, or Of course, it is also possible to attach and detect predetermined locations at different times over time, and it can also be applied to concrete structures with buried tensile strength lines other than expressway concrete bridge girders. Of course.

<発明の効果> 以上、この出願の発明によれば、基本的に高速
道路のコンクリート橋桁等のPC鋼線等の抗張力
線を一体的に埋設したコンクリート構造物の疲労
破壊が非破壊的に極めて早期に検出測定すること
が出来、致命的な疲労破壊にならないうちにこれ
を予知して所定の補修修理等に対処することが出
来るという優れた効果が奏される。
<Effects of the Invention> As described above, according to the invention of this application, fatigue failure of concrete structures in which tensile strength wires such as prestressed steel wires are integrally buried, such as concrete bridge girders of expressways, is basically minimized in a non-destructive manner. This has the advantage of being able to detect and measure early, predicting fatigue failure before it becomes fatal, and taking appropriate repairs.

而して、非破壊的な検査であるために、コンク
リート橋桁等のコンクリート構造物本体に何等損
傷を与えることなく、又、通常の使用状態を維持
しながら検査測定することが出来るという効果も
奏される。
Since it is a non-destructive inspection, it also has the advantage that it does not cause any damage to the concrete structure itself, such as concrete bridge girders, and can be inspected and measured while maintaining normal usage conditions. be done.

又、内部に一体的に埋設している抗張力線の撚
り線等抗張力線の最初の1本の初断線がその構造
物内部を伝播する弾性波を検出することによつて
特定の周波数の弾性波のみを検出出来るために、
環境からの雑振動や外乱振動やコンクリートの亀
裂等による弾性の振動を除去しこれ等の影響を無
くして検出することが出来るために、その検査測
定は極めて正確に行えるという優れた効果が奏さ
れる。
In addition, by detecting the elastic waves propagating inside the structure when the first break of the tensile strength wires, such as twisted wires of tensile strength wires, which are integrally buried inside the structure, elastic waves of a specific frequency can be detected. In order to be able to detect only
Because noise vibrations from the environment, disturbance vibrations, and elastic vibrations caused by cracks in concrete can be removed and detected without the influence of these, the inspection and measurement can be performed with great accuracy. Ru.

しかも、たわみ形振動子は市販一般の圧電素子
等を利用してこれを構造物の所定外側面に接着等
の手段によつて付設するだけで良いので、予備作
業もし易いという優れた効果が奏され、検出装置
の設置も比較的容易に出来るというメリツトもあ
る。
In addition, the flexible vibrator can be easily attached to a predetermined outer surface of the structure by adhesive or other means using a commercially available piezoelectric element, which has the excellent effect of making preliminary work easier. It also has the advantage that the detection device can be installed relatively easily.

而して、装置においては、たわみ形振動子が電
気的にフイルタに接続されているために、上述の
如く外乱振動等を除去することが出来、初断線に
よる弾性波のみを入力することが出来、更に、記
録装置が設けられているためにその検査測定が目
視出来、これによつてもそのデータが他の検査測
定に利用出来る効果もあり、正確な対処が出来る
という効果も奏される。
In this device, since the flexible vibrator is electrically connected to the filter, it is possible to remove external vibrations, etc. as described above, and only the elastic waves caused by the initial disconnection can be input. Furthermore, since a recording device is provided, the inspection and measurement can be visually observed, which also has the effect that the data can be used for other inspection and measurement, and that accurate measures can be taken.

又、経時計測装置に電気的に波形記憶装置が接
続されているために、所定電圧を越えた波形のみ
が記憶されている特定のトリガー振動のみを検出
することが出来ることによつて測定の正確さが維
持出来るという優れた効果が奏され、又、経時計
測装置によりどの部位に初断線が発生したかを知
ることが出来、したがつて、構造物全体の疲労破
壊の発生部位や発生予測部位が検出することが出
来るために、態様措置が正確に行えるという効果
も奏される。
In addition, since the waveform storage device is electrically connected to the time measurement device, it is possible to detect only specific trigger vibrations in which only waveforms exceeding a predetermined voltage are stored, thereby increasing the accuracy of measurement. This has the excellent effect of maintaining the fatigue fracture, and the time measurement device allows us to know where the first breakage occurred, and therefore, it is possible to determine the location where fatigue failure occurs or where it is predicted to occur in the entire structure. Since it is possible to detect this, there is also the effect that modal measures can be taken accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面はこの出願の発明の1実施例の説明図であ
り、第1図は疲労破壊の初断線検出部分の縦断側
面図、第2図は同横断面図像、第3図は初断線の
発生のない状態での記録状態平面図、第4図は初
断線による発生トリガー波形の平面図である。 1……抗張力線、2……構造物、8……たわみ
形振動子、12……フイルタ、13……波形記憶
装置、14……記録装置、15……経時計測装
置。
The drawings are explanatory diagrams of one embodiment of the invention of this application, in which Fig. 1 is a vertical cross-sectional side view of a portion where the initial breakage of fatigue fracture is detected, Fig. 2 is a cross-sectional image of the same, and Fig. 3 is a diagram showing the occurrence of the initial breakage of fatigue fracture. FIG. 4 is a plan view of the recording state in a state where there is no wire breakage, and FIG. 4 is a plan view of the trigger waveform generated due to the initial disconnection. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Tensile force line, 2... Structure, 8... Flexible vibrator, 12... Filter, 13... Waveform storage device, 14... Recording device, 15... Time measuring device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の素線集合体より成る抗張力線を埋設し
ているコンクリート構造物の疲労破壊を該素線の
初断線の発生を検知することによつて予知する方
法において、該素線の初断線による構造物内伝播
の弾性波のみをコンクリート構造物の表面部位で
検出し監視記録することを特徴とするコンクリー
ト構造物破壊予知方法。 2 上記弾性波の検出をたわみ形振動子により行
うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
コンクリート構造物破壊予知方法。 3 上記弾性波の検出をコンクリート構造物の表
面の複数位置で行うようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載のコンクリート構造物
破壊予知方法。 4 上記弾性波の検出により素線の初断線の位置
を検出するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第3項記載のコンクリート構造物破壊予知
方法。 5 複数の素線集合体より成る抗張力線を埋設し
ているコンクリート構造物の疲労破壊を該素線の
初断線を検知することによつて予知する方法に直
接使用する装置において、上記抗張力線を埋設し
ているコンクリート構造物表面部位に付設するた
わみ形振動子がフイルタに電気的に接続され、該
フイルタは記録装置と経時計測装置とに接続され
る波形記録装置に電気的に接続されていることを
特徴とするコンクリート構造物破壊予知装置。 6 上記フイルタがハイパスフイルタであること
を特徴とする特許請求の範囲第5項記載のコンク
リート構造物破壊予知装置。 7 上記たわみ形振動子が圧電素子から成ること
を特徴とする特許請求の範囲第5項記載のコンク
リート構造物破壊予知装置。
[Scope of Claims] 1. A method for predicting fatigue failure of a concrete structure in which a tensile strength wire consisting of a plurality of wire aggregates is buried by detecting the occurrence of the first breakage of the wire. A concrete structure failure prediction method characterized by detecting and monitoring and recording only the elastic waves propagated within the structure due to the initial breakage of the strands at the surface of the concrete structure. 2. The method for predicting failure of a concrete structure according to claim 1, wherein the detection of the elastic wave is performed by a flexible vibrator. 3. The concrete structure failure prediction method according to claim 1, wherein the elastic waves are detected at a plurality of positions on the surface of the concrete structure. 4. The method for predicting failure of a concrete structure according to claim 3, wherein the position of the first break of the wire is detected by detecting the elastic waves. 5. In a device that is directly used in a method for predicting fatigue failure of a concrete structure in which a tensile strength wire consisting of a plurality of wire aggregates is buried by detecting the first breakage of the wire, the above tensile strength wire is A flexible vibrator attached to the surface of the buried concrete structure is electrically connected to a filter, and the filter is electrically connected to a waveform recording device that is connected to a recording device and a time measuring device. A concrete structure failure prediction device characterized by: 6. The concrete structure failure prediction device according to claim 5, wherein the filter is a high-pass filter. 7. The concrete structure failure prediction device according to claim 5, wherein the flexible vibrator comprises a piezoelectric element.
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